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スピーカーのインピューダンスってテスターでは計測不可能ですか?

tig********さん

2009/5/1822:09:19

スピーカーのインピューダンスってテスターでは計測不可能ですか?

まずは機械科出身のボクの乏しい工学知識からお伝えします。間違ってたら突っ込んでください。

えーと、テスターは計測できるのは直流抵抗。
でもインピューダンスは交流だし、スピーカーの中に入ってるコイルは交流電流を通しにくくする性質がある。
だから、テスターでスピーカーの抵抗値を測ったところで、正確な数値は出てこない。
そーゆう事ですよね?

しかし、ボクの持ってるセレッションの8ΩRMS75Wのスピーカーの抵抗値をテスターで計測したところ、7.6Ωと検出されました。
これって結構8Ωと近い数値ですよね。
だから、正確な数値はともかく、だいたいの数値は計測できると考えてたのですが・・
「いや。同じインピューダンスであったとしても、直流抵抗値はスピーカーの許容電力によって大きく変る」
っという、ご指摘をいただきました。

確かに許容入力が変るということは、導線の太さとかも変るでしょうし
言われてみればそうなのですが、実際に計測した結果が偶然だとも思いがたい。
スピーカーのコイルって、それほどぐるぐる巻きってわけじゃないし、8Ωとか16Ωとかって抵抗値としても微妙ですよね。
って事は、許容電力が変っても、テスターで測った値とそう大きくは変らないのでは無いか?
・・・・・とも思うわけです。
もちろん、許容電力が2Wと1000Wじゃ変るでしょうけど、50W~200Wぐらいの範囲ならそれほど変りませんよね?
そのあたり、いかがなもんでしょうか?
詳しい方はよろしくお願いします。

補足解りやすい回答ありがとうございます。お時間があればもう少しお付き合いください。
ボクが計測したスピーカーは、単発の楽器用で周波数レンジが狭くてフラットじゃないんですが、
そういう場合は周波数による定格インピューダンスからのブレというのは少なくなりますよね?
また、真空管+出力トランスを使ったアンプを想定したSPは、
トランスなどへの保安面も考慮して、直流抵抗値を大きめに造ってあるとも考えられますか?

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kom********さん

編集あり2009/5/1917:09:44

カタログスペックには最も電流が流れ易く、大きなエネルギーを必要とするためにアンプへの負担が大きい、低音域での最小値を表示します。これを定格インピーダンスと呼びます、
直流抵抗よりチョットだけ大きい値です、あなたが測定した抵抗値はほぼ公称インピーダンスに近い値です。

下の参考サイト(JBL)の一部をコピペです。

http://www.harman-japan.co.jp/enjoy/tech/jbl_05.html

質問した人からのコメント

2009/5/21 00:49:49

降参 どうやら公称インピューンスは低音域での最低値を示すってのが正解みたいで、
この方をBAにさせていただきますが、他の方からも回答も大変参考になりました。
まだまだ不明な点はありますが、自分なりに勉強していきたいと思います。
みなさんありがとうございましたm(_)m

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ヨコヤマさん

2009/5/1916:37:51

だいぶ前にも同様な質問があり、書いたのですが
一般的なスピーカー(ダイナミックスピーカー)の
ボイスコイルインピーダンスは、1KHzの正弦波で測定することになっています
従って、テスターだけでは測定は難しいように思います

実際にテスターの直流レンジ測定すると、直流Rは
数オーム以下のハズです。7.6Ωは大きすぎで
測定上の問題なのか、途中で何か回路素子が入っているのかは?です

また、許容入力の大きなスピーカー程 ボイスコイルは大きく太くする必要がありますから
直流Rは下がります。

さらに、駆動アンプとボイスコイルインピーダンスの関係ですが
オーデイオ用のアンプであれば、出力インピーダンスは
ボイスコイルインピーダンスの1/10以下です
この値をダンピングファクターといいます
この値が大きいほど、音の切れが良くなります
また、べつの表記をしますと
アンプから見てスピーカーを定電圧駆動するために
駆動側の出力インピーダンスは十分に低い必要があります

出力アンプの種類ですが
真空管+出力トランス(懐かしい! :捨てられなくて、まだ物置に2台くらいあるハズ)
トランジスターアンプでも、直流抵抗的に差をつけるようなことは無いと思います

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nura-rihyonさん

編集あり2009/5/1905:49:39

スピーカのインピーダンスは、先の回答にあるように、単純な電気回路のインピーダンスではなくてコーンの機械的な動きまで反映されたものなので簡単じゃないんですが、、
公称インピーダンスは最初の共振点(インピーダンス最低の点)を示すものだったような
そうなら、この点ではインピーダンスは巻き線の抵抗+機械的な損失を表すもの+放射抵抗(音として放出される分)になってて、放射抵抗はそれほど大きくない(スピーカのエネルギー変換効率はそんなには高くない)ので、公称インピーダンスと巻き線抵抗がほぼ一致する、というのは案外ありえそうな

ts_********さん

2009/5/1823:45:38

通常のフルレンジのスピーカでは、おっしゃる通り巻き数も少ないし、コイルから見た磁気回路が閉回路とは言い難い構成であることに起因して、インダクタンスはそれほど大きくありません。

増してや、低い周波数でのωL成分は(角速度ωは周波数に比例するため)、直流抵抗成分と比べかなり低いです。もちろん、スピーカによる違いはあるでしょうが、一般的な交流機器のように、インピーダンスのほとんどがωL成分、と言うわけではないのです。

実際に、スピーカのインピーダンスをアナライザなどで計測すると、低い周波数でも複雑な『山谷』がありますがこれは、振動板の機械的な振動特性なども影響しているためです。

これは裏を返すと、設計上、低周波でのスピーカのインピーダンスは直流抵抗で確保しておくべきであり、ωL成分なんてアテにしていたら、『谷』の部分(インピーダンスが低い周波数域)でアンプとのインピーダンスマッチがとれなくなってしまう、と言うことです。

スピーカの入力インピーダンスはアンプの出力インピーダンスに比べてある程度以上の値でなければ、アンプの増幅器としての機能が発揮できないからです。どのようなアンプにつながれるか分らないスピーカにとっては重要な問題です。



スピーカの許容入力は、ほとんど、発熱によるコイルの許容温度で決まります。つまり、コイルの直流抵抗が同じなら、放熱特性、耐熱性によって決まります。

例えば、太い巻き線を使えば表面積も増え、放熱量が増えて大電流を流せる、という具合です。また細い線でも径の大きな筒に巻けば、見かけ上の放熱面積は増えます。さらに巻き筒や導線の耐熱温度は、コイルの抵抗と何の関係もありません。

よって、直流抵抗値とスピーカーの許容電力の間に比例や反比例などといった関係は存在しないはずです。


蛇足
周波数が高くなると、ωL成分も大きくなますが、一方で、高い周波数での大入力は少ないのが現実です。これは、周波数が高くなるにつれて同じ振幅でも音(振動)のエネルギーが大きくなるためです。

高温用のツイータの振動版が、低音用のウーハのように目で見える程度の振幅で振動しないのはこのためです。よって、通常のフルレンジのスピーカでは周波数の高い領域での許容電力はあまり考えなくて良いのです。

uoc********さん

編集あり2009/5/1823:09:44

スピーカーのヴォイスコイルは、わざと細い線を巻いて、直流抵抗を大きくしてあります。

スピーカーのインピーダンスが純粋なコイルのインダクタンス分だけからなるとすると……

1. インピーダンスが周波数に比例します
音声信号は 20~20kHz と 1000 倍にもわたるので、20Hz で 8Ω になるようにコイルを巻くと、20kHz では 8000Ω になってしまいます。そうなれば高音ほど小さくなります。また、もし 20kHz で 8Ω になるようにすれば、こんどは 20Hz で 0.008Ω ……銅線をつかう限りそこまで小さくはなりませんが、0.1Ω くらいになってしまい、アンプが焼けます。

2. 周波数特性があばれます
ウーファーとトウィーターとに信号を分けるネットワークなどのコンデンサーと、スピーカーのコイルとが共振し、特定の周波数で音が強まる/弱まるなどの問題を生じます。

3. スピーカーが焼けやすくなります
純粋なコイルということは直流抵抗がほとんど 0Ω ということで、もしアンプが異常動作して直流を出力した場合、大電流が流れてスピーカーかアンプか、それともコンセントから出火します。アンプかスピーカーユニット内蔵の保護フューズが切れるまでの 1 秒ほどの間でも耐えてくれれば安全性が増すわけです。それにはスピーカーの直流抵抗がある程度あった方が有利です。

その他にも理由はあるでしょうが、主に以上のことで、スピーカーのヴォイスコイルはわざと細い線で巻かれており、コイルの大きさの割には直流抵抗が大きい。普通、公称インピーダンスの 50~80% 程度あります。おつかいのスピーカーユニットの場合はかなり大きいですね。普通は 4~6Ω 程度。

もちろんコイルですから、交流インピーダンスは直流抵抗より大きい。さらに交流信号が音となって放出されますから、エネルギーの消費があり、それは電気的には抵抗値の増大として現れます。直流抵抗と合わせて音声信号 20~20kHz の範囲ではほぼ 8Ω (他に 4Ω だったり 16Ω だったり 32Ω だったり) ということなのですが……それはあくまでも “公称” 値であって、実際に計ると周波数によって変動し、5~20Ω くらいの値をとります。アンプはこの範囲の負荷に対応しなければなりません(ま、適当に対応しています)。スピーカーのインピーダンスの周波数特性を計っても再生音の周波数特性は判りませんので、防音室でスピーカーにマイクを向けて音圧レヴェルを計ったりします。

並のテスターだけをつかってスピーカーの交流インピーダンスは計れませんし、上記の理由から、一点だけ計っても意味がありませんね。少し工夫すれば計れますけどね。

【P.S.】
スピーカーの許容電力と直流抵抗の関係か。気にしたことがないのでわかりません。傾向はあるかもしれませんが品種ごとの差の方が大きいようにおもいます。磁石の強さ、コーン紙の抵抗(機械的な抵抗)、再生周波数範囲、周波数特性、インピーダンス特性、音質(聴いた感じ)、などを考慮しながら試行錯誤的に決めているとおもわれるので、公式のようなものは見たことがありません(メイカーにはノウハウがあるでしょうが)。きっと品種ごとに違うでしょう。

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