Parâmetros Thiele-Small

Thiele-Small é um conjunto padronizado de parâmetros que definem o comportamento de um alto-falante, muito usados para o projeto de caixas acústicas. Foi desenvolvido pelo engenheiro australiano Albert Neville Thiele, pioneiro no estudo de caixas acústicas Bass Reflex (refletor de graves) e aprimorado por Richard H. Small, professor da Universidade de Sydney, Austrália. O qual desenvolveu e ampliou o trabalho de Thielle. O Resultado foi a padronização dos parâmetros para cálculo da melhor caixa acústica para cada alto-falante.

Vamos aos parâmetros e o que eles significam:

B: Densidade de fluxo magnético no vão da bobina, em Tela-metros (TM);

bl: fator de força. A força mecânica produzida pela bobina é em função do produto (Campo Magnético x Comprimento Fio No Fluxo x Corrente No Fio) [N/A] ou [T.m];

C: Velocidade de propagação do ar aprox. 342 m/s;

Cas: Acusticamente equivalente ao Cms;

Cms: compliância mecânica da suspensão do alto-falante; 

Compliância mecânica é o quanto um determinado corpo se desloca quando aplica nele uma determinada força . É dada em m/N ou m/N

D: Diâmetro efetivo do falante, em metros;

F3: Ponto de menos 3dB em relação à região de resposta plana em Hertz;

Fb: Frequência de sintonia (ressonância) da caixa acústica dutada (Bass Reflex). Frequência de um vale entre dois picos. Resumindo é a sintonia que você dá à caixa acústica, se você construir ela em 50 Hz, então abaixo disso vai tocar porém não tão eficiente, com menos db´s do que a sintonia de 50 Hz. Já acima disso irá tocar bem até um certa frequência, caindo os db´s em seguida, de acordo com o alto-falante x caixa acústica.

Fc: Frequência de Ressonância do sistema caixa Closed Box. (frequência de pico)

Fs: Frequência de ressonância ao ar livre (frequência de pico). É a frequência de ressonância das partes móveis do alto-falante. Em regra tem-se dificuldade em produzir frequências abaixo dele. Assim, um falante com Fs de 55 Hz não vai produzir 35 Hz com desenvoltura. Já um falante com Fs de 35 Hz vai produzir 32 Hz se estiver em uma caixa com sintonia adequada. A exceção se dá quando o falante está colocado em corneta, em que é menos afetado pelo valor do Fs e funciona mais como um pistão. Este parâmetro diz que há um certo "limite máximo" o qual o falante vai responder, seria em resumo a frequência que o falante pode chegar, de acordo com sua potência, ou seja, se o FS do falante é 50 Hz, significa que abaixo de 50 Hz poderá danifica-lo em volumes maiores, por isso é indicado usar o corte de frequências.

L: comprimento do fio imerso no campo magnético, em metros

Lces: Indutância elétrica equivalente do Cms, em henri

Ms: Massa total móvel do cone 

Mmd: Massa do diafragma, em gramas

Mms: massa mecânica móvel do alto-falante mais a carga de ar que ele desloca. É dada em Kg 

no rendimento de referência de um alto-falante. O "no" indica a relação entre potência acústica produzida pelo falante e potência elétrica aplicada. Podemos perceber que os alto-falantes são, na verdade, grandes geradores de calor, uma vez que a maioria dos falantes tem rendimento em torno de apenas 1%.

p (rho): Densidade do ar 1.18 kg/m^3 

Pa: Potência acústica

Pe: Potência elétrica

Potência Nominal: Potência eficaz, medida segundo a norma NBR 10303. Aplica-se sinal de ruído rosa, com potência RMS no alto-falante, em câmara anecóica ou semi-anecóica durante 2 horas. O alto-falante não pode apresentar nenhum tipo de problema.

Potência Musical: Potência em Watt que o alto-falante deve suportar em regime de programa musical por tempo indeterminado. Admite-se distorção máxima de 5% do amplificador.

Q: Amortecimento relativo do falante

Qa: Q do sistema no Fb, devido a perdas por absorção, admensional

Qec: Q do sistema na ressonância (Fc), devido a perdas elétricas, admensional

Qms: Fator de qualidade mecânico para fs ao ar livre, considera apenas as perdas mecânicas, quanto maior o valor de Qms, menos flexível será o conjunto móvel. Leva em consideração as propriedades mecânicas do falante, isto é, a suspensão externa (borda) e a aranha que prende a bobina, responsáveis pela sustentação do cone a fim de que mantenha o movimento linear dentro do gap. Na prática, valores de Qms maiores dão um som mais aberto, mais limpo e com melhor dinâmica, motivo pelo qual terão menos perdas. A borda terá maior flexibilidade e a aranha terá construção dando como resultado maior fluxo do ar e maior sensibilidade, sendo bom indicativo de reserva de energia acumulada.

Qes: Fator de qualidade elétrico para fs ao ar livre, considera apenas as perdas elétricas, quanto menor o valor de Qes, maior a força dinâmica do sistema eletromagnético.

Qts: Fator de qualidade total (mecânico e elétrico). Descreve a qualidade ou característica total do falante que pode ser elétrica e mecânica. Diz o quão forte os conjuntos dos sistemas de motor e magnético do falante são. Assim, um falante com valor de Qts ao redor de 0,2 vai ter um conjunto magnético grande, sendo capaz de mover o cone com enorme força. É o que em inglês se chama de "tight driver" (firme, com alto controle do movimento do cone). Quando esse Qts sobe para 0,45, o falante terá um conjunto magnético menor e exercerá menos controle no movimento do cone. Assim valores maiores de Qts são indicativos de som firme e com pancada, com menor peso e graves menos profundos. Qts menores darão um grave mais pesado e mais lento respondendo mais a freqüências bem baixas. Já para falantes de Qts de 0,6 ou acima são falantes que necessitam caixas enormes para ter uma resposta adequada, enquanto que em caixas menores não se tem resposta de subgraves. Este tipo é mais bem usado em som automotivo em um veículo de 3 volumes, em que o porta-malas funcionaria como Vb. Qts abaixo de 0.5 indica que o alto-falante é apropriado para caixa acústica, não devendo ser instalado em tampão. Qts acima de 0.5 indica que o alto-falante é do tipo Free Air, recomendado para utilização em tampão e em vários sistemas de caixas acústicas.

R: Ondulação do sinal, in dB 

Ras: Acusticamente equivalente ao RMS

Re ou Res: Resistência ohmica DC, próxima e inferior a impedância nominal do alto-falante, e que pode ser medida por um ohmímetro. Não confunda: esta é uma medição de resistência, e não de impedância.

Revc: Resisttência DC da bobina, em Ohms

Sd: Area efetiva de irradiação sonora do falante, cone, em metros quadrados.

Quanto maior o cone, mais ar ele irá movimentar. Como reproduzir sons graves significa mover ar, quanto maior o cone menor será o movimento necessário pra dentro e pra fora (excursão do cone). Quanto mais fundo o cone maior o Sd, o que explica valores diferentes para alto-falantes com o mesmo diâmetro. A largura da suspensão também influencia esse parâmetro. Alguns autores quotam a distância do diâmetro começando pela suspensão externa incluída até ao limite do cone do outro lado, para o efetivo diâmetro do pistão.

SPL: Sound Pressure Level, usualmente medido a 1 watt, por 1 metro na frente ao falante

Sensibilidade: Quanto maior a sensibilidade, maior o nível de pressão sonora obtido com a mesma potência. 

Vas: Volume equivalente de ar que tem a mesma compliância do sistema de suspensão do alto-falante (volume acústico do alto-falante). Grandes valores de Vas pedem grandes volumes nas caixas acústicas. O volume Vb da caixa acústica depende também do Qts e Fs. Ao utilizar volumes de caixa menores que os especificados, modifica-se a resposta de frequência, geralmente reforçando uma certa região dos graves, aumentando o Fb e também a excursão do cone do alto-falante.

Vb: Se a questão é mover grandes quantidades de ar nas baixas freqüências, este é o parâmetro a ser olhado. Isso por que para produzir som é preciso mover ar e quanto mais baixa a freqüência a ser reproduzida, maior será a quantidade de ar a ser movida para dar determinado resultado. Pode-se fazê-lo usando cones menores (menor Sd), com a penalidade de ter maior movimento pra dentro e pra fora em relação aos cones maiores. A área do cone maior dividida pela área do cone menor vai dar a necessidade de deslocamento do menor em relação ao maior para produzir o mesmo resultado. É fácil calcular isto e comparar os valores de Vd vai dar um indicativo do que um falante de graves pode produzir, sendo uma coisa que poucos realmente fazem. O valor de Vb influi na resposta de graves, na frequência de corte F3, na de sintonia Fb e no deslocamento do cone.

Vd: Máximo volume deslocado pelo falante (produto de Sd pelo Xmax), em metros cúbicos

Xmáx: Valor mais amado por muitos, este parâmetro representa a distância da altura total da bobina diminuída da medida da altura da peça polar superior, dividida por 2. Ou seja, é a distância em que a bobina mantém seu enrolamento dentro do gap acima e abaixo da peça polar (onde se tem o fluxo magnético). Assim, um falante com Xmax de 8mm quer dizer que ele poderá ter um movimento de 8mm para fora e 8mm para dentro estando ainda dentro do fluxo magnético e com movimento linear, assegurado pelo conjunto magnético, suspensão da borda externa e aranha, e pelo damping factor do amplificador. Excedidos esses valores o cone do falante não mais estará regulado por esses controles, sendo colocado por autores que usá-lo constantemente desta forma não é recomendado, uma vez e o reconamento vai ser uma questão de tempo. Cabe ainda advertir que alguns fabricantes adicionam 15% a esses valores por fins marketeiros. Confundir esse valor com o Xmecânico pode causar graves problemas à saúde do falante, pois além de compressão dinâmica, poderá bater no fundo do gap deformando a forma da bobina.

Resposta de Frequência: Este embora não seja um parâmetro Thiele-Small, é muito visto e informa a resposta de frequência de trabalho do alto-falante. Ao contrário do que muitos acham, não é só por que diz um fabricante informa "40hz à 2Khz" no manual de seu produto, que você poderá aplicar toda esta frequência no alto-falante, na real tome cuidado, este parâmetro normalmente é tirado com "+/- 10db´s" ou seja, ele rende aquela frequência demonstrada com 10db´s à menos, e como à cada 3db´s é o dobro da pressão, então 10db´s (Dobro, menos dobro, menos dobro...), é uma resposta quase inaudível, com volume bem baixo.