MON BANC DE MESURE EN 2023... ARTA, LIMP, M30, M-AUDIO, TANNOY, QUAD, ASCEL, SP1930...

MON BANC DE MESURE

(revu en janvier 2023)

Quel matériel et pour faire quoi ?

( Sans se ruiner ! )

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Ce que je nomme ici "banc de mesure" c'est en fait l'ensemble du matériel nécessaire pour pouvoir effectuer les mesures électroacoustiques indispensables à l'analyse des haut-parleurs et des enceintes acoustiques de manière à aborder la conception, l'optimisation et la mise au point des enceintes hifi dans les meilleures conditions techniques possibles.

Je rappelle une fois de plus que mon objectif n'est pas d'effectuer des mesures absolues ou de type "laboratoire" mais bien d'effectuer des mesures précises et fiables pouvant être utilisées sans détour en situation réelle.

Je considère qu'il est indispensable et essentiel de pouvoir mesurer les caractéristiques du matériel qui sera mis en test ou en exploitation... POURQUOI ?

1- Les fiches techniques publiées par les constructeurs sont rarement complètes et intégralement correctes; elles ne sont pas fiables. Les constructeurs publient des données sélectionnées et lissées, ils ont tous tendance à vanter leur matériel et à le présenter sous le meilleur angle en omettant les points faibles.

2- Les constructeurs n'hésitent pas à modifier la conception et la construction de leur matériel sans changer ni la référence ni la fiche technique.

3- Le matériel disponible peut être plus ancien, avoir mal vieilli, avoir souffert, avoir été mal exploité, avoir été réparé, etc...

4- Des HPs récupérés peuvent s'avérer être de très grande qualité mais aucune information technique n'est disponible...

Dans tous les cas de figure, il est essentiel de passer le matériel au banc de mesure avant d'entamer l'étude d'un projet.

SOMMAIRE

(LISTE DU MATERIEL et plus...)

Ohmmètre précis

Balance précise

Mètre ruban et...

PC dédié

Interface "LIMP et carte son"

Logiciel ARTA (module LIMP)

Interface "ARTA et carte son"

Micro de mesure

Millivoltmètre  basse fréquence

Amplificateur

Calibrage de la chaîne de mesure...

CONCLUSIONS...

Un ohmmètre précis est indispensable pour mesurer la valeur de la résistance (Rdc) des HPs.

Cette donnée est requise pour le calcul des paramètres T&S des HPs.

Attention, la plupart des multimètres effectuent ce type de mesure via du courant pulsé. L'impédance des HPs étant complexe, il faut absolument réaliser cette mesure avec un courant continu "propre".

Pour remplacer le traditionnel ensemble; batterie, voltmètre, ampèremètre pas simple à mettre en oeuvre, j'ai choisi un appareil précis, peu onéreux et facile à exploiter, c'est le kit ASCEL Electronic.

Cet appareil offre deux plages de mesures;

0>24 Ohms

0>240 Ohms

et la précision annoncée est de 1/10 de millième d'Ohm ! 

L'achat d'un jeu de résistances précises permet de vérifier la véracité des données affichées par l'appareil. Ce test m'a convaincu et j'ai définitivement adopté cet appareil.

La mesure est réalisée avec un courant continu d'environ 100 mA ce qui n'est pas négligeable. L'échauffement progressif du conducteur exige que l'on patiente quelques minutes avant de relever la valeur de la résistance.

Voici les coordonnées du constructeur...

(je vous aiderai à lisser encore mieux le courant si le constructeur ne l'a pas déjà fait)

Comptez +/- 100 euros pour ce poste (achat sur EBAY.DE).

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Une balance précise est requise pour peser la masse qui sera ajoutée sur le cône du HP en vue de déterminer ses paramètres T&S.

J'ai retenu une petite balance bien pratique qui est souvent utilisée par les professionnels de l'aromathérapie.

Cette balance est vendue par Aroma-Zone, elle offre une précision de l'ordre du 1/100 g sur une échelle de 0>500 g.

A cet article il faut ajouter ce qui représentera la masse ajoutée.

J'utilise de petits bâtonnets de fil d'étain (soudure) coupés à différentes longueurs de l'ordre du centimètre.

D'autres matériaux peuvent être utilisés à l'exclusion des matériaux magnétisables.

Dans certains cas il est impossible de déposer correctement ces bâtonnets, j'utilise alors un fil d'étain plus long enroulé.

Attention... ce que l'on dépose sur le cône doit être bien réparti et ne jamais frotter sur les parties fixes du HP comme par exemple sur une ogive (voir photo ci-dessous).

Voici les coordonnées de mon marchand...

Comptez +/- 20 euros pour ce poste (achat sur le site Aroma-Zone).

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Ne riez pas... ce sont des outils indispensables auxquels il faut prêter attention.

Un outil adapté sera utile pour mesurer le diamètre réel du piston de vos HPs. C'est une donnée qui sera réclamée par LIMP pour le calcul des paramètres T&S.

Il y a différentes écoles quant à la manière de considérer le diamètre efficace du "piston". Pour ma part, je prends en compte 50% de la taille de la suspension, comme ceci:

Pour effectuer cette mesure je vous conseille d'utiliser un mètre ruban dépourvu de partie magnétisable ou une latte en plastic.

Il faut proscrire les outils magnétisables ou pourvus d'éléments magnétisables car ils n'hésiteront pas à s'accrocher aux aimants à votre insu au risque de tout détruire sur leur passage; membrane, dôme, suspension...

Pour mesurer la distance HP > micro de mesure (mesure en champ proche, chez moi à 25 mm) j'utilise une petite jauge en papier souple.

Et pour mesurer le recul optimal du tweeter un papier millimétré convient parfaitement.

Pour mesurer la distance de référence, mesure en champ éloigné et mesure au point d'écoute (chez moi c'est 2 m), je n'utilise plus mon double mètre pliant en bois mais un télémètre laser... C'est plus commode et sans risque.

Comptez 30 euros pour le télémètre (achat Amazon)

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J'ai longtemps utilisé un PC HP Compaq Elite 8300 microtower qui me donnait entière satisfaction mais avec l'inconvénient de ne posséder qu'un seul port PCI. Ce PC ne pouvait donc recevoir qu'une seule carte son interne ce qui m'obligeait de modifier son câblage lors du passage des mesures "LIMP" aux mesures "ARTA" et vis versa. Lors de la mise au point des filtres passifs cette manipulation est répétée de très nombreuses fois ce qui la rend finalement ennuyeuse. 

Pour éviter cette contrainte j'ai recherché une carte mère pouvant recevoir deux cartes son internes et je me suis arrêté à la carte Gigabyte GA-P55A UD3 qui possède 3 ports PCI. C'est une carte qui bénéficie d'une bonne réputation, elle est fiable et peu onéreuse.

https://www.gigabyte.com/fr/Motherboard/GA-P55A-UD3-rev-20/sp#sp

Ce PC dédié aux mesures électroacoustiques n'est pas de la dernière vague mais il exécute parfaitement toutes les tâches demandées.

Il faut lui adjoindre une carte graphique, la mienne est une élémentaire GEFORCE GT120 récupérée sur un vieux PC.

Avec les deux cartes son définitivement câblées c'est bien plus confortable et le passage des mesures LIMP <-> ARTA se fait maintenant très simplement au clavier ou à la souris.

Le PC comporte aussi:

- processeur I3 540

- RAM 4GB

- 2 x SSD

- DVD/CD/CDROM

- interface SD

- écran / clavier / souris

Et  en terme de logiciels, sont installés:

- WIN 7 édition intégrale - SP1 - 32bits (limite imposée par les pilotes des cartes son),

- les pilotes des cartes son,

- ARTA/LIMP (version complète),

- XSIM, un outil de simulation gratuit, simple et complet,

- Capturino 2.11 (Win 32 bits) pour des copies d'écran faciles à effectuer et à gérer.

Comptez +/- 250 euros pour cet ensemble.

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L'interface "LIMP" permet d'effectuer les mesures d'impédance  des composants R, L, C, des filtres passifs, des HPs et des enceintes.

Les paramètres T&S des HPs seront déterminés dans la foulée.

Si le boîtier est grand et solide c'est surtout pour protéger un support rigide sur lequel sont fixés et soudés les câbles et la résistance de référence.

Le schéma du câblage est simple et la réalisation de cette petite interface ne présente aucune difficulté.

L'élément à mesurer se raccorde facilement grâce aux pinces crocodiles, les autres câbles sont reliés à la première carte son (connecteurs RCA).

Si les 3 câbles reliant l'interface à la carte son peuvent être courts (< 1m), il est intéressant de placer les pinces crocodiles au bout d'un câble plus long (+/- 5m) par facilité d'utilisation et pour atteindre facilement les bornes d'une enceinte lourde et plus éloignée.

Le câble audio à utiliser doit être de bonne qualité de manière à réduire les pertes et la correction de câble qu'il faudra inclure dans LIMP.

La première carte son interne fournit le signal à l'interface "LIMP", reçoit le signal de référence et le signal mesuré.

Les cartes son internes sont des M-AUDIO DELTA AUDIOPHILE 24/96...

Comptez +/- 25 euros pour l'interface LIMP (à monter) et 50 euros pour la carte son (achat EBAY.DE).

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J'ai choisi ce logiciel sous l'impulsion donnée, il y a longtemps, par Dominique Pétoin. Ce logiciel répond à mes attentes, il est simple à utiliser et complet. Je vous conseille vivement de passer sans attendre à la version payante car je regrette encore aujourd'hui de ne pas l'avoir fait. Le stockage des données complètes permet notamment d'utiliser XSIM mais aussi de retravailler sur ces données x temps plus tard notamment en cas de dépannage ou d'upgrade.

Le logiciel se satisfait de ressources informatiques basiques et d'accessoires disponibles en occasion ce qui permet de se constituer un système de mesure performant sans se ruiner.

Je n'ai pas testé les autres logiciels du même type et je n'en ai aucune envie.

Comptez 79 euros pour l'achat de la licence ARTA.

LIMP est un outil informatique extraordinaire qui peut rendre des services parfois insoupçonnés.

Tout d'abord, la précision des informations fournies par LIMP n'est liée qu'à la stabilité de la résistance de référence placée dans l'interface "LIMP", chez moi R = 100,35 Ohms.

D'où l'importance de placer une résistance de précision stable dans le temps.

Ne pas oublier de déclarer la valeur précise de cette résistance dans le logiciel et de compenser les pertes dues aux câbles.

Une fois ces paramètres là ajustés LIMP devient un véritable couteau suisse.

1 - Mesurer avec précision la valeur des selfs

                  et des condensateurs...

   (pour la mesure précise des résistances je prends mon ohmmètre)

L'impédance mesurée est présentée avec ses composantes; la partie résistive "R" et la partie selfique "L" ou capacitive "C".

La valeur de R doit toujours être extrêmement faible car c'est une composante parasite correspondant au facteur de perte.

La valeur de R vous permettra de comparer la qualité des composants de même type.

Pour les selfs, la valeur de R est un paramètre qui intervient dans le circuit comme une résistance additionnelle placée en série et pouvant être utile voire ajustée (par le choix approprié du composant) ou augmentée. Il n'est pas systématiquement nécessaire de placer des selfs ayant une résistance très faible. 

Par expérience, je vous conseille de vérifier tous les composants que vous utiliserez qu'ils soient neufs ou récupérés.

On peut avoir de vilaines surprises!

2 - Mesurer avec précision la variation de l'impédance de tous les types de HPs (relevé de la courbe d'impédance)...

Cette mesure est effectuée HP posé sur un bloc de mousse pour éviter d'être perturbée par des vibrations parasites.

Le graphique présenté ici a une allure classique que vous rencontrerez souvent.

Ce que l'on peut déduire de ce graphique...

- La courbe est quasiment sans accident, c'est un bon point.

- Elle montre le pic de résonance du HP, ici à 57 Hz, les valeurs de l'impédance aux points remarquables (valeur minimale, valeur maximale) et l'importance de la remontée d'impédance en fin de spectre.

- On remarque deux légers accidents, l'un à 700 Hz et l'autre à 1400 Hz... Ils sont liés au fractionnement (modification de la propagation des ondes à la surface du cône du HP) et sont souvent la cause de distorsions accrues.

- La remontée de l'impédance en fin de spectre est assez importante, elle peut nuire à l'efficacité d'un filtre passif passe-bas. Dans certains cas il sera nécessaire de corriger cette remontée d'impédance par l'adjonction d'un circuit Zobel (correcteur RC destiné à linéariser l'impédance du HP).

Cette mesure sera aussi effectuée lorsque le HP sera monté dans son enceinte et accompagné de sa charge acoustique.

Les données recueillies pourront notamment être exploitées par le logiciel XSIM dans le but d'optimiser le filtrage du HP.

3 - Déterminer les valeurs des paramètres T&S des HPs,

Avant toute chose, je vous conseille de mesurer la Rdc du HP et le diamètre réel de son cône actif. Vous aurez besoin de ces données dans le processus.

La première mesure à effectuer est identique à celle pratiquée au chapitre précédent. C'est le relevé de la courbe d'impédance du HP, à vide.

Une fois la mesure réalisée elle est placée en arrière plan via la fonction "overlay".

Dans son processus LIMP calcule les paramètres T&S par le biais des modifications apportée à la courbe de résonance initiale lorsque l'on ajoute une masse sur le cône du HP.

Il faut donc ajouter une masse sur la membrane... On peut commencer avec +/- 10 g et activer le calculateur pour vérifier si cette masse ajoutée convient.

Avec un glissement de 29,3% il est possible de calculer les paramètres T&S mais la plus grande précision sera atteinte avec un glissement de +/- 35%.

J'ai mis 15,36 g et le glissement est passé à 37%, c'est mieux.

Le calcul des paramètres T&S peut être lancé...

Les données compilées dans ce tableau seront à la base de tout projet...

- elles permettront de comparer des HPs de même type,

- d'écarter des HPs hors cadre du projet ou disparates,

- d'évaluer les combinaisons de HPs envisagés pour un projet, 

- de choisir les HPs les plus adaptés au projet...

L'encodage des paramètres T&S dans la base de données créée par Dominique Pétoin permet d'obtenir une esquisse du projet (type d'enceinte, dimensions de l'enceinte, taille de l'évent, etc...). C'est une étape incontournable.

https://www.petoindominique.fr/php/mysql_menu.php

Pour ceux qui veulent faire connaissance avec les paramètres T&S voici un document trouvé sur internet qui donne quelques explications essentielles.

4 - Mettre au point l'accord du ou des évents,

Les outils de calcul mis à disposition par Dominique Pétoin permettent d'évaluer les dimensions à donner aux évents mais rien ne vaut un test pratique et un ajustement si nécessaire.

Pour optimiser la taille du ou des évents, la technique est simple. Il suffit de mesurer la variation de l'impédance de l'enceinte et d'ajuster la taille de l'évent pour atteindre votre courbe cible.

Personnellement c'est l'accord en bosses de chameau qui me donne satisfaction à l'écoute mais vous pourrez préférer un autre équilibrage.

En général, pour le réglage de l'évent, il suffit de raccourcir ou l'allonger le tube proposé par le calculateur.

Un évent de test peut être réalisé dans un matériau léger (papier, carton, plastique souple,...) simplement collé sur la cloison. 

5 - Vérifier l'étanchéité des enceintes,

La mesure de la courbe d'impédance permet de déceler les fuites qui peuvent toujours subvenir par accident ou par négligence.

Je mes souviens qu'un de mes premiers visiteurs audiophiles avait détecté, à l'oreille, une fuite au niveau de la fixation d'un HP.

Ici, j'ai provoqué la fuite en ne serrant pas les vis de fixation d'un HP...

La courbe d'impédance est alors parsemée de petits accidents.

Ce signe doit nous inciter à rechercher la ou les fuites.

Les fuites classiques se situent souvent au niveau de la jonction entre HP et caisse et entre bornier et caisse.

6 - Mettre au point les circuits Zobel,

Pour rappel, le circuit Zobel a pour but de linéariser la courbe d'impédance des HPs ce qui dans certains cas améliore grandement l'efficacité du filtrage.

Le calcul des composants R, C constituant le filtre est effectué sur base des valeurs de Re (= Rdc) et Le, voir tableau récapitulatif "T&S de  LIMP"...

Les formules à appliquer sont:

R = 1,25 Re (Rdc) du HP,

C = Le / R²

Dans le cas présent:

R= 1,25 x 4,33 soit 5,41 Ohms

et C = 145,2 10E-6 / 29,27 soit 4,96 µF

ça c'est la théorie...

Et voici la courbe d'impédance mesurée...

On peut faire mieux...

Pour optimiser ce circuit et éviter les essais infructueux je vous conseille d'utiliser XSIM... 

Pour cette simulation il faut enregistrer la courbe d'impédance du HP dans les paramètres de XSIM. C'est le fichier .ZMA qu'il faut charger.

Voici la courbe d'impédance du HP en direct,

mesurée et chargée dans XSIM...

Voici la courbe d'impédance de l'ensemble HP et Zobel calculé (R = 5.4 Ohms, C = 5 µF),

visualisation XSIM et mesurée...

Voici la courbe d'impédance de l'ensemble HP et circuit Zobel optimisé via XSIM (R = 6.2 Ohms, C = 18 µF),

visualisation XSIM et mesurée...

CQFD... pour obtenir une véritable linéarisation il faut passer par l'optimisation du circuit et la mesure de la courbe d'impédance. 

7 - Mettre au point les circuits correcteurs d'impédance à la fréquence de résonance des HPs,

Ce sujet à fait l'objet d'un article complet, voici le lien direct qui vous permettra de revoir tout le développement; du calcul à la mise au point finale.

http://www.mes-enceintes-acoustiques.com/2022/05/les-corrections-d-impedance-tweeter.html

Ici, je ne reprends que la mise au point du circuit...

Le calcul donne:

L6 = 1,62 mH,

C6 = 38,56 µF

R6 = 5,95 ohms.

La valeur de la résistance globale (5,95 ohms) correspond à la valeur de la résistance de la self (Rdc de L6) + la valeur de la résistance ajoutée (R6 sur ce schéma).

...

Il ne reste plus qu'à tester ce circuit et vérifier son efficacité...

C'est LIMP qui va  guider la mise au point...

La trace jaune est la courbe d'impédance du tweeter,

la trace verte celle du circuit RLC (la résistance R6 n'est pas placée de manière à bien mettre en évidence la fréquence de résonance du circuit LC testé).

Pour ce premier test, j'ai mis C = 38 µF et L = 2 mH...

Le résultat n'est pas mauvais mais la mesure montre que la fréquence de résonance du circuit LC ne correspond exactement à celle du tweeter.

Pour augmenter la fréquence de résonance du circuit LC j'ai choisi de diminuer la valeur de la self en la débobinant. Cette méthode permet d'obtenir un réglage précis, c'est plus compliqué de réduire et d'ajuster finement la valeur de C.

Je n'ai pas mesuré la valeur de la self ajustée, c'est en la débobinant progressivement que la fréquence correcte a été atteinte (environ 1m de fil éliminé).

A ce stade on peut placer la résistance R et ajuster sa valeur si nécessaire.

Voici la mesure réalisée sur le circuit avec R = 5,6 ohms (valeur calculée).

Le résultat est très correct mais j'ai aussi testé R = 4,7 ohms...

Finalement, j'ai retenu la version avec R = 4,7 ohms.

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SCHEMA DU FILTRE CORRECTEUR D'IMPEDANCE...

Ici aussi, le passage par la mesure permet d'ajuster finement la correction.

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L'interface "ARTA" permet d'effectuer des mesures par l'intermédiaire du micro de mesure. Ce module alimente le micro en 48 Vdc, sert de préamplificateur et convertit le signal analogique du micro en signal numérique pouvant être acheminé au PC via une liaison USB 2.

J'ai choisi cette interface TASCAM US122 MKII pour sa compatibilité avérée avec ARTA ses caractéristiques techniques, sa fiabilité et son prix modeste.

L'étalonnage de la chaîne passe par le réglage précis d'un potentiomètre rotatif présent sur la face avant de l'interface Tascam lequel peut très facilement être déréglé. 

Les mesures réalisées ici sont des mesures comparatives et dans ce c'est important de conserver les mêmes réglages tout au long du développement de vos projets.

Pour plus d'informations, voyez le chapitre:

"CALIBRAGE DE LA CHAINE DE MESURE".

Comptez +/- 50 euros pour ce poste (achat EBAY.DE).

La carte son qui intervient dans les différents processus de mesure du module ARTA n'a pas d'autre but que de délivrer, via l'amplificateur, le signal de mesure aux HPs ou aux enceintes.

C'est la seconde carte son, la première est utilisée par le module LIMP.

La carte son que j'utilise est une M-AUDIO, la même référence que celle utilisée avec LIMP et détaillée ci-dessus.

Dans la chaîne de production du signal il y a 3 réglages de niveau en cascade; le niveau de sortie du générateur de signaux "ARTA", le niveau de sortie de la carte son et finalement le niveau du mélangeur "Windows". Il faut donc veiller à ne pas intervenir intempestivement sur ces réglages.

L'amplificateur est un ampli de puissance dépourvu de réglage.

Si un étalonnage absolu n'est pas indispensable, je vous conseille cependant de prendre une référence et de la reproduire pour tous vos projets. Les comparatifs sont souvent révélateurs.

Pour plus d'informations voyez le chapitre:

"CALIBRAGE DE LA CHAINE DE MESURE".

Comptez +/- 50 euros pour ce poste (achat sur EBAY.DE)...

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J'ai longtemps utilisé Le Behringer ECM8000 sans trop me soucier de la précision du fichier d'égalisation puis je suis passé au Dayton EMM6 qui n'apportait pas de réelles améliorations.

Et, je dois l'avouer, le Behringer m'a donné satisfaction jusqu'à ce que  j'ai eu la possibilité d'acheter ce Earthworks M30.

Là, le changement est évident, une sensibilité plus grande, une linéarité exemplaire et un niveau de bruit très bas. C'est un vrai micro de mesure.

Le ECM8000 coûte +/- 35 euros et le M30 +/- 750 euros... ce n'est pas le même budget mais pour les fous du son c'est un effort financier qu'ils ne regretteront pas.

Bien entendu ce micro est livré avec son propre fichier de correction mais compte tenu de son extrême linéarité on pourrait s'en passer.

Pour mon exemplaire la correction fluctue entre - 0,54 dB et - 1,8 dB donc une plage inférieure à 1,5 dB!

Je ne manquerai pas d'intégrer ce micro dans mon comparatif publié il y a déjà quelques années.

Il ne faut pas négliger le choix du câble de liaison et du pied...

Un câble de qualité s'impose avec ce micro et un pied bien stable est recommandé.

Comptez +/- 800 euros pour l'ensemble (achat chez Thomann.de)

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C'est un appareil indispensable qui sert essentiellement à "calibrer" la chaîne de mesure.

Pour plus d'informations voyez le chapitre:

"CALIBRAGE DE LA CHAINE DE MESURE".

J'ai longtemps utilisé un appareil galvanométrique

"Ballantine Laboratories, Inc" model 323-01 qui me donnait entière satisfaction mais avec le temps les boutons cassent et son usage devient plus délicat.

Cherchant un remplaçant je me suis finalement tourné vers les millivoltmètres basse fréquence chinois... les prix sont abordables, ils sont bien construits, apparemment fiables et précis. Les appareils Hewlett-Packard et Rohde & Schwarz sont sûrement mieux mais les prix explosent.

J'ai acheté ce SP1930, la firme est sérieuse et spécialisée dans les appareils de mesure. Les contacts que j'ai eu avec le vendeur m'ont inspiré confiance.

L'appareil est en service depuis plusieurs mois et il me donne entière satisfaction.

Comptez +/- 220 euros pour cet appareil neuf (achat sur Ebay)

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L'amplificateur à retenir doit surtout avoir une réponse linéaire sur tout le spectre. Il n'est pas question pour cette application d'avoir un amplificateur audiophile de haut niveau.

J'ai utilisé longtemps un vieux Cyrus-Cambridge et un Cambridge Azur avant de remettre en service ce QUAD 405 dont les condensateurs de filtrage ont été renouvelés.

Un amplificateur de puissance convient bien, il permet de limiter le nombre de potentiomètres dans la chaîne de mesure mais avec l'inconvénient de ne plus avoir que des réglages par plots et donc moins précis.

A la mise en service de ce Quad il y avait un problème de ronflette lié à une boucle de masse intempestive. Le problème a été rapidement levé.

Tous les amplificateurs que j'ai utilisés m'ont donné satisfaction mais j'ai gardé une préférence pour le Cyrus dont la conception est tellement simple et la neutralité exemplaire.

Comptez +/- 150 euros pour ce poste (achat ebay.de)

ARTA est un outil informatique complet et puissant.

Ses fonctionnalités sont vastes mais je m'en tiens à l'essentiel, à ce qui me sert dans le cadre de mon hobby; l'optimisation et la création d'enceintes acoustiques.

J'apprécie tout particulièrement la fonction "SPA" (spectrum analyser) qui délivre des informations liées directement à la pression acoustique reçue par le micro c'est-à-dire équivalentes à celles que nous percevons via nos oreilles. Le traitement du signal est simple et la précision des graphiques affichés n'est en finalité liée qu'à la linéarité de l'interface, de la carte son et surtout du micro.

Le calibrage de cette chaîne de mesure sera abordé plus loin.

1 - Mesurer avec précision la courbe de réponse des HPs et des enceintes...

C'est une mesure essentielle qui sera refaite à chaque étape du projet;

1.1 - à vide, HP monté sur un panneau CEI.

La mesure est effectuée en champ proche.

Elle révèle le potentiel du HP, ses qualités et ses défauts.

1.2 - avec le HP monté (en situation d'utilisation avec la charge adoptée).

La mesure met en évidence l'incidence de la charge sur la courbe de réponse. Les données relevées et enregistrées à ce stade serviront à élaborer le filtrage et à l'optimiser via XSIM.

La mesure sera refaite à l'identique durant toute la mise au point du filtrage.

1.3 - enceintes positionnées dans le local d'écoute et mesure effectuée au point d'écoute.

La mesure met en évidence l'effet du local sur la courbe de réponse globale, permet un peaufinage du filtrage et aide à positionner au mieux les enceintes dans le local.

2 - Mesurer la réponse impulsionnelle des HPs et des enceintes...

Cette mesure peut être réalisée en champ proche ou en champ éloigné.

C'est la fonction "IMP" (impulse response) qui est sollicitée.

Par habitude, j'effectue cette mesure à niveau élevé; à la limite de la saturation de ma chaîne de mesure. A faible niveau les défauts sont cachés.

Voici une réponse impulsionnelle classique... 

L'analyse de l'impulsion implique de délimiter

la zone de calcul... c'est le fenêtrage de l'impulsion.

Le fenêtrage de l'impulsion est important, il détermine

le nombre d'échantillons analysés. Il a donc une influence

sur les résultats affichés.

Le traitement des données est ici plus complexe.

L'analyse de la réponse impulsionnelle peut se faire suivant différents critères ce qui permet d'évaluer plusieurs aspects de la réponse des HPs et des enceintes. Voici les principaux résultats fournis, ceux qui me semblent les plus pertinents...

2.1 - Les taux de distorsion des harmoniques...

Les informations fournies sont extrêmement intéressantes, tant pour les valeurs révélées que pour l'allure des graphiques.

Dans le cas présent on remarque que les taux de distorsion sont plus élevés sous 60 Hz (c'est normal), qu'ils tournent ensuite autour de 0,1 % avec toutefois un accident autour de 700Hz (zone de fractionnement), et qu'ils grimpent linéairement au-delà de la fréquence de coupure (c'est normal).

Globalement on peut considérer que le HP passe bien ce test avec souvent des valeurs inférieures à 1%.

La préférence ira aux HPs ayant des taux de distorsion les plus faibles et les plus réguliers.

2.2 - La magnitude et les rotations de phase...

La magnitude doit être à l'image de la courbe de réponse relevée en mode SPA.

Les rotations de phase doivent être réduites et sans accident dans la  zone utile du spectre. Ici, l'emballement constaté en fin de spectre est normal, il ne doit pas être considéré, il est hors spectre utile.

La préférence ira aux HPs ayant une magnitude linéaire, sans accident, aux HPs ayant des rotations de phase peu importantes et sans accident.

2.3 - Le retard de groupe...

Le retard de groupe (group delay) doit être dégressif et sans accident dans la zone utile du spectre.

Un retard de l'ordre de 5 mS est normal et classique aux fréquences basses.

Un retard inférieur à 1 mS, à 1.000 Hz est OK.

Pour les tweeters, les valeurs atteintes en fin de spectre seront proches de 0 mS.

Dans tous les cas, le retard de groupe doit être inférieur à 1 cycle soit: < T (T= 1/F).

La préférence ira aux HPs ayant un retard de groupe faible (sous le seuil d'audibilité, < T ou < 2T pour les moins exigeants) et sans accident.

2.4 - Le SONOGRAM...

Le Sonogram met en évidence, en quelque sorte, l'extinction des notes, la durée qui leur est nécessaire pour ne plus être audible.

La préférence ira aux HPs ayant un Sonogram régulier, homogène à extinction rapide (c'est-à-dire sans traînage).

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Voici le résultat abérent d'un fenêtrage incorrect...

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Le calibrage d'ARTA est clairement expliqué au chapitre 1.5 du manuel d'utilisation d'ARTA.

 

 

 

Mon apport sera limité à la manière de finaliser le calibrage qui souvent reste inachevé dans les articles publiés.

Pour achever le calibrage il est nécessaire de posséder un HP ayant une courbe de réponse linéaire autour de 1.000 Hz. N'importe quel "grave-médium" peut convenir. 

Il faut tout d'abord déterminer des valeurs des paramètres T&S du HP et afficher le tableau récapitulatif "T&S".

On trouve la valeur Lp 2,83V/1m) = 90,78 dB, c'est la sensibilité du HP calculée, cette valeur est fiable.

Ici, Lp = 90,78 dB. il faut noter cette valeur.

Lors du processus de mesure précédent vous aurez relevé la courbe d'impédance du HP et vous aurez noté la valeur de l'impédance du HP à 1.000 Hz, valeur mesurée avec LIMP (avec ou sans Zobel).

Ici l'impédance a été linéarisée et Z à 1.000 Hz est de 7,85 Ohms.

Etape suivante...

Brancher le HP sur l'amplificateur de votre chaîne de mesure et activer ARTA / SPA.

Régler la fréquence du générateur de signaux sur 1.000 Hz et 0 dB.

Brancher le millivoltmètre aux bornes du HP.

Activer la mesure "SPA" et régler la tension aux bornes du HP à:

racine carrée de 7,85 soit 2,8 V (P=V²/R >>> @ 1Wrms).

Chez moi, j'ai ajusté tous les niveaux des cartes son au maximum, seul le niveau du mélangeur audio de Windows reste accessible.

Cette tension de 2,8 Vrms produit donc 1 Wrms sur 7,85 Ohms.

Cette puissance de 1 Wrms donnera 90,78 dB (valeur Lp), à 1 m.

La dernière étape consiste à placer le micro de mesure à 1 m du HP et à ajuster le niveau du micro (interface Tascam) pour que ARTA / SPA indique +/- 90,78 dB.

La précision atteinte est de l'ordre de +/- 1 dB.

Cet étalonnage devra être revu régulièrement... En cause, la cascade de potentiomètres que l'on trouve dans la chaîne de mesure. Le plus critique est le potentiomètre rotatif qui est présent en façade de l'interface Tascam US122 MKII (niveau micro). Il est très facile de le tourner par inadvertance et un marquage de la position du bouton n'est pas satisfaisant car trop imprécis.

CONCLUSIONS...

Cette sélection de matériel est une sorte d'aboutissement avec toujours la volonté de faire plus et de faire mieux pour un budget raisonnable.

Le matériel rassemblé convient parfaitement pour effectuer les mesures nécessaires à l'étude et à la réalisation de n'importe quel projet de construction, de réparation et d'optimisation d'enceintes acoustiques de haut niveau.

Bien entendu de nombreuses variantes peuvent être envisagées mais ma sélection a fait ses preuves.

Le budget global (prix janvier 2023)...

Le budget global est principalement impacté par le type de micro de mesure retenu. C'est l'élément essentiel de la chaîne de mesure mais pour débuter, apprendre et évoluer dans le domaine, un Behringer ECM8000 peut convenir tout en sachant que sa dynamique est limitée et que les informations fournies en début et en fin de spectre ne seront pas des plus précises. 

Pour les autres postes, les alternatives ne modifieront pas le budget de manière sensible.

Et il ne faut pas oublier que pour tester et mettre au point des filtres passifs il faut aussi compter sur un vaste choix de composants... 

MERCI DE M'AVOIR LU

Je reste à votre écoute pour toutes informations complémentaires