スピーカーとサブウーファーに関する FAQ。スキーム、説明

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スピーカーとサブウーファーに関するよくある質問。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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導入

最近、スピーカーやサブウーファーに関するご質問が多くなっております。ほとんどの答えは、専門家が書いた本の最初の XNUMX ページにあります。この資料は主に初心者、怠け者、地方のDIY愛好家を対象としており、I.A. Aldoshchina、V.K. Ioffe、一部Ephrussiの書籍、Wireless World、AMの雑誌出版物、および（少し）個人的な経験に基づいて作成されています。インターネットと FIDOnet からの情報は使用されませんでした。この資料は問題を完全にカバーしているとは決して主張しませんが、指にかかる音響の基本を説明する試みです。

ほとんどの場合、質問は次のように聞こえます。「スピーカーを見つけました。それをどうすればよいですか？」または「同志、そのようなサブウーファーがあると言っていますか？」。ここでは、この問題に対する解決策を XNUMX つだけ考えます。既存のスピーカーに合わせて、可能な限り低周波に最適なパラメータを使用してボックスを作成します。このオプションは、システムの低い周波数を仕様で要求される値に引き上げるという工場設計者のタスクとは大きく異なります。

[Q】識別マークのない大型スピーカーの際にハッシェル。それからサブウーファーを作成できるかどうかを確認するにはどうすればよいですか?

[A] T/Sパラメータを測定する必要があります。これらのデータに基づいて、HF 設計のタイプを決定します。

[Q] T/Sパラメータとは？

[A] Till と Small によって提案された HF 設計を計算するためのパラメータの最小セット。

Fs - 装飾のないスピーカーの共振周波数

Qts - スピーカーの完全な品質係数

Vas はスピーカーの等価音量です。

[Q] T/S パラメータの測定方法は？

[A] これを行うには、調査対象の発電機、電圧計、抵抗器、スピーカーから回路を組み立てる必要があります。スピーカーは、約 1 kOhm の抵抗を介して数ボルトの出力電圧を持つ発電機の出力に接続されています。

1. V (F) = 共振領域におけるスピーカー抵抗の周波数応答を削除します。この測定中、スピーカーは自由空間 (反射面から離れた場所) にある必要があります。直流でスピーカーの抵抗を調べます（これは便利です）、空気中の共振周波数Fsを記録します（これは電圧計の測定値が最大になる周波数です:)、最小周波数での電圧計の測定値Uo （そうですね、例えば 10 Hz）および共振周波数 Fs での Um。

2. 曲線 V(F) がレベル V=SQRT(Vo*Vm) と交差する周波数 F1 と F2 を見つけます。

3. Qts=SQRT(F1*F2)*SQRT(Uo/Um) / (F2-F1) がわかります。これがスピーカーの完全な品質係数であり、最も重要な値であると言えるでしょう。

4. Vas を見つけるには、ディフューザーの直径よりわずかに小さい開口部を持つ、体積 Vc の小さな閉じた箱を用意する必要があります。スピーカーを穴にしっかりと置き、測定を繰り返します。これらの測定値から、キャビネット内のスピーカーの共振周波数 Fc が必要になります。 Vas=Vc*((Fc/Fs)^2-1) を求めます。

このテクニックは、Audio Store •4 for 99 に書かれています。テストはしていませんが、ヘッドの機械的パラメータ、質量、柔軟性などを測定する場合は他にもあります。

[Q] スピーカーの設定ができましたが、どうすればよいですか?

[A] 各スピーカーを設計する際には、ある種の音響設計に合わせて研ぎ澄まされます。それを正確に知るために、品質係数を見てみましょう。

Qts > 1,2 はオープンボックスのヘッドで、最適には 2,4 です。

Qts < 0.8-1.0 - クローズドボックスのヘッド数、最適には 0,7

Qts<0.6 - フェーズインバーターの場合、最適 - 0,39

Qts<0.4 - ホーンの場合

品質係数ではなく、Fs / Qts の値でヘッドをソートする方が正しいでしょう。式を計算するのをためらう記憶から引用します。

Fs/Qts >30 (?) スクリーンとオープンケース

Fs/Qts >50 クローズドケース

Fs/Qts >85

Fs/Qts >105 バンドパス (バンドパス共振器)

低音スピーカーから発せられる音の弾力性、肉厚さ、ドライさ、およびその他の同様の特性は、スピーカーによって形成されるシステムの過渡応答、低周波設計、および環境によって大きく左右されます。このシステムでインパルス応答にサージが発生しないようにするには、スピーカーの片側からの放射を伴うシステム (クローズドおよびフェーズインバーター) の Q 係数は 0,7 未満、双方向システム (スクリーンおよびオープン型) の場合は 1,93 未満でなければなりません。ボックス型デザイン）

[Q] オープンデザインについてどこで読む？

[A] 開いた引き出しと屏風は、最もシンプルなタイプの装飾です。利点: 計算が簡単、共振周波数が増加しない (周波数応答のタイプのみが画面のサイズに依存します)、品質係数はほとんど変わりません。欠点：フロントパネルのサイズが大きい。このタイプの設計の十分に有能で簡単な計算は、V.K. にあります。イオッフェ、M.V. リズコフ。家庭用音響システム、M.、ラジオと通信。 1984年。はい、古い無線機にはおそらく原始的なアマチュア無線の計算があります。

[Q] 閉箱の計算方法は？

[A] 「クローズドボックス」デザインには、インフィニティスクリーンとコンプレッションジンバルの 3 種類があります。いずれかのカテゴリーに入るかどうかは、スピーカーのサスペンションの柔軟性とボックス内の空気の比率 (アルファで示されます) によって決まります (ちなみに、前者は測定でき、後者は充填を使用して計算および変更できます)。無限スクリーンの場合、柔軟性の比率は 3 未満ですが、圧縮サスペンションの場合、柔軟性の比率は 4 ～ 1 を超えます。最初の近似として、より高い品質係数を持つヘッドはエンドレススクリーン用にシャープ化され、小さいヘッドは圧縮サスペンション用にシャープ化されると仮定できます。前向きのスピーカーの場合、密閉型インフィニティバッフルボックスは圧縮ボックスよりも大きな容積を持ちます。（一般的に、スピーカーがある場合、そのスピーカーに最適なケースの音量は一意に決まります。パラメータの測定や計算中に発生した誤差は、穴埋め処理を行うことである程度補正できます。）密閉ケースのスピーカーには、開放箱のヘッドとは対照的に、強力な磁石と柔らかいサスペンションが付いています。ボリュームの設計におけるスピーカーの共振周波数の式は、V Fc \uXNUMXd Fs * SQRT (XNUMX + Vas / V) であり、その場合のヘッドの共振周波数と品質係数を結び付ける近似式（インデックス） "c") およびオープンスペース (インデックス "s") Fc/Qtc=Fs/Qts

換言すれば、音響システムに要求される品質係数は、密閉箱の容積を選択するという唯一の方法で実現することが可能である。どのような品質を選択すればよいでしょうか? 自然楽器の音を聞いたことがない人は、通常、品質係数 1,0 以上のスピーカーを選択します。このような品質係数 (=1.0) を持つスピーカーは、過渡応答での小さなオーバーシュートを犠牲にして、低周波数領域での不均一な周波数応答が最も少なくなります (そして、サウンドはそれとどのような関係があるのでしょうか?)。最も滑らかな周波数応答は Q=0.7 で得られ、完全に非周期的なインパルス応答は Q=0.5 で得られます。計算用のノモグラムは上記の本で入手できます。

[Q】コラム記事などで「チェビシェフ、バターワースによる近似」などという言葉がよく出てきます。これは列とどのような関係があるのでしょうか?

[A] スピーカーシステムはハイパスフィルターです。フィルターは伝達特性によって説明できます。伝達特性は常に既知の関数に調整できます。フィルター理論では、最初にその関数を研究した数学者の名前にちなんで名付けられた、いくつかのタイプのべき乗関数が使用されます。関数は次数 (最大指数、つまり H(s)=a*S^2/(b2*S^2+b1*S+b0) は 14 次です) と係数 a および b のセットによって決定されます。 (これらの係数から、電気フィルターの実要素の値、または電気機械パラメーターに進むことができます。) さらに、伝達特性をバターワース多項式やチェビシェフ多項式などで近似する場合、これは次のようになります。スピーカーとケースの特性（または電気フィルターのキャパシタンスとインダクタンス）の組み合わせにより、周波数特性と位相特性をどちらか一方に最も正確に調整できることが判明したという方法で理解されます。多項式。バターワース多項式で近似できる場合、最も滑らかな周波数応答が得られます。チェビシェフ近似は、波形のような周波数応答と、より低い周波数までの動作セクションの長さ (GOST によると最大 -XNUMX dB) が特徴です。

[Q] 位相反転器にはどのような近似を選択すればよいですか?

[A] したがって、単純な位相インバーターを構築する前に、ボックスの体積と位相インバーター (パイプ、穴、パッシブラジエーター) の同調周波数を知る必要があります。基準として最も滑らかな周波数応答を選択すると (これが唯一の可能な基準ではありません)、次のプレートが得られます。 A) Qts < 0,3 - 準 0,4 次曲線が最も滑らかになります B) Qts = 0,5 - より良好になりますバターワース曲線で表される C) Qts > 40 - チェビシェフによれば、周波数応答に波を許容する必要があります。ケース A) の場合、位相反転器は共振周波数より 80 ～ 1999% 高く、ケース B) の場合は共振周波数で、ケース C) は共振周波数より低く調整されます。さらに、これらの場合、ケースの容積も異なりますので、正確な同調周波数を求めるには、元の式を使用する必要がありますが、ここでは説明が面倒です。したがって、私は興味のある人を69年のAudioMagazinに送ります。この教育プログラムの後、すでにそこでそれを理解することが可能になるでしょう、またはAldosinaの本を参照してください。そして、『Radio for XNUMX』のエフルッシの記事も当てはまります。

まとめ

これをすべて読んだ後でも、自分で何かをリベットで固定したい場合は、インターネット上の WinspeakerZ のようなプログラム (trueaudio.com/downloads/winspkse.exe) を使用して、G からのことを思い出しながら、すべて自分で計算できます。やらないよ、可愛いよ。カットオフ周波数を下げることに夢中になってはいけません。また、いかなる場合でも、アンプの周波数応答の低下を補おうとするべきではありません。周波数応答は少し均一になるかもしれませんが、サウンドは大量の高調波と低調波で豊かになります。逆に、耳に心地よいという点で最良の結果は、PA 入力の最低周波数を強制的に台無しにすることによって達成できます。ウーファーのカットオフ周波数以下の周波数。位相インバータに関するもう 20 つの注意事項として、位相インバータの共振周波数を 3% 調整する際の誤差により、周波数応答が XNUMX dB サージまたは低下します。

はい、実際にはバンドパス共振器であるサブウーファーについて言及するのをほとんど忘れていました。それらのスピーカーの品質係数はさらに低くする必要があります。最も単純なバンドパスも計算可能ですが、私の礼儀はここまでです。

出版物: cxem.net

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