メジャーメント

ラウドスピーカーのエンクロージャーは,その低い共振周波数において,全放射音に大きく寄与することが知られている[1]。 スピーカーのパネルの表面速度が小さくても、パネルはドライバーの何倍もの効率で放射します。 これは、ドライバーの放射面積に比べてパネルの放射面積が大きいためです。 エンクロージャーのパネルから放射される音は、聴感上の歪みを与える可能性があるため、軽減する必要があります。 共振の振幅を抑えるためには、エンクロージャーのパネルを減衰させることが有効な手段の一つです[2]

 

この実験の目的は、ラウドスピーカーの下にカーバイドベースのフッターを置くことで、ラウドスピーカーのエンクロージャーのパネル内の低周波共振を低減できるかどうかを調べることでした。 パネルの共振が減ることで、フッターによる振動減衰の改善を定量的に把握することができます。 この改善は、スピーカーエンクロージャーがコンクリート床上のスチール製フロアスパイクの上に置かれている基本ケースと比較して行われます。

テスト用ラウドスピーカー

振動試験を行うために、まず試験用のスピーカーのエンクロージャーを製作しました。 測定に影響を与える未知の変数を最小限にするために、独自の筐体を作りました。 筐体は高密度ポリエチレン(HDPE)シートを加工したもので、外装には厚さ25mmのパネルを、内部のブレースには厚さ50mmのパネルを使用しています。 エンクロージャーの対向面には、250mmのウーファー「Accuton AS250-6-552」を2基搭載しました。 ウーファーはAB級アンプに並列に配線されている。 筐体は129リットルの内容積で密閉されており、Qtcは約0.64となった。 筐体の中には詰め物はありませんでした。 ウーファーを取り付けたエンクロージャーの総質量は83kgでした。

計測方法

今回の実験では、防振とは異なる振動の消散を測定することに限定しました。 防振性能を測定するためには、振動源と測定場所は、通常、試験対象の防振装置の反対側にあります。 デバイスを介した振動エネルギーの相手側への伝達が少ないほど、アイソレーションは大きくなります。 高い防振性能を持つ一方で、低い放熱性能を持つデバイスも存在します。 このような減衰不足のアイソレータでは、システムからの振動エネルギーの除去はほとんどできません。 振動は加振力の後に長く持続するようになっています。

 

今回の防振実験では、振動源と測定場所を防振装置の同じ側に配置しました。 測定は、スピーカーエンクロージャーの外壁パネルで行われました。 振動源は、同じエンクロージャーに取り付けられた2つのウーファーです。 最初の測定は、筐体の中央下部で行いました。 2回目の測定は、左サイドパネルの上部、筐体底面から76cmの高さで行いました。 まず、筐体をスチール製のフロアスパイクの上に置き、コンクリートの床に直接接触させて測定しました。 その後、筐体をカーバイドベースのフッターに置いた状態で、再度同じ測定を行いました。

 

振動の測定には、Measurement Specialties社の圧電型加速度センサー「ACH-01」を使用しました。 センサーは両面テープで筐体に取り付けました。 ACH-01センサーのアナログ出力を増幅するために、アナログシグナルプロセッサーを内蔵したアンプを使用しました。 アンプはこのACH-01センサーの感度に合わせて校正されており、絶対的な加速度測定が可能です。 また、センサーアンプのアナログ出力をTascam US-366 USBインターフェースに入力し、PCにデジタル記録しました。 35Hz〜200Hzのログスイープサイン信号をAB級アンプに入力し、3.8Vの駆動電圧でウーファーを駆動しました。

 

ウォーターフォールグラフは,4.72 msのスライス間隔の解像度で,500 msのウィンドウと400 msの期間にわたる100 msの立ち上がり時間で作成された。 ウォーターフォールグラフを用いて、振動振幅の時間的な減衰を示した。 Y軸は、クリッピング前の最大ピークレベルに対する、記録された信号のフルスケール以下のdBを表します。 ノイズフロアのアーチファクトを避けるため、Y軸は最低でも-60dBFSに制限しました。

 

青色の滝は、筐体を超硬製のベースフッターの上に置いて測定したもので、赤色の滝は、筐体をスチール製のフロアスパイクの上に置いて、コンクリートの床に直接接触させて測定したものです。

ボトムパネル

床面スパイク
超硬製ベースフッターについて

アッパーサイドパネル

床面スパイク
超硬製ベースフッターについて

結果

測定の結果、スピーカをフロアスパイクの代わりにカーバイドベースのフッターの上に置くと、テスト用スピーカエンクロージャのパネル内の低周波数共振が抑えられることが確認されました。 この減衰効果は、フッターとの接触部分の局所的なものだけでなく、筐体の反対側の端に近い場所でも発生しました。 両方のパネルに存在するほとんどの共振の振幅と減衰時間は、ラウドスピーカーがカーバイドベースのフッター上にあるときに減少しました。 特筆すべき例外は、150Hz付近の共振で、振幅が減少し、最初は速い減衰が見られ、その後、-40dBFS以下で減衰時間がわずかに増加しました。 エンクロージャーの共振が最も聴こえる最低周波数領域では、振動振幅が80%以上減少した例もあります。

リファレンス

[1] Bastyr, K. J., & Capone, D. E. (2003).ラウドスピーカーのキャビネットからの音響放射についてAES:Journal of the Audio Engineering Society,51(4), 234-243.

[Juha Backman,Effect of panel damping on loudspeaker enclosure vibration, 1996, Nokia Mobile Phones, Finland.