全指向性音源の技術的課題

スピーカの指向性

建築音響や室内音響の音源の基本要件は、音響指向性です。周波数の関数として表した任意方向の平均音圧からの最大偏差は、ISO 140 (建築音響) および ISO 3382-1 (室内音響) で規定されています。

それぞれの規格で制限値が異なり、ISO 3382-1 は ISO 140 よりもやや厳格です。

ISO 3382 に準拠した4292-L型オムニパワー音源の指向性:30°アークのグライディングの平均値からの最大偏差。上側と下側の曲線は ISO 3382 の公差です。

音源の指向性は、主として筐体の形状、さらに程度は低いがスピーカによって決まります。最も均一な形状は、正四面体、立方体、八面体、十二面体などの正多面体、あるいは二十・十二面体のようなプラトニックソリッドです。

十二面体スピーカ構成

12の 面を持つ正十二面体は、ISO 規格の指向性要件によく適合しています。正十二面体の親戚として二十・十二面体があります。これは12個の五角面と20個の三角面があります。これらの小さな三角面は全体の外径を小さくして、コネクタ、グリップ、ネジ穴、ゴム脚のためのスペースを提供することができるため、より人間工学的で美しい装置を実現しました。十二面体よりも構成は難しくなりますが、これらの利点から4292-L型では二十・十二面体を選択しました。

グリップ

ゴム足

取り付け穴

スピーカ周波数範囲

ISO 140 では、1/3 オクターブ帯域で最低限必要な周波数範囲は 100 Hz ～ 3150 Hz で、オプションで両端を 50 Hz および 5000 Hz まで拡張できます。ISO 3382-1 で最低限必要な周波数範囲は 125 Hz ～ 4 kHz の全オクターブ帯域で、音声伝送指標 (STI) 測定には 8 kHz のフルオクターブ帯域も必要です。その結果、これらすべての規格とアプリケーションに対応できる周波数範囲は、1/3オクターブ帯域で50 Hz～10 kHzです。これを実現するため、音源は広帯域スピーカが必要です。低周波数用のウーファーを追加すると便利な場合がありますが、音源が複雑になり同心円になりません。12個の広帯域スピーカで全範囲をカバーするのが好ましい選択肢です。

W 130 SN： Visaton GmbHとの共同開発によるスピーカーです。

ISO 140 では、スペクトルの範囲に加えて、所定の音源室で、隣接する 1/3 オクターブバンドのレベル差が 6 dB を超えてはならないことも規定しています。この要件は、部屋自体の音響特性にも依存するため、音源だけでは保証できません。そのため、音源信号のイコライズが必要になる場合があります。

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2734型パワーアンプ

ブリュエル・ケアーの2734型パワーアンプの「eq」ノイズ信号は、4292-L型用に「プリイコライズ」されており、隣接する帯域間のレベル差が実測で6dBを超えてしまう可能性を最小限に抑えています。

安定性の向上

どの規格にも規定されていませんが、出力レベルとスペクトルの経時的な安定性は非常に重要な特性であり、見過ごされがちです。4292-L型 全指向性音源は、スペクトルと出力レベルの変化を最小限に抑えながら、長時間の高出力に対応することができます。

冷却性能は、個々のスピーカ設計と音源筐体の構造の両方によって決まります。全指向性音源には、このアプリケーション専用に開発されたスピーカが搭載されています。このスピーカに使用されている軽量のネオジム磁石は、従来の強磁性体よりもはるかに小さいため、熱を放射する表面積がはるかに小さくなっています。この問題を解決するためにヒートシンクが追加され、スピーカの重量は従来の設計よりも大幅に低く抑えられています。また、ボイスコイル周辺の空気の流れを改善するフェイズプラグの採用により、自冷能力を向上させました。

最終的にスピーカーから放射される熱は環境に届かなければならず、筐体の内部から外部に熱エネルギーを放出するには金属製の筐体が不可欠です。重量と熱伝導を最適化するために4292-L型はアルミニウムを使用しています。

全指向性音源の最初の設計により、スピーカメーカーでさえ驚いた興味深い現象が明らかになりました。その出来栄えは、完全気密な筐体がいくつかあるほどでした。筐体内の空気が熱くなると、内部の空気圧も上昇しました。これにより、ダイヤフラムの動きが制限され、ボイスコイルの自然冷却量が減少しました。高出力になるとすぐに温度が上がってしまい、ボイスコイルの焼損だけで停止してしまいます！このことから、ソースの内側と外側の圧力を均等にするための小さな通気孔が追加されました。

コネクタ上部に通気孔を設けた取り付けピース

遮音測定

遮音測定では、一般的に受音室の暗騒音レベルを十分に上回る音圧レベルを確保するために、非常に高い出力レベルが望まれます。これにより、スピーカに大きな負担がかかり、周囲との熱平衡に達するか、スピーカーのボイスコイルが溶けるまで加熱されます。

効率的な冷却により、ボイスコイルの初期加熱後、スピーカができるだけ早く熱平衡に達するようにします。ボイスコイルの電気抵抗は温度とともに上昇し、音源の音響出力が低下します。このいわゆるコンプレッションは非常に早く（通常ハイパワー信号を印加してから10秒以内に）発生し、その時点で出力レベルが約 0.1 dB 低下することがあります。ボイスコイルは熱平衡に達するまで熱が上がり続けるため、特に測定中の出力パワーの低下は最小限に抑える必要があります。

 

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メンテナンスについて

他の計測機器と同様に、新品時に音源が仕様どおりに機能することだけでなく、長年使用した後も音源が動作し続けることも重要です。そのために、ブリュエル・ケアーは4292-L型の認証サービスを提供しています。認証プロセスでは、まず音源に通常の製造テストが行われ、必要な修理を行います。その後、独立した研究所で計測され、仕様に準拠しているかどうかがチェックされます。