アコースティック サスペンション サブウーファー エンクロージャの説明
エンクロージャー、ボックス、またはキャビネット:スピーカーやサブウーファーをどこに設置するかは、彼らにとって非常に重要です。結果のパフォーマンス。この記事では、設計と構築が最も単純で最も寛容なエンクロージャーである音響サスペンションまたは密閉型エンクロージャーに焦点を当てます。
物理法則
すべてのスピーカーについて覚えておくべき特徴がいくつかあります。 1 つ目は、周波数が低下するにつれて、コーン エクスカーションが増加することです。実際、同じ音響出力を生成するには、スピーカーは周波数が半分になるごとに 4 倍の距離を移動する必要があります。例として、サブウーファーが 80 Hz で 1 mm 移動している場合、40 Hz で同じ出力を生成するには 4 mm 移動する必要があります。 20 Hz で同じ出力を生成するには、16 mm 移動する必要があります。
スピーカーにはスパイダーと呼ばれる要素が含まれています。スピーカーのボイスコイルがコーンを静止位置から前後に動かすと、スパイダーはエネルギーを蓄えます。コーンが移動の終わりに達して停止すると、スパイダーに蓄えられた位置エネルギーが解放されます。この蓄積されたエネルギーは、コーンを反対方向に引っ張ります。エネルギーの伝達にはそれぞれいくらかの損失が含まれ、最終的にコーンは静止します。
コーンの動きは、公園のブランコのようなものだと考えてください。スイングを開始するためにスイングに力を加えると、停止するまで振幅が減少しながら前後にスイングし続けます。ありがたいことに、スピーカーは公園のブランコよりもずっと速く動きを止めます。
スピーカーでは、このコーンからスパイダーへのエネルギーの伝達は、特定の周波数で最も効率的です。これをスピーカーの共振周波数と呼びます。共振周波数では、スパイダーが大量のエネルギーを蓄えるため、インピーダンスが劇的に増加します。このエネルギー貯蔵により、コーンは動き続けたいと思うようになります。磁界の中を移動するボイスコイルの動きにより、電圧が発生します。この電圧により、アンプから流れる電流とは逆方向に電流が流れます。インピーダンスの増加として、電流の流れに対するこの反対を表します。
また、すべてのスピーカーがコーンの移動距離に制限があることも考慮する必要があります。スピーカーのエクスカーション制限を超えると、悪いことが起こります。ボイスコイルフォーマーがバックプレートに当たる可能性があります。サスペンションのコンポーネントが損傷し、故障し始める可能性があります。コーン、ダスト キャップ、サラウンド、スパイダー、およびモーター ジオメトリの副産物として、エクスカーションが増加するにつれて高調波歪みも増加します。
オーディオ システムの設計における私たちの目標は、歪みをできる限り低く抑えることです。低周波での歪みのほとんどは共鳴です。これらの共振は、スピーカーの共振周波数を超えると減少します。スパイダーと、コイルがギャップの端を通過する際のモーターの力の変化が、歪みの最大の原因です。
エンクロージャーが必要な理由
いくつかの追加の特性を考えてみましょう。スピーカーの低域ロールオフはハイパス フィルターです。スピーカーのスパイダーはコンデンサーのようなものです。スプリングはエネルギーを蓄え、コンデンサーもエネルギーを蓄えます。箱の中の空気もバネになっており、クモと平行になっています。空気ばねとスパイダーが同時に働き、同じことを行います。空気ばねとスパイダーの組み合わせにより、ハイパス フィルターの周波数が高くなります。はい:可能な限り多くの低周波情報を生成するという私たちの努力に反して、エンクロージャーは低周波再生を制限します.
その場合、なぜコーンの動きを制限する必要があるのでしょうか?低域を再生するにはどれだけのエクスカーションが必要か、そして歪みについて、これまで述べてきたことを考えてみてください。スピーカーからの低周波出力を制限することは理想的な目標ではありませんが、より高い周波数で適切な量の低音を得るために、いくつかの非常に低い周波数を制限することは価値があります.
スピーカーとエンクロージャーシステムの共振周波数を上げることには利点があります。 Q が 0.5 のサブウーファーがあり、システム全体の Q を 0.707 にすることが目標であるとします。 Qを増加させるエンクロージャの空気量を選択すると、新しい共振周波数でシステム出力が増加します。はい、より低い周波数での出力を犠牲にしますが、新しいシステムの共振周波数付近で出力が得られます。
もっと低音が欲しい！
現代のスピーカー設計は、コンピュータ シミュレーションと材料の挙動のモデリングを通じて歪みを低減し続けています。資格を持ち、適切に装備されたスピーカー設計者は、スパイダー、コーン、サラウンドの動作をシミュレートして、個々の共鳴と歪みの動作を分析できます。また、ボイス コイルとモーター構造の間の相互作用をモデル化して、磁場強度とインダクタンスの変化を予測することもできます。これは、中程度から高いエクスカーション レベルでのスピーカーのサウンドにさらに影響を与える可能性があります。
これらの進歩により、エクスカーション レベルが高くても歪みの少ないスピーカーが実現しました。このパフォーマンスの向上により、エンクロージャーの設計者は、より低く、より大きな音で再生するスピーカー システムを構築できます。
低周波音の再生にはいくつかの基本原則があります。円錐面積は重要です。 Audio Engineering Society が発行した Saul J. White による「The Problem with Low-Frequency Reproduction」という古い記事には、12 インチと 15 インチのラウドスピーカーのコーン エクスカーションと周波数とシステム出力を比較したグラフが含まれていました。グラフでは、15 インチのドライバー コーンが 12 インチのドライバーの半分の移動量で同じ出力を生成できることを示しています。
音を出すには、空気を移動させる必要があります。変位は、スピーカーのコーン面積にコーンが移動できる距離を掛けた積によって計算されます。つまり、ボア×ストローク。同じ排気量の場合、ボアが多いほど必要なストロークは少なくなります。
パンチラインとは？もっと大きくしたい場合は、スピーカーまたはサブウーファーを追加購入してください。
エンクロージャー内でのドライバーの動作
エンクロージャー内の空気剛性の追加によってシステム Q が増加すると、Q が過度に増加すると歪みが発生する可能性があります。この Q の増加は、低歪みシステムに対する私たちの欲求に反します。エンクロージャーを小さくしすぎると、Q が大きくなりすぎて、狭い周波数範囲で大量の出力を生成するシステムになってしまいます。これらの小さめのエンクロージャーは、しばしば「ワン ノート ワンダー」と呼ばれます。
この動作の原因は何ですか?ワンノートの品質は、共鳴システムでのエネルギーの蓄積と伝達の増加の結果です。公園でのスイングのように、バスはどんどん進み続けます。
パワーハンドリング
アコースティック サスペンション エンクロージャーでは、周波数が低下するにつれてコーン エクスカーションが増加します。このエクスカーションの増加は、スパイダーとボックスの力がモーターの力を超える周波数まで続きます。その時点で、エクスカーション レベルは制限されており、エクスカーションの増加は見られません。結果:スピーカーの設計特性を超えるコーンの偏位による物理的な損傷からスピーカーを保護します。
密閉された筐体の場合、周波数と電力に対するコーンの偏位の限界を予測することは比較的簡単です。エンクロージャーの容積は、エクスカーションの観点から知覚されたときにスピーカーが処理できる電力量に反比例します。小さなエンクロージャーは、非常に低い周波数でのコーン エクスカーションを大幅に制限しますが、システムは多くの重低音を生成しません。エンクロージャーが大きいと、スピーカーはより遠くに移動し、より多くの低周波出力を生成できますが、スピーカーを損傷する恐れがあるため、スピーカーを十分なパワーで駆動することはできません.
サブウーファーのエンクロージャーの容積を増やすと、内部の空気がサブウーファーの動きに及ぼす「スプリング効果」が少なくなります。このグラフは、4 つの異なるエンクロージャーでの空気量の増加に伴うドライバーのエクスカーションの増加を示しています。
アコースティック サスペンションの概要
アコースティック サスペンション スピーカー エンクロージャーは、共振周波数より低いオクターブあたり -12 dB の割合で低音出力を低減します。このロールオフをほとんどの車両に関連するキャビン ゲインと組み合わせると、超低周波領域まで優れた線形の低域拡張を得ることができます。アコースティック サスペンション エンクロージャは、計算と構築が簡単です。ボリューム計算の小さなエラーを非常に許容します。
最後に、アコースティック サスペンション エンクロージャは、利用可能な最小歪みのエンクロージャ設計ではないことを覚えておく価値があります。
車やトラック用のサブウーファー エンクロージャーを設計するときが来たら、お近くの携帯電子機器販売店に行き、要件について話し合ってください。オーディオ システムを構築するための強固な基盤となるサブウーファーとエンクロージャーの設計を選択するのに役立ちます。