Speaker Impedance Measurement System version 2

インピーダンス直読測定システム ver. 2測定方法

このページではこれまで製作した機器の写真や設計情報を公開しています

• 必要機材の準備

• システムの接続構成：
  (System Connection Diagram of ver. 2 Speaker Impedance Measurement System)
  
  
  

• WIndows PC：

• USBオーディオインタフェース：

• 測定用Ｖ−Ｉコンバーター基板：

• ソフトウェア：

• WaveGene

• WaveGene用ユーザー波形ファイル

• WaveSpectra

• セットアップ
  

• ソフトウェアのインストール：

• 接続：

下の絵のように接続します。

• 動作チェック

• WaveGene〜スピーカーの動作チェック：

起動したらまず一番右のボタンを押して使用するオーディオデバイスを選びます。



次に下画像のようにWaveGeneをサイン波出力ににしてスピーカーから歪まずに正弦波が聞こえるかどうかチェックします。

問題なければ結構な音量でスピーカーが「ポー」と澄んだ音が聞こえると思います、ツイターの場合は5kHzとかのもっと高い周波数に設定してください。

• スピーカー〜WaveSpectraの動作チェック：

接続したスピーカーに向かって叫ぶとWaveSpectra上にその声のスペク トラムが重ねて表示される事で動作しているのを確認します。

• ソフトウェアの設定：

ここまでの動作チェックができたら次のように設定をします。

• WaveSpectraの設定

Wave表示の縦軸の倍率を「x１」にすることで波形の上下のクリップとADCのオーバーロード点を一致させて常にチェックできるようにします、横軸は波 形が適当に見やすい倍率に設定してください、

縦軸のスケールは、当然ながらリニアのほうが正確にインピーダンスが読めるのですが、使用しているオーディオインタフェースの入力感度やDACの出力レ ベルによって結果が表示される位置が大きく違ってくるので、見失わないようにこの段階では仮でdBスケールに設定しておきます。

測定ポイント数は多いほうが周波数の分解能が高くなりますが、同時に特定帯域ごとの信号レベルも小さくなってしまうので、ここでは両者の妥協点をとって 64k点をFFT解析します、測定ノイズ信号波形の繰り返し周期とFFTの窓のサイズを一致させるので窓関数は「なし(矩形)」でOKです。
スイープサイン波形で測定する場合でタイミングが合わないときはFlatTop窓が適しています。

再生側は使いませんが、念のためWaveGeneで設定したのと同じサンプリングレートとフォーマットを設定します。
もしデバイスが対応しているのであれば16bitより24bitフォーマットを積極的に選択しましょう。
一般にドライバーは下段のものほど忠実に読めるようになります。

• WaveGeneの設定

測定にはサイン波スイープか繰り返しノイズ波形を使用します。


ここではWaveGeneでユーザー波形でFFTのポイント数65,536に対応したFLATNOISE_065536.WAVを選択します。　これで周 波数分解能が1Hz以下(44100÷65536＝約0.673Hz)の解析環境が整います。

• 設定の確認：

ソフトの初期設定ができたらWaveSpectraの赤丸ボタンを押して解析を 開始し、WaveGeneの三角形の再生ボタンを押してユーザー波形を出力させます。　うまく動作していれば以下のようなスペクトラム分布 が見 えると思います。
（バスレフ型スピーカーの場合）

• 測定値の校正：

このままでもWaveSpectraのカーソールを駆使してピーク周波数の読み 取りとかできるので例えばバスレフ箱の共振周波数とかは判りますが、ユニットのインピーダンス補正を行うZobelを決めるための値を調べたり、正確な カットオフ周波数を持つパッシブネットワークを設計したりするためには、どうしてもインピーダンスの絶対値を読める「測定器」として動作をさせる必要があ ります。　有効な測定値を得るためには「校正」と呼ばれる作業が必要です。　本機ではスピーカーの代わりに10Ωの抵抗を接続して簡単に校正ができるよう に考えてあります。　やり方はスピーカーを測定用のターミナルから外してプッシュボタンを押しながら10Ω抵抗で測定します、このときの WaveSpectraの縦軸表示をリニアのスケールに切替えてインピーダンス値を直読し易いようにします。

　リニアスケール画面の縦軸内にFFT波形が表示されるように「倍率」を設定します、　抵抗は周波数に関わらず常に一定の値 （＝10Ω）なので見たい周波数付近で波形が表示される位置を「倍率」の設定によって合わせればOKです。　 残念ながらこの「倍率」プルダウンメニューは任意の値にはできず飛び飛びの値しか選べないので、近い倍率を選んだらWaveGene側の出力レベルを微調 整してちょうど抵抗値の１０倍とか１００倍に波形の縦軸目盛りが表示されるようにします。

後から気づいたのですが、１０Ωの抵抗測定はプッシュボタンよりもトグルSWで切 り替える方式にしたほうが繋いだままで校正操作ができてラクなので暇を見つけて改良したいと思っています。

• 測定例