吸音材の応用
ノートパソコン、タブレット、オールインワンシステムなど、ほとんどの民生用電子製品では、音響設計がスピーカー筐体の形状やユニット配置位置に制約されます。不適切な筐体形状や制限されたユニット配置は、筐体内部に定在波を発生させ、特定の周波数で応答特性に不具合や干渉を引き起こすことがよくあります。これにより音質が低下します。スピーカーの3D図面とユニット配置を決定した段階で、この問題を事前に予測することが可能です。

本例のキャビネット形状は、製品内部の他の部品を回避するためのものであり、スピーカーユニットの配置位置もこの制約により側面への設置が必須となっている。

シミュレーションモデルを構築し、スピーカーを筐体に実装した際の周波数特性を予測する。

シミュレーション結果から、周波数応答が約800Hz付近で振動していることが確認できます。この周波数応答は4π無障板条件で設定されているため、低音域の音圧はIEC障板上(2π有障板条件)で測定したユニットの周波数応答よりも低くなります。これは、大きな障板が低音域の音波を反射し、標準マイクがそれを捕捉するためです。

定在波が発生する周波数におけるスピーカー内部の音圧分布図を分析すれば、定在波の位置を容易に特定できます。

スピーカー内部に吸音材を追加して定在波を抑制する場合、設置位置はスピーカー内部の定在波周波数における音圧分布図を直接参照できます。

シミュレーション設定では、吸音材の熱容量比(断熱係数)および多孔性パラメータを一般的な値に設定するか、既知の特定パラメータを設定できます。

シミュレーション結果から、吸音材を追加することで定在波が効果的に抑制されることが確認された。

シミュレーション結果の周波数応答からも、定在波による故障や干渉が平滑化されたことが確認できる。定在波が発生するスピーカーに吸音材を挿入すると、抑制(より正確には定在波の減衰)に加え、スピーカー内部の空気のコンプライアンスが増加する。これは実質的に有効音響容積を増加させるため、ユニットを箱に収めた後の共振周波数を延伸し、低音域の音質を向上させる。
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