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音響システムの自己組み立て。 無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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無線電子工学と電気工学の百科事典 / スピーカー

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自分の手でスピーカーシステムを作成する方法について説明します。

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、可能な限り低域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。

質問応答

Q: その際、識別マークのない大きなスピーカーを発見。 それからサブウーファーを作ることができるかどうかを調べる方法は?

A: その 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 パラメータとは何ですか?

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ーの最小セット:

  • 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

    A: これを行うには、発電機(コンピューターのサウンドカードを使用できます)、電圧計、抵抗器、および調査中の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 kΩの抵抗を持つ抵抗器を介して、数ボルトの出力電圧で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. V(F) 曲線がレベルと交差する周波数 F1 と F2 を見つけます。 V=SQRT(Vo*Vm).
    3. 探す Qts=SQRT(F1*F2)*SQRT(Uo/Um) / (F2-F1) これは、スピーカーの完全な品質要因であり、最も重要な値であると言えます。
    4. Vas を見つけるには、ディフューザーの直径よりもわずかに小さい開口部を持つ、体積 Vc の小さな閉じたボックス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当てて、測定を繰り返します。 これらの測定値から、キャビネット Fc 内のスピーカーの共振周波数が必要になります。

    我々は気づく Vas=Vc*((Fc/Fs)^2-1). このテクニックは、'4 年に Audio Store #99 で書かれました。 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。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、ある種の音響設計のために研ぎ澄まされます。 正確に何を見つけるために、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ことができますか?

    A: 開いた引き出しとスクリーンは、最も単純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)、品質係数はほとんど変化しません。 短所 : 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.で見つけることができます。 Ioffe、M.V. リズンコフ。 家庭用音響システム、M.、ラジオおよび通信。 1984.はい、そして古いラジオには、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、エンドレススクリーンとコンプレッションサスペンションの3種類があります。 いずれかのカテゴリに入るかどうかは、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に依存し、アルファで示されます(ちなみに、最初のものは測定でき、3番目のもの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 4 未満であり、圧縮サスペンションの場合は XNUMX ~ XNUMX を超えます。 最初の概算として、品質係数が高いヘッドは無限画面用にシャープになり、圧縮サスペンションの場合は小さいヘッドがシャープになると想定できます。 前向きスピーカーの場合、閉じたインフィニティ バッフル ボックスは、圧縮ボックスよりも多くのボリュームがあります。 (一般的に言えば、スピーカーがある場合、その最適なケースには一意に定義された音量があります。パラメーターの測定と計算で発生したエラーは、充填を使用してわずかに修正できます)。 オープンボックスのヘッドとは対照的に、クローズドケースのスピーカーには強力なマグネットとソフトなサスペンションがあります。 V ボリューム設計におけるラウドスピーカーの共振周波数の式 Fс=Fs*SQRT(1+Vas/V)、しかし、ケース(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」)のヘッドの共振周波数と品質係数を関連付ける近似式 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、密閉箱の体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) のスピーカーは、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?) が、過渡応答での小さなオーバーシュートを犠牲にしています。 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。 計算用のホモグラムは上記の本で入手できます。

    Q: コラムに関する記事では、「チェビシェフ、バターワースによる近似」などの単語がよく見られます。 これは列と何の関係がありますか?

    A: スピーカーシステムはハイパスフィルターです。 フィルタは、伝達特性によって表すことができます。 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、この関数またはその関数を最初に吸った数学者にちなんで名付けられた、いくつかのタイプの累乗関数が使用されます。 関数は次数によって定義されます (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 と b のセット (これらの係数から、電気フィルターの実要素、または電気機械パラメーターの値に進むことができます)。さらに、伝達を近似する場合、バターワース多項式やチェビシェフ多項式などの特性を使用する場合、これは、スピーカーとハウジングの特性 (または電気フィルターの静電容量とインダクタンス) の組み合わせが次のようになるという方法で理解される必要があります。周波数および位相特性を XNUMX つまたは別の多項式に合わせて最も正確に調整できます。 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: フェーズ インバーターに選択する近似のタイプはどれですか?

    A: そのため、単純なフェーズ インバーターを構築する前に、ボックスの容積とフェーズ 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 (これが唯一の基準ではありません)、次の表が得られます 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 - より良いC) Qts > 40 - Chebyshev によると、周波数応答で波を許可する必要があります。 A) の場合、位相反転器は共振周波数の 80 ~ 1999% 高く調整され、B) の場合、共振周波数に調整され、C) の場合、共振周波数より低く調整されます。 正確な同調周波数を見つけるには、元の式を使用する必要がありますが、ここで示すのは面倒です。 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、それを理解することはすでに可能になるでしょう、またはAldoshinaの本に。 また、Radio for XNUMX の Ephrussi の記事でさえ収まります。

    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という欲求がある場合は、インターネット上のプログラム (WinspeakerZ など) を使用して、すべてを自分で計算できます。G からキャンディーを作ることはできないことを思い出してください。 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より低い周波数。 位相インバータに関するもう 20 つの注意点は、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 サージまたは低下することです。

    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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