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。
公式
仕組み
このカリキュレータは、Thiele-Smallパラメータを使用してサブウーファードライバーの最適なエンクロージャーボリュームを決定します。スピーカー設計者、カーオーディオ施工者、DIYオーディオ製作者は、ドライバーの特性に合わせて目標とする周波数応答に合わせた密閉型および通気式の箱を設計する際に使用します。主なT/Sパラメータは、Fs (フリーエア共振、サブウーファーでは通常20～50Hz)、Qts (総Qファクター、0.2-1.2)、Vas (等価エア・コンプライアンス・ボリューム、10-200 L) の3つです。バターワース応答（Qtc=0.707）を対象とする密閉ボックスの場合、体積はスモール（1973年）あたりVb = Vas/（（Qtc/Qts）^2-1）です。Thiele-SmallラウドスピーカーのパラメータはIEC 60268-5で標準化されており、DIYエンクロージャー設計の主要な参考資料であるヴァンス・ディッカソンの「ラウドスピーカー・デザイン・クックブック」（第7版）の基礎となっています。-3 dB ポイントは F3 = Fs* (Qtc/Qts) です。< 0.4 suit vented enclosures (extended bass, steep rolloff); Qts 0.4-0.7 suit sealed boxes (controlled transient response); Qts >Thiele/Small の調査によると、Qts 0.7 のドライバーは無限バッフルまたはフリーエアアプリケーションに適しています。最新のシミュレーションソフトウェア (WinISD、Hornresp、REW) では、これらの式をポート損失、ドライバの非直線性、ルームゲインまで拡張しています。
計算例
問題：Fs = 28 Hz、Qts = 0.38、Vas = 85 Lの12インチサブウーファー用の密閉型および通気口付きのエンクロージャーを設計します。
密閉ボックス (バターワース・アライメント、Qtc = 0.707): 1.ボリューム:Vb = 85/ (0.707/0.38) ^2-1) = 85/ (3.46-1) = 85/2.46 = 34.6 L 正味容量 2.システム F3: F3 = 28* (0.707/0.38) = 28*1.86 = 52.1 Hz (-3 dB ポイント) 3.システム Qtc 検証:Qtc = Qts*Sqrt (Vas/Vb + 1) = 0.38*sqrt (85/34.6 + 1) = 0.707 (確認済み) 4.ブレース/ドライバーの排気量に 15% を加算すると、34.6*1.15 = 39.8 L の総内部容積になります。 5.ロールオフ:F3 以下 -12 dB/オクターブ (シール特性)
ベントボックス (準バターワース、B4配置): 1.ボリューム (実験): Vb = 15*Qts^2.87*Vas = 15* (0.38) ^2.87*85 = 15*0.063*85 = 80.3 L 2.ポートチューニング:Fb = 0.42*Qts^-0.9*Fs = 0.42* (0.38) ^-0.9*28 = 0.42*2.35*28 = 27.6 Hz 3.F3のおおよその値:約25 Hz (密閉状態より 1 オクターブ低い) 4.ロールオフ:Fb 以下 -24 dB/オクターブ (ベント特性) 5.ポートの寸法 (円形、直径4インチ): Lv = (23562*D^2)/(Fb^2*Vb) -0.79*D = 15.2 cm
比較:ベント付きは27Hzの深さの拡張が可能ですが、2.3倍のボリュームが必要で、ドライバーの移動を防止するより急な亜音速ロールオフを備えています。
実践的なヒント
- ✓内部ブレース、ドライバー変位、およびダンピング材料について、計算された正味Vbに15〜20％を加えます。完成した箱の容積を正確に測定します。梱包用のピーナッツを詰めたり、取り出して体積を測定したり、内部寸法から構造物を引いたものから計算したりできます。パーツエクスプレスのガイドラインによると、内部容積の不確かさは 5% 未満でなければなりません。
- ✓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（ゆるく梱包したもの）を並べます。これにより、ボックスが「音響的に伸び」、30Lの詰め物を入れたボックスは、詰め物を入れていない状態で35Lのように動作します。このダンピングは、ミッドレンジのカラーリングの原因となる定在波も吸収します。ディカソン社によると、0.5-1ポンド/フィート^3 (8-16 kg/m^3) の充填密度を使用してください。
- ✓通気孔のあるボックスの場合、丸型ポートの場合は Lv = (23562*D^2)/(Fb^2*Vb)-0.73*D (D = 直径 cm、Vb (L)、Fb (ヘルツ)) を使用してポート長を計算します。オープンエンドあたりの 0.73*D エンド補正を含めてください。フレアポート (PSP、プレシジョンポート) は乱流ノイズを6～10 dB低減し、ストレートチューブと比べてチャフ前のSPLが20～ 30% 高くなります。
- ✓構築する前に、WinISD（Windows、最も包括的）、Hornresp（ホーンとバンドパス専門）、REW（測定+基本モデリング）などの無料のシミュレーションソフトウェアで設計を検証してください。ドライバーの T/S パラメーターを入力し、予測応答をターゲットと比較します。Vb と Fb を繰り返し調整して、ルームゲインを考慮して室内応答が最も平坦になるようにします。
よくある間違い
- ✗正味内部容積の代わりにボックス総体積を使用する場合、ドライバーの変位（12インチの場合は0.5〜2 L）、ポートチューブ（0.5〜1 L）、およびブレース（体積の5〜15％）を差し引く必要があります。ボックス全体の容積が50Lの場合、正味容積はわずか42Lで、F3を8～ 10% 上げるとシステムQが変わります。Vance Dickasonのラウドスピーカー・デザイン・クックブックによると、必ず正味容積を指定してください。
- ✗Qtsが高いドライバーに簡略化された式を適用すると、密閉型の場合はQtsが0.7未満、ベント付きの場合はQtsが0.5未満と仮定されます。高QTSドライバに簡略化された式を適用すると、従来のエンクロージャでは密閉型ではQtsが0.7未満、Qts 0.7がピーク応答（Qtc > 1）になると仮定しています。代替アライメントやイコライゼーションを必要とする高QTSドライバーには、シミュレーションソフトウェア (WinISD、Hornresp) が不可欠です。
- ✗ポート速度チェックなしで通気ボックスを構築する-最大偏向時には、乱流ノイズ（「ポートチャフング」）を避けるため、ポートの風速は17 m/s未満に保つ必要があります。500 W 入力で 28 Hz にチューニングされた 80 L の 4 インチポートは 25 m/s を超える場合があるため、ポートの直径を大きくするか、複数のポートを使用してください。Meyer Sound のガイドラインによると、ポートノイズが聞こえない場合は 10 ～ 12 m/s を目標としています。
- ✗小さな部屋のルームゲインは無視します。80 Hz以下の部屋では、壁に対するサブウーファーの配置にもよりますが（境界補強）、部屋では+3～+12 dBのブーストが得られます。室内にF3 = 50 Hzの密閉ボックスでは、コーナー配置で9dBのルームゲインでF3 = 35 Hzを効果的に測定できます。ルームゲインでモデル化するか、室内で測定して正確な応答予測を行います。