design and implementation of a laser measurement system for loudspeaker vibrational behaviour characterization

Loudspeaker design poses numerous challenges, necessitating careful consideration of various factors to achieve the desired performance. The designer must address parameters such as material selection, evaluation of mechanical limitations, and production costs. Gaining an understanding of the vibrational behaviour of a loudspeaker cone can greatly assist in making informed design choices. Indeed, the behaviour of the vibrating membrane of a loudspeaker, which significantly impacts its radiation characteristics, is intricately linked to the behaviour of its constituent components. An analytical tool capable of assessing the entire vibrating surface of a loudspeaker, utilizing measurements obtained through a Laser Doppler Vibrometer, can provide valuable information such as the total sound pressure level (SPL), accumulated acceleration level (AAL), or the breakdown of vibrational behaviour into distinct contributions. The objective of this study is to develop and implement a tool capable of conducting such analyses. Following an examination of the theoretical aspects necessary for achieving the desired outcomes, the tools, methods, and constraints involved in their attainment will be thoroughly analyzed. Lastly, results validating the measurement tool will be presented and compared.

La progettazione di altoparlanti presenta molte sfide e, al fine di ottenere un risultato con il comportamento desiderato, è necessario considerare molti aspetti. L’analisi e la scelta dei materiali, la valutazione dei vincoli meccanici e dei costi di produzione sono solo alcuni dei parametri con cui il progettista deve confrontarsi. Comprendere il comportamento vibrazionale del cono di un altoparlante può sicuramente aiutare nelle scelte di progettazione. Infatti, il comportamento della membrana vibrante di un altoparlante, che influenza anche in modo significativo il suo comportamento di radiazione, è direttamente legato al comportamento dei singoli componenti di cui è composto. Uno strumento che può analizzare l’intera superficie vibrante di un altoparlante tramite diverse misurazioni effettuate con un vibrometro laser e ottenere informazioni come il livello di pressione sonora (SPL), il livello di accelerazione accumulata (AAL) o la suddivisione del comportamento vibrazionale in diversi contributi si dimostra certamente utile per i progettisti di altoparlanti. Lo scopo di questo lavoro è progettare e implementare uno strumento in grado di effettuare questo tipo di analisi. Dopo uno studio degli aspetti teorici necessari per ottenere i risultati desiderati, saranno analizzati gli strumenti, i metodi e i vincoli per ottenerli. Infine, saranno presentati e confrontati i risultati volti a convalidare lo strumento di misura.