Scan-Speak Discoveryシリーズで自作2wayスピーカー - ネットワーク組み込み後のFar Field測定

前回の記事でポートの調整まで終わりました。

ネットワークボードを組み込んで配線したので、次はFar Field測定を行います。その結果から改善ポイントを考察します。

Far Field測定

早速ですが結果から見てみましょう。Far Field測定を行った結果にNear Field測定の結果とバッフルステップ補正のシミュレーション結果をマージしたものです。

ネットワーク込みの総合特性

総合特性の推定Preference Ratingは5.98と6.0を切ってしまいました。ネットワークの設計段階では6.5程度でしたから、だいぶ低くなってしまっています。

念のためツィーターを逆相に接続してReverse Nullの測定も行いました。

Reverse Nullの測定

大きくはないものの、しっかりと現れています。これはシミュレーション通りです。

シミュレーションとの差分

シミュレーションで予測していた特性と実際の測定結果の差分を見てみましょう。

SPLにおけるシミュレーションとの差

一点鎖線が測定結果で点線・実線がシミュレーションのものです。簡単にわかることは以下の点です。

• 70Hz〜100Hzあたりにディップがある。
  • ポートのチューニング不足か。
• 100Hz〜200Hzあたりはシミュレーションより高い。
  • コイルのDC抵抗が想定より高い？
• 1.8kHz付近のディップが大きい。
  • 前回の記事で書いたポート共鳴によるもの。
• 3kHz〜7kHz付近の音圧が少し低い。
  • ツィーターとウーファーのネットワークのコイルが磁束が干渉しているのではないか。シミュレーションで少し値を上下させるとこのあたりがずれる。
    • ネットワークボード上の距離が近いが、今のネットワークではコイルを4つ使っているので磁束が干渉しない方向にするのが難しい。
• 7kHzの大きなディップがある。
  • これは以前からわかっていたことでエッジディフラクションによるものではないか。

Spinoramaでも確認してみましょう。

Spinoramaでのシミュレーションとの差

PIRで見ると7kHzより高い帯域での乱れ方が変わってしまっています。これの原因はわからないですが...

他に気になるところは1kHzあたりの膨らみでしょうか。ただ一番大きく効いていそうなのは1.8kHz付近のディップのように見えます。

特性の改善ポイント

これらの結果から以下の2点を改善する方針にしようと思います。

• バスレフポートのポート径を小さくしてポート長を短くする。
• コイルの磁束の干渉を避けるためにコイルの数を減らしたネットワーク回路に変更する。

バスレフポートについては、前回のNear Field測定のときについでに測定していた結果を見るにポート長を50mm以下にするとポート共鳴が出ないことがわかりました。その長さまで短くするにはポート径は今の35mmからさらに小さくして28mm程度にする必要があるとシミュレーションからわかります。

コイルについては測定結果の節で述べた理由からです。3つに減らすことができれば磁束の干渉は避けられるでしょう。

一方で上記の改善ポイントに出さなかったエッジディフラクションの件については、もう塗装が終わってしまっておりエンクロージャーを作り直す気力まではないため今回は見送ります。

次回の記事

上記の改善ポイントのうちバスレフポートの調整を行う予定です。ポート径を小さくしたアタッチメントを製作してNear Field測定を行い調整します。

Scan-Speak Discoveryシリーズで自作2wayスピーカー - 仕上げのNear Field測定と吸音材・ポートの調整

前回の記事でネットワークボードの組み込みとスピーカーユニットの取り付けが終わりました。

今回はNear Field測定を再度行い、ポート長と吸音材の量・位置を調整します。

ポート長の調整

まずは低域の音圧を見ながらポート長を調整していきます。

以前の記事では最適なポート長は63mmとしていました。

しかしネットワークボードを組み込んだことでエンクロージャー容積が減少し、 ポートの共振周波数が変わる可能性があるため、 少し長めの70mmから5mm単位で短くして調整していきます。

吸音材はエンクロージャー中心部にふわっと入れる程度で、ユニットとポートの中点付近にマイクを設置して測定しました。

Near Field測定

ポート長	Near Field測定結果(バッフルステップ込み)
70mm
65mm
60mm

ポート長65mmか60mmがフラットな特性に近いようです。吸音材の量でも少し低域の特性は変わってくることが前回の測定でわかっているので、この2つを候補に進めます。

吸音材の調整

先ほどのポート長65mmでポート出口を測定した結果です。

ポート長65mmのときのポート出力音圧特性

1.8kHz付近に大きなピークがあることがわかります。これはエンクロージャーの定在波とポート長共鳴が重なることで強く出たものであるようです。吸音材で調整することでピークを下げられないか確認します。

エンクロージャーの定在波シミュレーション

このシミュレーション結果を見ると1.8kHz〜2kHz付近には幅方向と高さ方向の定在波が存在するようです。

すでに高さ方向には十分な量の吸音材を入れており、増やしてもポート出力の低域が低下するだけで共鳴のピークには影響がありませんでした。

したがって対策は幅方向に取るべきとなりました。ポート周辺の幅方向の壁付近に吸音材を追加します。

幅方向に吸音材を追加

吸音材にはウーファー周辺にはサーモウール、ポート周辺にはホワイトキューオンを使っています。特にこだわったわけではないですが、手持ちの関係でそうなりました。

東京防音 吸音・防音材 ホワイトキューオン ESW-300 300mm×415mm×厚50mm 1枚入

幅方向に吸音材を追加したときのポート出力

吸音材を追加する前は低域のピークとの差が18dBほどでしたが、追加したことで20dB程度まで改善しました。完全にピークを消すことはできなかったですが昔の測定では差が15dBなかったことを考えると十分な改善であると思います。

なおポートの入り口周辺に吸音材を追加するパターンも試しましたが、ピークは大きく下がるものの低域も同時に大きく低下してしまったことから、採用は見送っています。

ポート長の決定

吸音材調整後に候補にあげたポート長 65mm、60mmで再度Near Field測定を行い、最終的なポート長を決めます。

ポート長	Near Field測定結果(バッフルステップ込み)
65mm
60mm

僅差ではあるのですが65mmの方が50Hz, 40Hz付近の音圧が高くなっており最低域まで伸びていそうです。60Hzより上の帯域では両者に差はなさそうです。

よってポート長は65mmに決定しました。

次回の記事

いよいよFar Field測定を行い、最終的にできあがった特性を確認します。

最初の記事を書いたのが2021年6月でしたので、構想から1年かかってようやく完成が近づいてきました。楽しみですね。

Scan-Speak Discoveryシリーズで自作2wayスピーカー - エンクロージャーの塗装と組み込み

前回の記事でネットワーク回路の設計と実装が終わりました。

次はエンクロージャーの仕上げとして塗装を行います。またスピーカーユニットと組み立てたネットワーク回路、吸音材を組み込みます。

エンクロージャーの着色

エンクロージャーの組立ての記事でエンクロージャーの表面の下処理としてシーラーでの目止めとヤスリがけは終わっていました。これから着色のための塗装を行います。

塗装にはバターミルクペイントを使いました。室内で行うために臭いが無いものを使いたかったからです。

オールドビレッジ バターミルクペイント-SHADING WHITE 200ML 1301

色は白を選択しました。最近は市販スピーカーでも白いスピーカーはよく見かけます。いつも無難に黒を選んでしまうのですが、少し冒険してみることにしました。

バターミルクペイントを1、2回塗った状態

1、2度塗った状態ではまだムラがあり、下地の色が出てしまっています。白は薄い色なので何度も塗り重ねる必要がありそうです。

バターミルクペイントを5、6回塗り重ねた状態

5、6回くらい塗り重ねたでしょうか。色むらもなくなり真っ白な状態になりました。

塗装の際の刷毛は化繊のものとスポンジ刷毛を使用しました。バターミルクペイントの原液では刷毛の跡が目立ってしまうので20%程度薄めて使っています。

表面が少し刷毛のあとが残って凸凹してきたので、320番前後のヤスリを軽くかけて表面を整えてからもう一度塗って着色は終わりです。

エンクロージャーの表面コーティング

バターミルクペイントを塗るだけでは表面が弱く、傷も汚れもつきやすい状態です。

表面を強くするためにウレタン系のニスを塗ることにしました。バターミルクペイントとの親和性を考えて同じようにバターミルクペイントを販売しているターナーのものを使います。

ターナー色彩 メディウム ミルクペイント トップコートクリア(UVカット) MK200105 200ml

トップコートを20%ほど薄めたものを2回塗ることで十分な強さになったように見えます。

トップコートを塗った状態

バターミルクペイント単体に比べるとツヤツヤしていますが、つや消しのような仕上がりになりました。多少つや消しの方が仕上げの荒さが目立たなくて良いです。

ここで作業をしているとベースの色に白を選んだ問題点があらわになりました。トップコートを塗った後についた埃が表面につくと目立ってしまうということです。これは黒などの濃い目の色を選んでいれば無かったことです。

軽く細かいヤスリで誤魔化して、取れなかったところは諦めることにしました。

ユニットとネットワークボードの組み込み

ユニットの取り付けて吸音材を入れて、ネットワークボードを配線します。

ツィーター裏の部分の吸音材から入れていきます。吸音材は多めに入れないとポートからの漏れが大きいことが過去の記事でわかっています。なので、少し多めにいれました。

ツィーター裏の吸音材

吸音材はホワイトキューオンを使いました。

ネットワークボードはマジックテープで取り付けました。ボードが想定より大きくなってしまったため、横の壁にも取り付ける形になってしまいました。

ネットワークボードの組み込み

奥のコイルの向きと手前右のコイルの向きが揃ってしまっているので干渉が起こらないか若干心配な配置になっています。現物は写真で見るほどは近くはないですが...

ウーファー裏の吸音材も入れていきます。

ウーファー裏の吸音材

ネットワークボードおよびポート周辺にも吸音材を入れて完成です。吸音材の量はまたNear Field測定を行なって調整する予定です。

完成

ようやくここまで辿り着きました。白と黒のコントラストが効いていて良いですね。

完成した姿

もう片方のチャンネルがまだ組み上がってないので、まだ音は聴けていません。

次回の記事

次回はポートと吸音材の調整になるかなと思います。