Thiele & Small (T/S)

Les paramètres de Thiele & Small (souvent abrégés T/S) sont un ensemble de mesures électro-mécaniques qui décrivent le comportement d’un haut-parleur.Ils constituent une base essentielle à plusieurs niveaux :

• La conception des haut-parleurs : les ingénieurs ajustent la masse mobile, la suspension, la bobine et le système magnétique pour atteindre les valeurs T/S visées, ce qui détermine directement le caractère acoustique du haut-parleur.
• La conception des enceintes acoustiques : ces paramètres permettent de calculer et d’optimiser le type et le volume de charge (clos, bass-reflex, band-pass, pavillons, lignes de transmission, etc.) afin d’obtenir un rendement optimal, une réponse en fréquence équilibrée et un contrôle précis des basses.
• La conception des filtres passifs : les T/S influencent l’impédance et la réponse en fréquence du haut-parleur, permettant de dimensionner correctement les filtres (crossovers) pour assurer une transition harmonieuse entre les différents HP.
• La simulation et modélisation logicielle : les logiciels de conception utilisent les T/S pour prédire le comportement du système avant fabrication.
• Le contrôle qualité en production : les fabricants mesurent les T/S pour vérifier que chaque haut-parleur correspond aux spécifications.
• La sélection de haut-parleurs de remplacement : comparer les T/S permet de choisir un modèle compatible qui conserve les performances d’origine.
• L’optimisation du rendement énergétique et sonore : certains paramètres comme Bl, η0 et SPL aident à prévoir le rendement et la puissance nécessaire pour atteindre un niveau sonore donné.

En d’autres termes, les paramètres T/S font le lien entre la physique du haut-parleur et sa mise en œuvre pratique dans un système audio. Ils constituent un langage commun utilisé par les fabricants, concepteurs et passionnés pour anticiper et maîtriser les performances sonores.

Origine

Ces paramètres portent le nom de Neville Thiele et Richard Small, deux ingénieurs australiens qui, dans les années 1960-70, ont développé et formalisé les méthodes de calcul permettant de relier les caractéristiques physiques d’un haut-parleur à ses performances acoustiques.

À quoi servent-ils ?

• Concevoir et optimiser un haut-parleur.
• Dimensionner le type de caisson ou d’enceinte le plus adapté.
• Prédire la réponse dans les basses fréquences.
• Dimensionner correctement les filtres passifs.
• Simuler et modéliser les systèmes audio.
• Contrôler la qualité en production.
• Choisir des remplaçants compatibles.
• Développer des charges acoustiques spéciales (pavillons, lignes de transmission, isobariques, radiateurs passifs…).
• Optimiser le rendement énergétique et sonore.
• Améliorer la fiabilité et la durabilité des systèmes audio.

Exemples de paramètres T/S couramment utilisés

• Fs : Fréquence de résonance du haut-parleur (Hz).
• Qts : Facteur de qualité total (indique le type de charge le mieux adapté).
• Vas : Volume d’air équivalent (L), représentant la souplesse de la suspension.
• Re : Résistance de la bobine mobile (Ω).
• Le : Inductance de la bobine (mH).
• Xmax : Excursion linéaire maximale de la membrane (mm).

En résumé

Les paramètres de Thiele & Small sont indispensables pour la conception et l’optimisation des haut-parleurs, des enceintes et des filtres. Ils permettent d’exploiter toute la performance d’un système audio et d’éviter une utilisation “à l’aveugle”, qui risquerait de conduire à une perte de rendement ou à une qualité sonore médiocre.

Liste complète des paramètres Thiele & Small (T/S)

Paramètres électriques

• Re : Résistance DC de la bobine (Ω)
• Le : Inductance de la bobine (mH)
• Z : Impédance nominale (Ω)
• Zmax : Impédance maximale à la résonance (Ω)

Fréquence et résonance

• Fs (ou Fr) : Fréquence de résonance fondamentale du haut-parleur (Hz)
• fB : Fréquence d’accord de l’évent dans un caisson bass-reflex (Hz)
• f3 : Fréquence de coupure basse à -3 dB (Hz) Facteurs de qualité

Facteurs de qualité

• Qms : Facteur de qualité mécanique (lié aux pertes mécaniques)
• Qes : Facteur de qualité électrique (lié aux pertes électriques)
• Qts : Facteur de qualité total (combine Qms et Qes)
• EBP : Efficiency Bandwidth Product (Fs / Qes → oriente le choix clos/bass-reflex)

Paramètres mécaniques / suspension

• Cms : Conformité mécanique de la suspension (m/N)
• Mms : Masse mobile totale (incluant l’air déplacé, g)
• Mmd : Masse mobile “nette” (sans l’air déplacé, g)
• Rms : Résistance mécanique (pertes de frottement, kg/s)
• Kms : Raideur de la suspension (inverse de Cms, N/m)
• Vas : Volume équivalent de la suspension (L)

Surface et déplacement

• Sd : Surface émissive de la membrane (cm²)
• Xmax : Excursion linéaire maximale (mm)
• Xmech : Excursion mécanique maximale (mm, avant dommage)
• Vd : Volume d’air déplacé (Sd × Xmax, L)

Force, rendement et puissance

• Bl : Facteur de force (champ magnétique × longueur du fil dans le champ, T·m)
• η0 : Rendement de référence (%)
• SPL / Sensitivity : Sensibilité (niveau sonore à 1W/1m, dB)
• Pe / Pmax : Puissance admissible (W RMS)
• Pt : Puissance thermique maximale avant échauffement (W)

Paramètres complémentaires (moins courants mais parfois donnés)

• Qtc : Facteur de qualité total d’un HP dans un caisson clos
• fc : Fréquence de résonance du système en caisson clos (Hz)
• ηmax : Rendement maximum (donné en %)
• dD : Diamètre effectif de la membrane (cm)
• Lg : Longueur de la bobine mobile (mm)
• Hg : Hauteur de l’entrefer magnétique (mm)
• SPLmax : Niveau de pression acoustique maximal (dB)
• Tmax : Température maximale admissible de la bobine (°C)