Nadere uitleg

van trillingsonderdrukking

door Ing. W. van der Maarl

Zolang apparatuur in contact staat met een ondergrond kan de behuizing in trilling gebracht worden omdat de basis waarop het staat trilt. Schok impulsen, veroorzaakt door het lopen rond het stereo meubel, worden eveneens overgebracht naar de behuizing. Hebben deze trillingen of schok impulsen een verstorende invloed op de geluidsreproductie? Een uitleg van de technische principes is nodig om hierop een antwoord te geven.

Allereerst kijken we naar een mechanisch actief systeem zoals een CD- of DVD-speler. Elke willekeurige mechanische trilling met een specifieke frequentie en amplitude, die in de buurt van het inleessysteem op de constructie gezet wordt, zal er voor zorgen dat het regelsysteem meer moet bijregelen dan zonder een mechanische trilling. In het slechtste geval zal de tracking instabiel worden met als gevolg dat andere elektronische circuits van de CD-speler hierdoor nadelig beïnvloed worden. Vanwege het feit dat de trackingservo een excentrisch spoor op een CD moet volgen, -en dat tot 10 maal per seconde- wordt er een behoorlijke hoeveelheid stroom van de voeding gevraagd. Als de tracking instabiel wordt, treedt er een soort kettingreactie op waardoor andere functies verstoord worden. Omdat het digitale signaal in een hoog frequentie gebied zit (enkele MegaHertzen), zal elke instabiliteit van de tracking ervoor zorgen dat het digitale signaal in de tijd verschuift. En hier komen we bij een bekend aspect van digitale audio: tijdverschuivings problemen, jitter genaamd, wat eenvoudig hoorbaar is. Conclusie: een goed ontworpen audio-apparaat met veronderstelde High End kwaliteit verdient een anti-trillingspakket om zeker te zijn dat een minimale hoeveelheid trillingsenergie bij de gevoelige onderdelen van het systeem terecht komt.

Mechanisch passieve systemen zoals versterkers, in het bijzonder buizenversterkers, worden beïnvloed door mechanische trillingen doordat de printplaten en vooral de roosters in de buizen in beweging gebracht worden. Dit veroorzaakt capaciteitsvariaties van het elektrische signaal. De verstoringen zijn meetbaar en zitten met een 0 dB referentie in het -60 tot -80 dB gebied. Het is dan de vraag of deze verstoringen überhaupt wel hoorbaar zijn. Als we het hebben over een goede opname, dan is de ruimte akoestiek erbij opgenomen. Nu blijkt juist dat de fijne details van de ruimte akoestiek met name in het -60 tot -80 dB gebied zitten! U kunt zich voorstellen dat het elimineren van mechanische trillingen belangrijk wordt, als een maximaal gedefinieerde geluidsweergave gewenst is.

De volgende vraag die we dienen te stellen is: Hoe moet het systeem ontkoppeld worden van zijn omgeving? Wel, als het mogelijk zou zijn om de speler in de lucht te laten zweven, dan zou een minimum aan trillingsenergie worden overgedragen op het systeem. Voor zover mij bekend, is een technische oplossing dat ervoor zorgt dat het object op een dergelijke manier in de lucht vliegt nog niet praktisch uitvoerbaar.
Een ander manier om de trillingsenergie te isoleren van het systeem is het systeem op veren te plaatsen, die op een lage eigenfrequentie zijn afgestemd. Maar dan nog zal een deel van de energie op het systeem overgedragen worden. Deze energie moet omgezet worden in warmte. Dit nu is mogelijk door het gebruik van dempingmateriaal.

Het vreemde van de reeds bestaande producten is het gegeven dat veel oplossingen uitgaan van het toepassen van een extreem hoge stijfheid en massa, waarbij demping (het omzetten van trillingsenergie in warmte) wordt verwaarloosd. Mijn onderzoek en experimenten hebben aangetoond dat demping van belang is in audio-apparatuur doordat die demping de constructie stabiliseert in het tijddomein. Hoge stijfheid en massa bieden wel een minimale uitwijking, maar geen stabilisatie in de tijd.
De uitkomst uit het onderzoek en de daarop volgende ontwikkeling, is een sandwichplaat, gemaakt van PVC (dat vanzichzelf een dempingmateriaal is!), met een visco-elastische dempinglaag er tussenin. Deze zogeheten "Constrained Layer Damping" (CLD) techniek wordt meer en meer toegepast in ontwerpen waarbij trillingsstabilisatie van belang is (lucht- en ruimtevaart bijvoorbeeld). Om de constructie te ontkoppelen van de ondergrond, worden zacht butylrubberen voetjes gebruikt, die op een strategische positie onder de sandwichplaat geplaatst worden, zodat de plaat zo min mogelijk in beweging gebracht wordt.