Ein piezoelektrischer Hochtöner ist eine Art Audiolautsprecher, der zur Erzeugung hochfrequenter Töne gebaut wurde. Diese Lautsprechervariante verwendet einen speziellen piezoelektrischen Kristall, der mit einer beweglichen Membran verbunden ist. Piezo-Hochtöner, wie sie manchmal genannt werden, werden normalerweise verwendet, um Töne zwischen den Frequenzen von 2,000 Hertz (Hz) und 20,000 Hz zu erzeugen. Dieser Ton liegt nahe der oberen Tonbereichsgrenze, die vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden kann.
Das Wort „Hochtöner“ ist ein informeller Ausdruck, der sich jedoch unter Audio-Enthusiasten zu einem Standardbegriff entwickelt hat. Dieser Name kommt von dem hochfrequenten „Tweet“ -Geräusch, das Vögel machen. Im Gegensatz dazu hat ein „Woofer“ seinen Namen vom niederfrequenten Bellen oder „Wuff“ eines Hundes. Sowohl Hochtöner als auch Tieftöner werden häufig verwendet, um die Klangqualität von Audio in den extrem hohen und niedrigen hörbaren Bereichen zu verbessern.
In einem piezoelektrischen Hochtöner werden die physikalischen Schwingungen, die Schallwellen erzeugen, unter Verwendung eines piezoelektrischen Materials wie Quarz erzeugt. Diese Arten von Kristallen kommen natürlich vor und ändern ihre Größe, wenn sie mit einer elektrischen Ladung verbunden werden. Dieses Phänomen war bereits im 18. Jahrhundert bekannt; Wissenschaftler entwickelten jedoch erst in den 1900er Jahren praktische piezoelektrische Geräte.
Obwohl sie nicht unter diesem Namen bekannt waren, wurden piezoelektrische Hochtöner zunächst nicht für Musik, sondern für Sonar verwendet. Die Hochfrequenzfähigkeiten piezoelektrischer Lautsprecher wurden während des Ersten Weltkriegs genutzt, um Schallwellen unter Wasser abzuprallen. Jedes Echo wurde zeitlich festgelegt, um die Entfernung zu einem Unterwasserobjekt zu bestimmen. Moderne Piezo-Hochtöner verwenden die gleichen Grundlagen wie diese frühen Sonarwandler.
Wenn ein Tonsignal durch einen piezoelektrischen Kristall geleitet wird, schwingt die Struktur synchron mit der Audioquelle. Auf dem Kristall eines piezoelektrischen Hochtöners ist eine Membran aus Papier oder einem anderen flexiblen Material befestigt. Diese Struktur verstärkt die Kristallschwingungen und erzeugt Schwingungen in der umgebenden Luft. Diese resultierenden Schallwellen werden vom Ohr als hochfrequente Geräusche interpretiert. Je schneller der Kristall und die Membran schwingen, desto höher ist die Tonhöhe.
Ein piezoelektrischer Hochtöner ist nicht in jedem Audio-Setup zu finden. Einige grundlegende Soundsysteme verlassen sich einfach auf einen mittelgroßen Lautsprecher, um Vibrationen in einem allgemeinen Frequenzbereich zu erzeugen. In High-Fidelity-Audioinstallationen, bei denen eine genaue Klang- und Musikwiedergabe wichtig ist, tragen Hochtöner jedoch dazu bei, den Klang zu verbessern, indem sie den höchsten hörbaren Klangbereich erzeugen.