Tuto Mesures HP (REW, ARTA)

[Jean-Paul]

Bonjour
Si vous ne voyez pas les images, c'est Casimages (l'hébergeur) qui est en maintenance ou autre. Ça revient, parfois après quelques dizaines d'heures... 

Un tuto pour mesurer ses HP et simuler ses filtres passifs  en DIY.
Pour la simulation des filtres, c'est ici:
http://forum-hifi.fr/thread-20095.html
Pour calculer le bass reflex, le clos ou  le baffle plan, c'est ici:
http://forum-hifi.fr/thread-31792-post-6...#pid699834
Mesurer la directivité des enceintes par Alex:
http://forum-hifi.fr/thread-32986.html
On va voir comment faire des mesures SPL et d'impédance, exporter les datas obtenus avec REW ou ARTA et simuler un filtre avec Vituixcad. Faire des mesures quasi-anéchoïdes
Le sujet n'a rien à voir avec la mesure des pièces.
Comme certains me l'avait demandé je me suis lancé.

Tout les softs nécessaires:

REW, c'est bien connu et gratuit (Donateware, on donne une somme). Pour télécharger la dernière version V5.30:
REW étant constamment mis à jour et modifié, je mets le tutoriel à jour au fur et à mesure. Enfin j'essaye, vu la cadence des mises à jour.
https://www.avnirvana.com/resources/ ( créer un compte REW pour télécharger)
https://www.roomeqwizard.com/
La version V5.19 ne fonctionne pas chez moi.

La version V5_20 diffère par la présentation. Un bouton Action a été rajouté, il reprend des fonctions qui se trouvaient avant dans le bouton Controls.
Les différences entre V5_20 et V5_30:http://forum-hifi.fr/thread-19814-post-7...#pid736715

ARTA, c'est payant mais on peut le télécharger pour l'utiliser gratuitement. C'est utile pour calculer correctement les paramètres TS.
http://www.artalabs.hr/download.htm

TrueRTA, c'est gratuit et simple, pour l'utiliser comme générateur de fréquence.
https://trueaudio.com/rta_abt1.htm

Vituixcad, c'est un simulateur. Il a plein d'autres fonctions comme le calcul du volume des enceintes, des évents et d'autres choses.
https://kimmosaunisto.net/Software/Software.html

Le matériel nécessaire:

Un micro, prendre le UMIK-1 USB il est reconnu tout de suite par REW. Il n'y a pas de calibration à faire et il a un fichier de correction.
Si on utilise un autre micro il faut qu'il ait un fichier de correction, sinon çà ne marche pas. Les fichiers de correction génériques çà ne marche pas non plus.
https://www.audiophonics.fr/fr/micros-de...-8269.html

Un pied de micro comme celui-ci, on en trouve aux alentours de 15€.

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Un multimètre.

Une carte son USB dans le genre de celle-ci:
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https://www.thomann.de/fr/behringer_u_ph...c202hd.htm
ou
https://www.thomann.de/fr/focusrite_scar...rd_gen.htm
Il faut deux entrées avec des réglages de gain et une sortie casque avec un réglage de gain.
Télécharger le driver de la carte son si elle en a un spécifique.
Si Votre ordinateur est équipé d'une entrée sur la carte son et d'une sortie casque, on peut l'utiliser. Comme je n'ai jamais utilisé cette configuration je ne pourrais pas aider.
On peut acheter un carte d'occasion à pas trop cher sur LBC. Comme le micro, çà se revend bien quand on en a plus l'utilité.

Un amplificateur. J'utilise un FX802.

Faire un boitier avec une résistance 100 Ohm pour mesurer l'impédance. Et les câbles pour le relier à la carte son. Çà marche avec ARTA (LIMP) et REW.
Le schéma LIMP pour le boitier:


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Mon boitier est réalisé avec les entrées R et L suivant ce schéma. Les canaux de référence sur les images d'illustration des réglages en tiennent compte.

Le schéma REW

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R et L sont inversées par rapport au schéma ARTA.

Le schéma du boitier  avec un switch pour calibrer, il faut by-passer la résistance pour la calibration.

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Le boitier: 
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La résistance 100 Ohm sur la photo c'est une 50 Watt, on peut prendre moins sans problème.
3 prises RCA et un bornier HP, ce n'est pas compliqué à réaliser.
Mesurer la valeur exacte de la résistance avec le multimètre.

Une alternative pour éviter de fabriquer un boitier et l'achat d'une carte son:
Le Dayton DATS V3, c'est tout fait avec le logiciel pour 149€, on peut exporter les résultats en fichiers .txt dans REW et Vituixcad. Je n'ai pas d'expérience avec ce matériel.

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Voilà pour le matériel. Il y a mieux plus pro et beaucoup plus cher, mais pour du DIY c'est suffisant.

Pour les mesures on commence dans l'ordre.

1: La mesure des paramètres Thiele Small des HP  à cône:

En premier mesurer la valeur Re du HP avec le multimètre:
Pour les tweeters on mesure juste Re et l'impédance, pas de masse ajoutée.

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Elle va nous servir à mesurer les paramètres TS. Ici j'ai 5.3 après stabilisation au lieu des 5.5 ohm du datasheet.

Ensuite un rodage pendant environ 3 Heures à Fs = 41Hz avec un ampli. Pour assouplir la suspension.
Ne pas oublier de dégager le trou de ventilation de la ferrite si il y en a un. pour les tweeters je n'en fait pas.

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J'utilise le générateur de TrueRTA pour faire çà

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On peut passer à la mesure des paramètres TS après le rodage.

Il faut raccorder le boitier à la carte son comme ci-dessous:

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Brancher le HP au bornier du boitier et l'USB à l'ordinateur.

On va faire deux mesures d'impédance, le HP toujours posé à plat, suivant la méthode de la masse ajoutée.
Une première sans masse et une deuxième avec une masse.

Avec LIMP d'ARTA:
Lancer LIMP, on a une fenêtre comme ci-dessous:

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Dans le menu Setup>> Audiodevice vérifier que la carte son apparaisse, sélectionner le driver

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Dans le menu Setup>> Measurement entrer la valeur exacte de la résistance que l'on a mesurée. Entrer le canal de référence. J'ai câblé le boitier comme le scéma ARTA donc pour moi c'est le right.
Mesure de 20 à 20000 Hertz. Les autres valeurs comme sur l'image:

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Basculer le switch du boitier sur la position calibration qui shunte la résistance 100 Ohm.

Dans le menu Record>> Calibrate measurement, ou presser le bouton CAL

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Presser le bouton generate, régler la valeur output si le volume sonore est trop haut.
avec les potards de sortie de la carte son régler les sorties R et L pour qu'elles soient au même niveau ( barres vertes). Ne pas saturer.
On règle le volume avec le potard de la sortie casque.

Une fois les canaux R et L régler presser le bouton Calibrate, si le résultat est bon: presser le bouton OK.
C'est calibré   A chaque changement de HP il faut calibrer, d'où l'intérêt du switch.

On peut passer à la mesure: Basculer le switch du boitier sur mesure pour connecter la résistance 100 Ohm.

Lancer la mesure en pressant le bouton avec le triangle rouge. on doit voir une courbe comme celle-ci avec un pic d'impédance bien symétrique après que la mesure se stabilise, s'aider du potard de la sortie casque si nécessaire.
Une fois la mesure terminée aller dans le menu Overlay >> Set as overlay curve. la courbe va devenir jaune ensuite.
La sauvegarder si on a la version payante.

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On fait une deuxième mesure en ajoutant une masse d'environ la moitié de la valeur de la Mms du datasheet.
Je fixe la masse avec du Patafix pour ne pas qu'elle saute, et çà évite d'abimer la membrane ave un adhésif trop fort. On pèse la masse et le Patafix utilisé.

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Lancer la mesure, on a une deuxième courbe. Dans le Menu analyse>> Loudspeaker parameters_ added mass method.

On voit la fenêtre paramètres TS.

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Dans la fenêtre TS, entrer la valeur de Re mesurée au début. La valeur de la masse que l'on a pesé. Le diamètre du HP on le calcule à partir de la valeur Sd (surface de la membrane) su datasheet. Sachant que le rayon au carré = Sd/Pi.
Cocher les deux cases "Estimate TSP by LSE minimisation" et "Estimate lossy inductor model" comme sur l'image.
On presse le bouton Calculate Parameters et on a le résultat.
Ne pas oublier de dégager le trou de ventilation si il y en a un, sinon les résultats seront faux.

Voilà pour LIMP.

Mesure des TS avec REW.
C'est la même chose, il n'y a que le soft qui change.

Lancer REW, dans le menu preférence >> preference

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Sélectionner la carte son dans Output device et Input device, le canal input et output , dans mon cas c'est le L

Fermer la fenêtre.

Presser le bouton measure, dans la fenêtre qui apparait sélectionner le bouton impédance.
Basculer le switch du boitier pour shunter la résistance ( mode calibration)
Presser le bouton check levels

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Régler le volume du casque pour avoir une valeur Level  OK

Ensuite on calibre, il y a trois boutons. On va faire seulement la première calibration.
D'abord entrer la valeur mesurée de la résistance. Laisser les autres valeurs comme sur l'image. 

Presser le bouton Open circuit cal, on a un message comme çà >> OK
Çà veut dire qu'il faut déconnecter la résistance, on a le switch du boitier en mode calibration.

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On a un sweep et on obtient une courbe. C'est calibré  Je ne fait pas les deux autres boutons.

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Si il y a des vagues c'est qu'il y a trop de volume.
Il faut que les deux canaux soit à niveau égal aussi. Là le problème c'est qu'il n'y a rien pour vérifier donc comme je l'ai fait avant avec LIMP c'est OK, sinon si ce n'est pas bon REW envoie un message.

On peut refaire les mêmes mesures avec et sans masse que précédemment.
Basculer le switch du boitier sur le résistance (mode mesure)
Important régler la fréquence Start freq à 20 Hz et End freq à 20000 Hz, sinon çà va poser problème.
Presser le bouton start.

On obtient nos deux courbes. On les renomme HP avec masse et THP sans masse pour s'y retrouver.

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Régler toujours le volume avec le potard du casque, si c'est trop fort il y a un message, si c'est trop faible le pic d'impédance manque d'amplitude. On retrouve les mêmes valeur qu'avec LIMP.

on peut ajouter un smoothing pour avoir une courbe plus agréable à regarder.

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Si on a une courbe comme çà, c'est que les câbles R et L sont inversés (çà arrive).

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Une fois que l'on a nos deux courbes. On Va dans le menu Tools et on ouvre la fenêtre Thiele Small parameters.

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On choisit la méthode added mass
On sélectionne les deux courbes que l'on a mesuré.
On ajoute la masse que l'on a pesé et la surface de la membrane Sd du datasheet.
On presse sur le bouton Calculate parameters et on a le résultat

Si on compare les résultats, on voit que l'on a une différence entre LIMP et REW.
Le Lp est 94 dB pour REW et 97 dB pour Limp
Le Qts est plus élevé pour REW 
Comme j'ai déjà mesuré ce HP je peut dire que c'est bien 97 dB pour le Lp
Donc pour les paramètres TS le meilleur c'est LIMP.
Les courbes d'impédances sont identiques, ou très très proches.

Mesures SPL 

On peut les faires à l'intérieur dans ce cas il faut placer l'enceinte loin des murs, au centre de la pièce. J'ai déjà fait des mesures en extérieur mais ce n'est guère mieux, à moins d'avoir un terrain très dégagé peut-être.

J'utilise le micro UMIK-1, il a le mérite d'être reconnu par REW ce qui simplifie grandement les réglages.
Quand on a le micro, il faut télécharger le fichier de correction. Sur le micro il y a un numéro de série qui servira à l'identifier.

Aller sur la page du site du micro:
https://www.minidsp.com/products/acousti...ent/umik-1
Au paragraphe Unique calibration file download indiquer le numéro du micro.

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Les sauvegarder dans un fichier. On utilisera pas celui qui est indiqué 90° mais l'autre.

Installer le micro sur le pied ( pas celui qui est fourni avec le micro). Il ne faut pas le tenir à la main pour faire les mesures non plus.
Raccorder les sorties de la carte son à l'ampli, et l'enceinte à tester sur l'ampli. Sur le canal L (gauche) 
On utilisera le canal gauche de l'ampli.
Raccorder le micro au PC avec le câble USB.
Lire ceci pour monter le micro correctement:
http://www.troelsgravesen.dk/measurements.htm


Lancer REW, Le micro est tout de suite détecté et reconnu par REW.

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REW vous demande si vous avez le fichier de correction.

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Enter le fichier de correction ( pas celui qui finit par 90°,l'autre)

Aller dans le menu préférences>> préférences, dans l'onglet Soundcard:

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Vérifier que le micro est visible dans la fenêtre Input Device et Input , dans la fenêtre Output Device  correspond à la carte son. Le reste comme sur l'image.

Dans l'onglet Analysis:

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Régler Fréquency Response Calculation sur 1/24 smoothing.

Une fois tout installé, on envoie un sinus à 400 Hz avec le générateur de TrueRTA en commençant doucement avec le volume. Avec le multimètre on mesure jusqu'à avoir 2.83 Volt alternatif (pas DC) sur le bornier de l'enceinte ou celui de l'ampli. Le volume risque de paraître fort mais çà correspond à 1 watt pour 8 Ohm.
Une fois les 2.83V réglés on ferme TrueRTA pour pouvoir faire les mesures.


Voilà c'est prêt pour les mesures.
Un jeu d'enfant comparé à ARTA.

1: Mesure en champ proche.

Çà ne s'applique pas au tweeter.

On l'utilise pour mesurer les fréquences basses, sinon c'est quasiment impossible même en chambre sourde.
Les mesures sont valides jusqu'à 300 Hz environ.
Çà équivaut à une mesure sur un baffle infini, il n'y a pas les effets de réflexion de la pièce ni du baffle step.

On place la pastille du micro sur la surface qui correspond à Sd dans le datasheet du HP, c'est à dire à ras de la membrane et au centre. La même chose pour l'évent, la pastille au ras de l'embouchure.

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On mesure les HP un par un.

Presser le bouton Measure.
On affiche la fenêtre suivante:

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Régler la plage de fréquence et sélectionner No timing Reference. On est en champ proche il faut le désactiver.

Presser Start pour commencer la mesure.
On mesure l'évent et le woofer en champ proche.
Si ça sature baisser la valeur Level à -20dB par exemple.
En Haut à gauche dans la fenêtre Name on met le nom du HP que l'on a mesuré. Sinon par défaut REW met l'heure et la date
sur la courbe mesurée et on ne sais pas à quoi çà correspond.
On fait également la mesure d'impédance du woofer monté dans l'enceinte, comme on vu précédemment.

On obtient les courbes suivantes:

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On ramène tout les niveaux sonores à 1 mètre. On a mesuré des surfaces différentes, les écarts entre la courbe de l'évent et du woofer ne sont pas réalistes. On corrige, mon évent a une surface 113 cm^2 et mon woofer 530 cm^2, soit 0.0113 m^2 et 0.053 m^2. On va calculer le niveau sonore sur une sphère de 1 mètre de rayon soit 12.56 m^2.
Pour l'évent la correction est 10xlog(0.0113/12.56) = -30.45 dB
Pour le woofer la correction est 10xlog(0.053/12.56)=-23.7 dB
C'est pour 4Pi, on peut le faire sur 2Pi. Tout dépend l'usage que l'on veut en faire.

Pour ce faire: Dans l'onglet All SPL & Impedance cliquer sur Controls ( en haut à droite) pour la version V5_20. Pour la version V5_30 cliquer sur Action.


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Presser le bouton Measurement action, dans la fenêtre selectionner les courbes correspondant à l'évent et au woofer. Entrer les corrections.

On en profite pour affiner les axes 

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On peut vérifier l'alignement du bass-reflex c'est 33 Hz environ, le creux de la courbe d'impédance correspond bien au creux du woofer et la bosse de l'évent est légèrement décalée vers la droite.

Sauvegarder les fichiers.

Voilà pour les mesures en champ proche.


Les mesures en champ lointain, c'est sur ce message:
http://forum-hifi.fr/thread-19814-post-4...#pid442591
Fusionner les courbes champ proche et camp lointain, exporter importer les datas, c'est sur ce message:
http://forum-hifi.fr/thread-19814-post-4...#pid442825
Mesurer les centres acoustiques de HP et les décalages (alignement)
http://forum-hifi.fr/thread-19814-post-4...#pid443414
Les mesures à faire pour importer dans Vituixcad:
http://forum-hifi.fr/thread-19814-post-4...#pid444879
Vérifier si les HP sont bien en phase quand on a fait le filtre:
http://forum-hifi.fr/thread-19814-post-4...#pid446454
Additionner les mesures en champ proche de l'évent et du HP:
http://forum-hifi.fr/thread-19814-post-708755.html#pid708755
Mesurer la distorsion:
http://forum-hifi.fr/thread-19814-post-8...#pid812411

Jean-Paul

[Vacuum]

Bravo Jean-Paul pour cet excellent tutoriel, que j'ai copieusement survolé, du fait de mes faibles connaissances en electroacoustiques, ça servira beaucoup pour les DIYers chevronnés!
Ce sujet mérite toute notre estime!
Merci Jean-Paul et bonnes écoutes !

[rastabill]

Super Jean Paul ce tuto, u  document fondamental si on veut ce  construire une belle paires d'enceintes Comme Alexlesourisseau

http://www.forum-hifi.fr/thread-17001-po...#pid387672

[Fledermaus]

Ouah magnifique, quel boulot, exactement ce dont l'humanité avait besoin pour faire son prochain pas décisif vers la perfection sonore et musicale...
Merci Jean Paul, super tuto !

[Jacques92]

Super tuto

Merci Jean-Paul

[boris]

Bonjour Jean-Paul,

Très bon tuto, très bien expliqué, juste une petite parenthèse pour la matière des masses choisis pour la mesure d'impédance, il vaut mieux éviter des corps ferreux, ça peut influer sur le noyau du moteur du HP, je prends habituellement, de l'inox au moins 316 L (très peu magnétique) ou du plastique, le mieux restera des billes de verre ou similaire. 

Cdt.

[moonfly]

Bonjour,
sinon pour les mesures on peut acheter çà (voir lien ) qui fait beaucoup de chose.

https://www.audiophonics.fr/fr/micros-de...14039.html

[mélaudiophile]

(12-22-2020, 08:04 AM)moonfly a écrit : Bonjour,
sinon pour les mesures on peut acheter çà (voir lien ) qui fait beaucoup de chose.

https://www.audiophonics.fr/fr/micros-de...14039.html

Je confirme, j'ai la version précédente (WT3 woofer tester) et c'est super commode et super simple.

[Jean-Paul]

Pourquoi acheter çà? Le but c'est d'utiliser REW ou ARTA pour mesurer le SPL et l'impédance. Ces soft savent très bien le faire, le Dayton ne fait que des mesures d'impédance.

Jean-Paul

[moonfly]

(12-22-2020, 01:11 PM)Jean-Paul a écrit : Pourquoi acheter çà? Le but c'est d'utiliser REW ou ARTA pour mesurer le SPL et l'impédance. Ces soft savent très bien le faire, le Dayton ne fait que des mesures d'impédance.

Jean-Paul

Bonjour,
parce que c'est pratique ça fonctionne bien, ça mesure aussi l' inductance, les résistances, les condos et ça fait aussi d'autres choses et pas besoin d' Arta ni de faire un boitier avec une résistance et pas de carte son extérieure non plus juste un pc normal.