[GUIDE] À la découverte des haut-parleurs : Comprendre les paramètres Thiele et Small

1. Introduction

Lors de la conception d'une enceinte ou même dans le cas d'un remplacement de haut-parleur défectueux, il peut s'avérer compliqué de sélectionner un ou des modèles adaptés. On se retrouve souvent noyés dans une importante masse de caractéristiques, aussi floues qu'essentielles. Ce sont en effet ces spécifications électromécaniques qui définissent le comportement et les performances d'un haut-parleur. Ces données, ce sont les paramètres Thiele et Small.

2. Point historique

Ce sont les documents techniques publiés par l'AES (Audio Engineering Society) qui ont permis de développer les paramètres Thiele et Small, caractérisant un haut-parleur spécifique. Au début des années 70, deux scientifiques australiens - A. Neville Thiele, alors chef ingénieur au service concept et développement de la commission australienne de radiodiffusion et responsable du Federal Engineering Laboratory, et Richard H. Small, chargé de recherche à l'école d'ingénierie électrique de l'université de Sydney - travaillent à définir la relation existante entre un haut--parleur et une enceinte spécifique. Ils modélisent ainsi les caractéristiques des haut-parleurs en développant un ensemble de paramètres liés aux caractéristiques de ceux-ci. Ces paramètres, ce sont les paramètres Thiele et Small, du nom de leurs inventeurs. Ceux-ci s'avèrent particulièrement précieux puisqu'ils nous offrent des informations détaillées sur le comportement et les performances réelles d'un haut-parleur.

Aujourd'hui, tous les ouvrages et publications traitant de haut-parleurs et d'enceintes acoustiques utilisent ces paramètres. De même, tous les constructeurs de haut-parleurs fournissent ces valeurs pour chaque modèle. Ces dernières permettent bien entendu de comparer des haut-parleurs entre eux, mais surtout de sélectionner un modèle adéquat pour une intégration efficace.

3. Composition d'un haut-parleur

Le schéma suivant détail les différents éléments composant un haut-parleur, ainsi que leurs fonctions. Les explications associées vous permettront de comprendre les différents paramètres Thiele et Small.

Suspension : La périphérie d'un haut-parleur est fixée par une bordure plus ou moins souple : la suspension. Celle-ci permet de maintenir la membrane tout en lui laissant une marge de mouvement suffisante. Elle permet également de prévenir du fractionnement de la membrane et d'amortir les résonances induites. Des matériaux et formes différents peuvent être utilisés pour la conception d'une suspension.

Spider : Complémentaire à la suspension, le spider participe au centrage des parties mobiles, à savoir la bobine et la membrane. Afin de permettre un mouvement sur un unique axe et donc limiter les distorsions non linéaires, il est indispensable d'avoir un maintien au niveau de la bobine. La distance de cette dernière par rapport à l'aimant doit être constamment identique et ces éléments ne doivent jamais se toucher. Le spider sert donc de suspension arrière. Il se présente sous la forme d'un disque fixé entre le support de la bobine et le châssis. La plupart des spider sont faits de tissu imprégné de résine.

Support de bobine : Cet élément effectue le lien entre la bobine et le reste de l'équipage mobile, tout particulièrement la membrane et le cache noyau.

Membrane : Celle-ci peut être constituée de matériaux très variés, comme du papier, de la fibre de carbone, de l'Aluminium ou encore du Kevlar. C'est elle qui se déplace afin de créer un mouvement d'air et donc une onde sonore.

Cache anti poussière (cache noyau) : Cette pièce à un rôle simple. Protéger la bobine et l'entrefer, notamment de la poussière et de la limaille. Cet élément n'impacte pas la restitution sonore.

Châssis ou Saladier : Le saladier est une pièce fixe servant de structure à l'ensemble du haut-parleur. Extrêmement rigide, il peut soit être embouti ou moulé.

Pièce polaire (plaque de champ) : La plaque de champ est une pièce polaire cylindrique percée en son centre. Elle permet la fixation du saladier au circuit magnétique. La modification de l'épaisseur de cet élément peut modifier les performances d'un haut-parleur.

Pièce polaire (noyau) : Placé juste en dessous de la plaque de champ, le noyau est cylindrique et généralement constitué d'acier doux. Il s'agit également d'une pièce polaire.

Bobine mobile : La bobine reçoit le courant électrique en provenance de l'amplificateur. Selon le sens de ce signal, elle agit ou non en opposition avec le champ magnétique exercé sur elle.

Aimant : L'aimant est la plupart du temps fait de ferrite. Il peut également être en Néodyme ou en Alnico. Il peut même s'agir d'un électro-aimant.