スピーカーを設計する

自宅で過ごすことが多くなり、前々からスピーカーを作ろうと思っていたので、スピーカーの設計から始めました。

まず、fostexというメーカーのFF85WKというスピーカーユニットを購入しました。

このスピーカーユニットに同封されていた説明書にスピーカーの設計図のような物が同封されていました。

あまり考えずにFF85WKを購入しましたが、このスピーカーユニットはバスレフという種類のスピーカー専用らしく、説明書にもバスレフスピーカーの設計図が載っています。

バスレフスピーカーというのは、スピーカーの前面に穴を開けて円筒形のダクトを作り、そのダクトを通して空気が出入りして低音を増強させる仕組みのようです。

そのため、スピーカーユニットが出せる低音の限界を超えて低い音が出せるようです。

瓶の口から息を吹き込むと、ボーッという低音が鳴りますが、アレと同じヘルムホルツ共鳴という原理らしいので、共鳴周波数は以下の計算式で計算可能なようです。

f=c/2π×√{S/V(L+r)}

fは共鳴周波数(Hz)
cは音速(34000cm/sで固定)
Sはダクト断面積(cm^2)
Vはスピーカーの箱の体積(cm^3)
Lはダクト長さ(cm)
rはダクト半径(cm)

さて、スピーカーの共鳴周波数は設計次第でどのようにも設定することができますが、あまり高く設定すると低音部が弱くなり、低く設定しすぎると低音域で音圧の谷ができるため、最適な共鳴周波数にする必要があります。

バスレフスピーカーや共鳴周波数について知りたい方は、ネットで検索すればすぐに見つかると思うのでそちらを参考にしてください。

FF85WKの最適な共鳴周波数を知るために、上記計算式に、メーカーの推奨する諸元を入力し、メーカーの推奨する共鳴周波数を求めます。
ちなみにメーカーの推奨するスピーカーの諸元は、スピーカーの箱の体積が3500cm^3、ダクトの直径が4cm、長さが10cmです。

学生時代に購入した関数電卓

約93Hzになりました。

これによりメーカーの推奨する共鳴周波数は93Hzと分かりましたが、計算せずとも説明書には、最適な共鳴周波数は92Hzだよと書いてあります。

ひとまず計算式が概ね正しいことが分かり、メーカーの設計図通りに作れば、最適なスピーカーができることを確認しました。

しかし、長さ10cm、直径4cmの円筒形のダクトを自作するのは容易ではありません。
必然的に似たようなサイズの既製品を購入することになります。

ネットで検索したところ、同じサイズの物はなかったのですが、長さ7.8cm、直径3.6cmのダクトを発見しました。

このダクトを使用したときの共鳴周波数を計算します。

約94Hzとなり、このダクトを使用してもほぼ最適な共鳴周波数を得ることが出来るので、早速購入しました。

自称長さ7.8cm、直径3.6cmのダクト

この後、きちんとこのダクトの計測をしておけば良かったと後悔することになります。
次回は、スピーカー制作編です。

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