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サブウーファーエンクロージャー容積

シールドおよびポーテッドサブウーファーボックスの最適容積とポート同調周波数をチール-スモールパラメータから計算します。

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公式

Vb = Vas / ((Qtc/Qts)² − 1) [sealed]

Vas — Equivalent compliance volume (L)
Qtc — Target box Q (0.707 Butterworth)

仕組み

サブウーファーエンクロージャーの設計は、Thiele-Small（T/S）パラメーター（Fs（自由空気共振周波数）、Qts（電気的減衰と機械的減衰を組み合わせた合計Qファクター）、Vas（リットル単位の等価コンプライアンス量、ドライバーのメカニカルコンプライアンスに一致する空気量）に依存しています。密閉された箱の場合、システムQがQtc = 0.707の場合のバターワース (最大平坦度) 応答の最適な内部体積は、Vb = Vas/((Qtc/Qts) ² − 1) です。これにより、約 F3 = Fs × (Qtc/Qts) で約 3 dB 低下したときの応答が得られます。通気口のある (ポートされた) ボックスの場合、Qts に基づく実験式では、チューニング周波数が低く、低音の伸長が大きくなるが、チューニング周波数よりもロールオフが急になり、ボックスボリュームが大きくなります。Qts < 0.35 are suited for vented enclosures; Qts 0.35—0.7 suit sealed boxes; Qts > 0.7 を搭載したドライバーは、オープンバック (フリーエア) またはインフィニットバッフルの用途で動作する可能性があります。

計算例

ドライバの T/S パラメータ: Vas = 50 L、Qts = 0.35、Fs = 35 Hz。
密閉ボックス (バターワース、Qtc = 0.707):
Vb = 50/(0.707/0.35) ² − 1) = 50/(4.082 − 1) = 50/ (4.082 − 1) = 50/3.082 = 16.2 L
F3 = 35 × (0.707/0.35) = 35 × 2.02 = 70.7 Hz
ベントボックス (おおよその実験公式):
Vb = 20 × Qts^3.3 × Vas = 20 × (0.35) ^3.3 × 50
= 20 × 0.032 × 50 ≈32 リットル
ポートチューニング周波数: Fb = 0.76 × Qts^0.26 × Fs
= 0.76 × (0.35) ^0.26 × 35
= 0.76 × 0.722 × 35 ≈19.2 Hz
通気孔のあるボックスは、低音をより深く伸ばします (最大20 Hzチューニング) が、エンクロージャーの2倍の音量が必要です。16Lで密閉されたF3は、F3は高くなるが制御が行き届いているため、よりコンパクトになります。

実践的なヒント

  • ✓内部ブレース、ダンピング材、およびドライバーの変位によって変位される風量を考慮して、計算されたVbに15〜20％を加算します。完成した箱の体積を水で測定するか、内部寸法から構造物を引いたものから計算します。
  • ✓密封された箱に、25〜50 mmのアコースティックフォームまたはポリエステルファイバーフィルを敷きます。これにより、箱が音響的に「引き伸ばされ」ます。密封された詰め物をした箱は、10～ 25% 大きくなったかのように振る舞い、物理的な筐体を小さくすることができます。
  • ✓ポートの長さと直径はボックスのボリュームと相互作用してチューニング周波数を決定します。Fb ≈( c/ (2π)) × √ (A/ (Vb × L_EFF)) (ヘルムホルツ共鳴)) (ヘルムホルツ共鳴) という式でポートチューニングを設定します。ここで、A = ポート面積、L_EFF = エンド補正を含む有効ポート長 (約 0.85 × 開放端あたりの半径)。

よくある間違い

  • ✗ドライバーの変位とブレースを差し引かずに正味内部容積を使用する場合、16Lの箱にVd = 2Lのドライバーが入っても、14Lの正味しか残りません。ドライバー、ポートチューブ、ブレースの体積は必ず目標Vbから引いてください。
  • ✗数式を正確なものとして扱う。これらは単純化された整列式です。実際のエンクロージャには、ポート損失、ドライバの非直線性、ルームゲイン、バッフルステップの影響を考慮したシミュレーションソフトウェア (WinISD、REW、Hornresp) が必要です。
  • ✗Qtsが0.5を超えるドライバー用の移植ボックスの構築 — 通気孔のあるエンクロージャーにQTSの高いドライバーを入れると、ポートのチューニング周波数の周りに顕著な隆起が生じ、1音の低音が膨張する傾向があります。密閉ボックスの方が、ドライバーのQtsのばらつきに対してより寛容です。

よくある質問

密閉型ボックスは組み立てが簡単で、F3（−12 dB/オクターブ）未満ではロールオフが緩やかです。移植されたボックスは、ヘルムホルツ共振器ポートを使用して低音出力をドライバーの自然な共振値以下に拡張しますが、ポートチューニング周波数（−24 dB/オクターブ）を下回るとはるかに急激にロールオフします。ポート・ボックスは一般的にサイズが大きく、設計も複雑です。
Qts < 0.35: ベント付き (ポート) の配置が望ましい。これらのドライバーは減衰性が高く、ポートが低音延長に寄与するという利点がある。Qts 0.35—0.7: 密閉ボックスが最適 — 密閉型配置には適度な減衰が適しています。Qts > 0.7: ドライバーの減衰が不十分なため、非常に大きなエンクロージャーまたはオープンエンクロージャーが必要な場合があります。従来の密閉型または通気孔付きの設計ではうまく機能しない場合があります。
はい。同じティーレ-スモール方程式がどの可動コイルドライバーにも当てはまります。この式は、ドライバーの正しい T/S パラメーターを使用する限り、40 ～ 500 Hz のウーファーでも有効です。小型の密閉ボックスに入ったフルレンジおよびミッドレンジのドライバーにも、同じ Vb 式が適用されます。

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