Een simpele proef: Men neme een luidspreker, en sluit deze via een versterker op
een toongenerator aan. Zet nu een zuiver sinusvormig signaal op de luidspreker,
en neem dit op met een meetmicrofoon. Als men nu dit opgenomen signaal op een scoop
zichtbaar maakt, zal het er ongeveer zo uitzien:
Zoals u ziet is dit signaal vervormd. Waarom? Een luidspreker kan nooit exact dat
signaal weergeven, dat hem door de versterker wordt aangestuurd. Immers, er is absoluut
geen controle over het door de luidspreker weergegeven signaal! Een luidspreker is een
omzetter, hij converteert elektrische energie in bewegingsenergie en doet dit vrij
onnauwkeurig. Doordat het grote conusoppervlak van een luidspreker maar wat heen en
weer “zwabbert” is het weergegeven geluid slechts een benadering van het ingestuurde
signaal. Dat dit onnauwkeurigheden in de weergave met zich meebrengt is nog tot daar
aan toe, maar een ander bijverschijnsel is dat het vermogen van een luidspreker door
deze overbodige resonanties drastisch afneemt. Immers, de luidspreker moet aanzienlijk
meer frequenties tegelijk weergeven, en dit gaat ten koste van het vermogen.
Het zou eigenlijk ideaal zijn als we het afgegeven signaal van de luidspreker konden
opvangen, en dit konden vergelijken met het op dat moment in de versterker aanwezige
signaal. Alleen op die manier is het mogelijk om een natuurgetrouwe weergave van het
geluidsbeeld te verkrijgen. Doordat dan alle ongewenste harmonische trillingen worden
geëlimineerd, blijft er ook nog eens meer vermogen over voor het werkelijke geluid,
waardoor het rendement van de luidspreker stijgt. Als we het signaal van een luidspreker
willen opvangen om dit vervolgens langs elektronische weg te gaan verwerken, hebben we
hiervoor verschillende mogelijkheden.
1. Een microfoon
Met een microfoon kunnen we heel eenvoudig het signaal van een luidspreker opvangen. Er
kleven echter nogal wat nadelen aan het gebruik van een microfoon als opnemer. Zo zal
een microfoon altijd slechts een bepaalde bandbreedte hebben, en dus als een filter werken.
Daarnaast heeft de microfoon een eigen frequentiekarakteristiek, waardoor hij niet lineair
reageert op verschillende frequenties. Het belangrijkste nadeel van een microfoon is dat deze
altijd omgevingsgeluid zal oppikken, en dus onbetrouwbare informatie binnenkrijgt. Deze redenen
zijn voldoende om de microfoon als opnemer af te wijzen.
2. Tweede spoel of wikkeling
Een andere mogelijkheid is het toevoegen van een tweede spoel aan de spoeldrager van de
luidspreker. Op die manier kunnen we een soort microfoon bouwen, die gebruik maakt van de
magnetische krachten die in de luidspreker aanwezig zijn. Op zich een prima idee, want je
vangt geen omgevingsgeluiden op. Echter, bij deze methode zal het grootste deel van het
ontvangen signaal van deze tweede wikkeling bestaan uit inductie die door de échte
luidsprekerwikkeling wordt opgewekt. We vangen dus niet de karakteristiek van de luidspreker
op, maar het ingestuurde signaal. Er is sprake van een effect dat we met een transformator
kunnen vergelijken (twee spoelen rond een gemeenschappelijke kern). Daarom heeft ook deze
methode niet de voorkeur.
3. Piëzo-elektrisch element
Een piëzo-elektrisch element is een versnellingsopnemer, dat wil zeggen dat hij bewegingsverschillen
detecteert en omzet in elektrische spanningen. Hij is ongevoelig voor magnetische of elektrische
instraling, en ook omgevingsgeluid heeft geen invloed op de meting die hij verricht. Omdat een
piëzo element zelf spanningen afgeeft, is het zeer eenvoudig om een schakeling te ontwerpen
die deze spanningen verwerkt.
Wat is een piëzo-elektrisch element?
Iedereen kent wel de elektronische aanstekers, die zonder vuursteentje en slechts met een zachte
“klik” een vlammetje geven. In deze aanstekers zit een klein piëzokeramisch kristal. Dit materiaal
heeft de uitzonderlijke eigenschap dat het een elektrische spanning afgeeft, als er een druk op
wordt uitgeoefend. Hoe groter de druk, des te groter de afgegeven spanning. Omgekeerd zal een
piëzokeramisch kristal dat aan een spanning wordt gelegd gaan vervormen. Op dit principe is de
piëzoluidspreker gebaseerd. In de woofer van de MFB box is een klein piëzo-elektrisch kristal
gemonteerd. Dit kristal komt in beweging als de conus van de luidspreker trilt, en geeft kleine
spanningen af die variëren in grootte naarmate de hevigheid van de trilbeweging en frequentie van de
woofer. Op deze manier is het mogelijk een uiterst nauwkeurige indruk te krijgen van de bewegingen
die de luidspreker maakt. Om een idee te krijgen van die nauwkeurigheid kan men zich voorstellen
dat het afgegeven geluid zich met een snelheid van 330 meter per seconde voortplant, terwijl het
detecteren en electronisch corrigeren van het signaal gebeurt met 3 x 108 meter per seconde….
Als we zojuist bespreken constructie schematisch weergeven, krijgen we de afbeelding zoals deze hierboven
te zien is. Deze tekening geeft het Philips Motional Feedback systeem grafisch weer.
