分割振動

質問

スピーカーの分割振動ってなんですか？これはどのスピーカーでも発生するのですか？

回答No.3

cqw32653 · ベストアンサー

>スピーカーの分割振動ってなんですか？

詳しく説明すると難しくなってしまうので端的に説明すると、スピーカーの振動板がまるでいくつにも分割されているかのように、たわみながら振動している様子が”分割振動”と呼ばれます。

比喩として、真円の池の中心に石を落として、波紋が周囲に拡がる様子をイメージしてください。これが無限に拡がっていくだけならば問題はないのです。しかし、有限の大きさを持っている振動板の端反射が生じます。

池に拡がっていく波紋は無限に拡がるのではなく、池の外周に反射して、再び池の中心へ戻ってきます。池の外周へ拡がっていく進行波と、池の外周から跳ね返ってくる反射波が干渉しあって、池には「定在波」と呼べるような波の高低が生まれます。

スピーカーの振動板にも、この池に投げ込んだ石や波と似たような状況が起こります。この場合、池は振動板であり、”石”は駆動点であるボイスコイルに該当します。

さらにスピーカーの振動板は、この池の波紋のように綺麗な振動波ばかりではなく、まるでポテトチップのように複雑な振動モードを持って目茶苦茶なたわみ方をします。

この分割振動がどの周波数から開始されるのか、それは振動板の半径（直径）、それから素材の音速によってほぼ決まります。低い周波数では生じず、高い周波数で生じます。
例えば、ウーファーは非常に低い周波数から分割振動を始めますし、トゥイーターは比較的高い周波数で分割振動を生じるように出来ています。
なぜ、マルチウェイにする必要があるのか。（指向性も理由のひとつですが）ほぼこの分割振動を理由として、何個ものスピーカーを使ったマルチウェイシステムが必要になっているのです。

分割振動を生じている帯域では、周波数特性にまずディップ、続いてピークが産まれ、さらにその周波数帯では位相特性も目茶苦茶になります。
ある周波数では振動板が出っ張ったり引っ込んだりしている部位があるために、ディップが生じたり、逆に強調しあって強烈なピークを生んだりします。少し難しいですか？

>これはどのスピーカーでも発生するのですか？

はい。

どんなに剛体な振動板であろうとも、素材には音速というものがあり、また有限の振動板半径を持っています。そうである以上は、一定の周波数に達すると、そのスピーカーは必ず分割振動が生じます。

ただし分割振動帯域が可聴帯域よりもずっと高い周波数で生じている場合には問題が無いと言っても良いでしょう。なにせ、聴こえないのですから、問題にはなりません。例えばトゥイーターにベリリウム、ボロン、ダイヤモンドなどの非常に音速の速い素材を使うのは、この分割振動の帯域を「聞こえない周波数」まで追いやるのが目的なのです。

ウーファーやスコーカーの分割振動は一般にネットワークによって遮断して聞こえないようにしますが、これは容易な事ではありません。

紙やソフトドームのように音速の低い、柔らかめの素材では、分割振動が低い周波数から始まってしまいます。しかし、そのかわりに分割振動が「
散って」大きなディップやピークが生じにくくなるというメリットもあります。

複合素材では、ピークやディップを目立たなくできるケースもありますが、そのかわり振動モードはより複雑となります。

というわけで、スピーカーの振動板の素材、それから口径に色々なものがあるのは、その設計的な「狙い」によって分割振動への考え方に違いがあるためです。

剛体な振動板を使うと、概してクロスオーバーネットワークの設計も難しくなります。

一例として、この「切れ目の入ったウーファー」を見てください。
このウーファーはわざと分割振動を助長して周波数特性のピークやディップを「散らす」目的として、振動板へ切れ目を入れています。

http://www.madisound.com/cgi-bin/index.cgi?cart_id=6510673.11311&pid=1160

結果、このウーファーの高域共振はあまり目立ちませんが、それが「良いこと」であるかどうかは何とも言えません。

お礼

詳しい説明ありがとうございます。冒頭の「詳しく説明すると難しくなってしまうので端的に説明すると、スピーカーの振動板がまるでいくつにも分割されているかのように、たわみながら振動している様子が”分割振動”と呼ばれます。」がとても分かりやすかったです。

回答No.2

ASIMOV

＞フルレンジでは高音が出た時に瞬間的に振動版がゆがんでいるという事でしょうか

極端な例ですが
なわとびの紐の一端を固定し、別の端を持って、ゆっくり左右に動かした場合
ひもは、全体が同じ方向に動きますが、早く左右に動かすと、手前から向こうに向かって、波型に進んでいきます
この様なことが振動板の中心から外側に向かって起きている訳です

お礼

分かりやすい説明ありがとうございました。分割振動がどういう事か分かりました。。

回答No.1

ASIMOV

＞スピーカーの分割振動ってなんですか

文章で伝えるのは難しいのですが
コーン型のスピーカーをイメージしてください
コーンは、中心部に有るボイスコイルで駆動されます
周波数が低い（低音）場合は、中心部と、周辺部（エッジの近く）は、同じに動きますが、周波数が高い（高音）場合は、中心部の早い動きに周辺部が付いて行けなくて、遅れが出たり、逆位相で動いたりという現象が起きます
これが、分割振動です

＞これはどのスピーカーでも発生するのですか

原理上、振動板が剛体であれば、発生しませんが、ほとんどのスピーカーで、大なり小なり発生している思われます

特に、シングルコーンのフルレンジスピーカーでは、この分割振動を積極的に利用して、高音を出しています

お礼

回答ありがとうございます。中心部の早い動きに周辺部が付いて行けないというのはつまり、フルレンジでは高音が出た時に瞬間的に振動版がゆがんでいるという事でしょうか？