2017年11月14日

1.14L ZWBR方式ダブルバスレフエンクロージャーの構造
1
TangBandの10cmフルレンジユニットW4-1337SDFのZWBR方式の14リットルのエンクロージャーのダクトチューニングを検討しました。外形寸法は392mmX210mmX292mm(HWD)で、使用板材はMDFの15mm厚です。斜めの仕切板により、第1室(7.0L)と第2室(7.7L)に仕切られ、第1室のバスレフダクトを第1ダクト、第2室のバスレフダクトを第2ダクトと言います。ダクトチューニングは一般的に行われているバスレフダクトの共振周波数を合わせこむ方法は採らずに再生周波数の低域特性の最適化を目的に、第1ダクト3水準、第2ダクト3水準、開口部3水準の制御因子をL9直交表に割り付けてOmniMicを使用して周波数特性を測定して最適化実験を行いました。

2.制御因子の設定表
2
第1ダクトは内径30Φの塩ビパイプの長さを20,40,60mmの3水準に、第2ダクトは30×90㎜のスリットダクトの長さを50,100,150㎜の3水準に、開口部面積は2250,1500,750mm平方の3水準とする3つのパラメータについて、水準表のように3水準でL9の直交表による直交実験を行いチューニングを行いました。
実験の割り付けはL9の直交表に基づき以下の表のように割り付けました。

3.L9直交表への割り付けと実験結果
3
実験条件ごとに、OmniMicで周波数特性を測定したデータから、38Hz~190Hzの帯域の音圧特性の平坦度を品質工学の0望目特性のSN比で表し、SN比の値が大きければ大きいほどフラットな特性になります。38Hz~190Hzの帯域と190Hz~1KHzの帯域の音圧の比率を感度として表しています。この感度の値が大きいほど38Hz~190Hzの帯域の音圧が大きいことを示して居ます。上の表の右側のSN比と感度が今回の実験の結果です。最適の条件は要因効果図からL9の直交表の組み合わせ以外のより最適な条件を推定して実験した結果から上の表の黄色の条件になりました。

4.SN比と感度の散布図
4
SN比と感度を左の図のようなX軸が感度、Y軸がSN比の散布図にプロットする、L9直交表の9通りの実験結果が青いひし形のプロットでSN比と感度のバランスが確認できます。今回のL9の直交実験から推定したSN比と感度のバランスが取れている最適な条件が赤い四角のプロットです。

5.最適ダクト条件での測定結果
ダクトを最適条件に設定して、ユニット軸上のバッフルから30㎝の周波数特性をOmniMicで計測した結果は以下のグラフのような特性です。

5

第2ダクト開口部(赤線)とユニット近接の音圧特性(黒線)は以下のようになっております。
6

このグラフから、第1ダクトの共振周波数は130Hz、第2ダクトの共振周波数は40Hzになっております。
周波数特性と同じアンプ出力でスピーカーユニット近接の歪特性の測定結果は以下のグラフです。
7
インピーダンス特性は以下のグラフです。
8
インピーダンス特性から電気的な共振点は、スピーカーのf0が79Hz、第一ダクトが125Hz、第2ダクトが45Hzとなっております。

6.再生音
 以下のYouTubeのURLでこのスピーカーの再生音を試聴できます。


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2017年11月03日

1.36L ZWBR方式ダブルバスレフエンクロージャーの構造
1zwbr
SB Acousticsの13cmウーハーSB13PFC25-08とTangBandの8cmフルレンジW3-881SJをツイータ―として使用したZWBR方式の36リットルのエンクロージャーのダクトチューニングを検討しました。上の写真は実験用Boxにユニットを取り付けた外観です。外形寸法は561mmX246mmX419mm(HWD)で、使用板材はMDFの18mm厚です。斜めの仕切板により、第1室(17.8L)と第2室(21.4L)に仕切られ、第1室のバスレフダクトを第1ダクト、第2室のバスレフダクトを第2ダクトと言います。ダクトチューニングは、第1ダクト3水準、第2ダクト3水準、開口部3水準の制御因子をL9直交表に割り付けてOmniMicを使用して周波数特性を測定して最適化実験を行いました。
2.制御因子の設定表
2suijun
第1ダクトは56Φの塩ビパイプの長さを20,40,60mmの3水準に、第2ダクトは30×174のスリットダクトの長さを50,100,150㎜の3水準に、開口部面積は3000,2000,1000mm平方の3水準とする3つのパラメータについて、水準表のように3水準でL9の直交表による直交実験を行いチューニングを行いました。実験の割り付けはL9の直交表に基づき以下の表のように割り付けました。
3.L9直交表への割り付けと実験結果
3waritsuke
周波数特性データから36Hz~160Hzの帯域の音圧特性の平坦度を品質工学の0望目特性のSN比で表し、SN比の値が大きければ大きいほどフラットな特性になります。36Hz~160Hzの帯域と160Hz~1KHzの帯域の音圧の比率を感度として表しています。この感度の値が大きいほど36Hz~160Hzの帯域の音圧が大きいことを示して居ます。上の表の右側のSN比と感度が今回の実験の結果です。最適条件は上の表の黄色の推定条件になりました。
4.SN比と感度の散布図
4sanpuzu
SN比と感度を上の図のようなX軸が感度、Y軸がSN比の散布図にプロットする、L9直交表の9通りの実験結果が青いひし形のプロットで、最適条件は推定条件の丸印でSN比と感度のバランスが確認できます。
5.最適ダクト条件での測定結果
ダクトを最適条件に設定して、ウーハーとツイータ―の中間のバッフルから30㎝の周波数特性をOmniMicで計測した結果は以下のグラフのような特性です。
5fchar
 第2ダクト開口部(赤線)とウーハーユニット近接の音圧特性(黒線)は以下のようになっております。このグラフから、第1ダクトの共振周波数は116Hz、第2ダクトの共振周波数は34Hzになっております。
6duct
 周波数特性測定時と同じアンプボリュームでバッフルから30cmの歪率特性の測定結果は以下のグラフです。
7dist
 スピーカーユニット軸上30㎝におけるWavelet Spectrogram特性は以下の通りです。
8wavelet
 SB13PFC25-08のインピーダンス特性をAnalog Discovery とFRAplusで測定した結果は以下のグラフです。
9impedance
スピーカーユニットのカタログ仕様でのフリーエアーでのf0は45Hzですがエンクロージャー内でのf0は61Hzになっています。電気的な共振周波数は第1ダクトが110Hz、第2ダクトが38Hzと音響的な共振周波数とずれがあります。

6.再生音
 YouTubeにこのチューニング条件で録音した再生音をアップしました。以下のURLで視聴できます。


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2017年09月24日

検討の概要
 前回の音出し_1で課題であるホワイトノイズ対策としてバイアスマグネットの強化とノイズゲートの効果を確認しました。試奏はthe guitar plus meに即興演奏でお願いしました。

ホール素子ギターピックの概要
 今回開発を行ってるホール素子をピックアップにしたエレキギターの全体的な構成を以下に示します。
sys_image

音出しテスト
 以下の写真のようにギター本体とミックアンプをケーブルで接続して音出しテストを行いました。ミックスアンプの出力をbehringerのNOISE REDUDER NR300を経由してTASCAMのUS-144MKIIに入力してWAVデーターをパソコンに取り込みました。
test_2

収録データ
 収録データの一部を以下のリンクアドレスのGoogleドライブに入れましたので試聴してみてください。
 クリアトーンの収録データは以下のリンクアドレスです。
 すべての弦にディストーションをかけた収録データは以下のリンクアドレスです。
 ディストーションは各弦独立にかけてからミックスしておりますので、弦間の混変調がありませんので従来のディストーションとは異なる音が出ています。

次の試作ステップ
 各弦ごとにディストーションをかける事によりハーモニーがきれいに出る事が確認できました。ノイズの軽減策としてミックスアンプの方の検討は各弦ごとのノイズゲートの組み込みを行い、ピックアップについてはマグネットバイアスを強化しましたがまだホワイトノイズがあり対策が必要なレベルです。ノイズの少ないホール素子または磁気センサーを探してみますが、良い磁気センサーが見つかるまでに各弦ごとにピックアップコイルを使用した方式も合わせて検討して見ることにします。


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2017年09月10日

検討の概要
 ミックスアンプ基板のマウントが終了しケースに収めましたので、ギター本体側のホール素子ピックアップとヘッドアンプをケーブルで接続して初めての音出しを行いました。試奏はthe guitar plus meに即興演奏でお願いしました。

ミックアンプの収納
 ミックスアンプ基板を以下の写真のようにモレックスコネクターでケースに接続をしました。
170910_1st_test_mix_amp

音出しテスト
 以下の写真のようにギター本体とミックアンプをケーブルで接続して音出しテストを行いました。ミックスアンプの出力はTASCAMのUS-144MKIIに入力してWAVデーターをパソコンに取り込みました。
170910_1st_test

収録データ
 収録データの一部を以下のリンクアドレスのGoogleドライブに入れましたので試聴してみてください。
 クリアトーンの収録データは以下のリンクアドレスです。
 すべての弦にディストーションをかけた収録データは以下のリンクアドレスです。
 ディストーションは各弦独立にかけてからミックスしておりますので、弦間の混変調がありませんので従来のディストーションとは異なる音が出ています。

次の試作ステップ
 何とか音出しまでこぎつけましたが、ホワイトノイズに対してホール素子のバイアス電流の調整およびノイズゲートのレベル調整で減らす対策を検討します。


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2017年09月04日

検討の概要
 ヘッドアンプから各弦ごとに送り出される信号を受けてクリーントーンのレベル調整とオーバードライブトーンのレベル調整と調整された各弦の信号を一つの出力信号にまとめるためのミックスアンプの基板を製作しました。

ミックアンプの回路
 ミックスアンプを以下の回路図に示します。
1_cct

ミックアンプ基板パターン
 ミックスアンプ基板は2.54mmピッチのサイコロ基板(155×114mm)に以下の様なパターンにしました。
2_ptn

ミックアンプ基板
 パターンずにしたがって実装した基板は以下の写真のようになります。
 表面
3_pcb_1
 裏面
4_pcb_2

次の試作ステップ
 マウントが完了したミックス基板をケースに入れてギター本体のヘッドアンプとケーブルでつないで音出し調整を行います。

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2017年08月25日

1.概要
1_gaikan
 Markaudioの公称5cmフルレンジユニットAlpair5v2の14L ZWBRの開口部を再チューニングした特性データです。

2.再生周波数特性
 ユニット軸上のバッフルから30㎝の周波数特性をOmniMicで計測した結果は以下のグラフのような特性です。
2_fchar
 第2ダクト開口部とユニット近接の音圧特性は以下のようになっております。
3_duct
 このグラフから、第1ダクトの共振周波数は117Hz、第2ダクトの共振周波数は45Hzになっております。

3. 歪率特性
 スピーカーユニット軸上1㎝、スピーカーへの入力レベルは周波数特性測定の時と同じアンプボリュームで測定しております。下のグラフで青線は2~5次の歪を塁積した特性を示し赤線は2次歪、紫線は3次歪を示しています。
4_dist

4. インピーダンス特性
5_impedance
 スピーカーユニットのf0は97Hzになっています。第1ダクトの共振周波数は117Hz、第2ダクトの共振周波数は53Hzと音響的な共振周波数とは若干のずれがあります。

5. 再生音
 以下のURLでこのスピーカーの再生音を試聴できます。



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qcreate at 14:09コメント(0)スピーカーダブルバスレフ 

2017年08月14日

1.概要
0_gaikan
 SB Acousticsの16cmウーハSB16PFCにTnagBandの5cmフルレンジをツイータとして使用したダクトチューニングをした64L ZWBRエンクロージャーに入れた特性データです。

2.再生周波数特性
 ウーハユニット軸上のバッフルから30㎝の周波数特性をOmniMicで計測した結果は以下のグラフのような特性です。
2_woofer_fchar
 使用する2Wayのネットワークはクロス周波数が750Hzの12dB/Octでウーハに対してツイータは正相接続でウーハとツイータの間でバッフル面から30cmにおける総合的な周波数特性は以下のグラフになります。
3_2way_nor_fchar
 ウーハユニットの第2ダクト開口部とユニット近接の音圧特性は以下のようになっております。
4_duct
 このグラフから、第1ダクトの共振周波数は82Hz、第2ダクトの共振周波数は26Hzになっております。
 
3歪率特性
 ウーハユニット軸上1㎝、スピーカーへの入力レベルは周波数特性測定の時と同じアンプボリュームで測定しております。下のグラフで青線は2~5次の歪を塁積した特性を示し赤線は2次歪、紫線は3次歪を示しています。
5_dist

4インピーダンス特性
6_impedance
 スピーカーユニットのf0は50Hz、第1ダクトの共振周波数は78Hz、第2ダクトの共振周波数は28Hzと音響的な共振周波数とは若干のずれがあります。

5WaveLet特性
 ウーハとツイータのクロス周波数(750Hz)を中心にしたWaveletは以下のようになります。
7_wavelet
 
6再生音
 以下のURLからこの特性の再生音を試聴できます。






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qcreate at 20:58コメント(0)スピーカーダブルバスレフ 

2017年08月09日

検討の概要
 ミックスアンプへの電源供給および入出力関係を明確にするためにミックスアンプを収納するケースを製作しました。今回の試作に使用するケースは百均のタッパーケースで縦220、横160、深さ60mmの大きさです。側面にDsub 9pinコネクター、ACアダプターのジャック、ホーンジャックを取り付け、底面を操作パネルにしました。

使用コネクターの取り付け
 側面に使用するコネクターを以下の写真のように取り付けミックスアンプ基板との接続に使用するモレックスコネクターの配線しました。
02_connector_1
操作パネル
 操作パネルはタッパーケースの底の面に強度を増すために以下の写真のようにプラスチック板を両面テープで貼り付けます。
01_panel_1
 プラスチック板の上にマホガニー天然木柾目の突板シートを両面テープで以下のように貼り付けま
01_panel_2
 出来上がった操作パネル面は以下の写真のようになります。
01_panel_3
操作ボリュームの取り付け 
 各弦ごとにクリーントーンのレベル調整とオーバードライブトーンのレベル調整のために12個のボリュームを使用します。
 以下の写真のように12個のボリュームを取り付けミックス基板との接続のためにモレックスコネクターの配線をしました。
02_connector_2
 操作パネル面には以下の写真のように各ボリュームにノブを取り付けました。
03_contol_panel
次の試作ステップ
 ミックスアンプを入れるケースの試作は完了しましたので、いよいよミックアンプ基板の試作になります。

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2017年08月05日

検討の概要
 ホール素子部とヘッドアンプ基板を組み立ててピックアップ部を試作しましたので、ミックスアンプへ信号を送り出すコネクターの配線を行いました。

Dsub 9pinコネクターの配線
 ヘッドアンプ部の出力と電源供給をミックスアンプとの間でDsub 9pinコネクターを介して行います。
 Dsub 9pinコネクターには以下の写真のような配線を行います。
008_01

ヘッドアンプの配線
 ヘッドアンプとDsub 9pinコネクターは以下の写真のようにモレックス3Pのコネクターで接続をします。
008_02
 以下の写真はヘッドアンプ基板にコネクターを刺した状態です。
008_03

ギター本体の仮組
 ヘッドアンプからDsub 9pinコネクターへの接続ができましたので、ここでギター本体の仮組を行い配線のはみだしやピックアップの取り付けに不具合がないか確認しました。
 以下の写真は仮組した状態です。
008_04

次の試作ステップ
 ミックスアンプを入れるケースとミックスアンプ基板試作へと進めてまいります。


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2017年08月03日

1.7L ZWBR方式ダブルバスレフエンクロージャーの構造
1_front
 ONTOMO MOOK 2017年7月号付録6㎝フルレンジスピーカーユニット Pioneer OMP-600 のZWBR方式の7リットルのエンクロージャーを検討しました。上の写真は実験用Boxにユニットを取り付けた外観とZWBRの横断面図です。外形寸法は306mmX184mmX222mm(HWD)で、使用板材はMDFの12mm厚です。
 斜めの仕切板により、第1室(3.5L)と第2室(3.7L)に仕切られ、第1室のバスレフダクトを第1ダクト、第2室のバスレフダクトを第2ダクトと言います。斜めの仕切板を使用したのは、エンクロージャー内面の平行面を少なくして発生する定在波を減少させるためです。ZWBR方式の特徴は、ダブルバスレフにより低音域の増強を図りながら、第2ダクトの開口部を絞ってダンピングをかけています。
 ダクトチューニングの結果として第1ダクトは、内径20φ、長さ20㎜の塩化ビニールパイプを使用し、第2ダクトは30mmx40mmx105mm(HWD)で開口部は20mmx40mm(HW)です。

2.L9直交表実験によるダクトのチューニング
2_suijun
 ダクトの最適化は、第1ダクト、第2ダクト、開口部面積の3つのパラメータについて、上の水準表のように3水準でL9の直交表による直交実験を以下の割り付け表にしたがって行いチューニングを行いました。
3_warituke
 上の表で、SN比は47Hz~200Hzの帯域の音圧特性の平坦度を表していて、SN比の値が大きければ大きいほどフラットな特性になります。感度は、47Hz~200Hzの帯域と200Hz~1KHzの帯域の音圧の比率を表しています。この感度の値が大きいほど47Hz~200Hzの帯域の音圧が大きいことを示して居ます。最適条件はL9の直交実験の実験2の条件の開口面積を800にした条件です。
 L9の直交実験の組み合わせのうちどの組み合わせがSN比と感度がともに大きくなるかを見るために下のような散布図にSN比(縦軸)と感度(横軸)をプロットしてみました。
 その結果、最適の条件(赤丸印)が良い条件になりました。
4_sanpuzu

3.再生周波数特性
 ダクトおよび開口部を最適の条件に設定して、ユニット軸上のバッフルから30㎝の周波数特性をOmniMicで計測した結果は以下のグラフのような特性です。
5_fchar
 7LのZWBRでダクトチューニングした場合で約50Hzまで素直な特性で再生できるユニットです。
 第2ダクト開口部(赤色)とユニット近接(黒色)の音圧特性は以下のようになっております。
6_duct
 このグラフから、第1ダクトの共振周波数は132Hz、第2ダクトの共振周波数は46Hzになっております。

4.歪率特性
 ユニットに近接した位置で周波数特性測定時と同じアンプ出力で測定した歪率測定結果です。
 下のグラフで青線は2~5次の歪を塁積した特性を示し赤線は2次歪、紫線は3次歪を示しています。
7_dist

5.インピーダンス特性
8_impedance
 インピーダンス特性を見るとスピーカーユニットの共振周波数が153Hzに対してZWBRの第1ダクトの共振周波数が135Hz第2ダクトの共振周波数が55Hzになっており、通常のダブルバスレフのインピーダンス特性から大きくずれた特性を示しています。

6.再生音
 以下のURLからこの条件の再生音を試聴できます。
 https://youtu.be/H8cVzqvE12M

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