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2019年1月 5日 (土)

ジオン公国を彷彿とさせる

 昨日ニュースとして広く報道されておりましたが、中華人民共和国の無人探査機が月の裏側に着陸しました。

中国の探査機、世界初「月の裏側」着陸 米との競争激化

1/3(木) 13:41配信 朝日新聞デジタル
中国の探査機、世界初「月の裏側」着陸 米との競争激化
中国最大の航空ショー「中国国際航空宇宙博覧会」で展示された嫦娥4号の模型=2018年11月6日、中国広東省珠海、益満雄一郎撮影
 中国の無人月探査機「嫦娥(じょうが)4号」が3日午前10時26分(日本時間同11時26分)、世界で初めて月の裏側に着陸した。国営の中国国際テレビ(CGTN)がツイッターで伝えた。月の裏側は地球から直接見えず、地下構造などに未解明な点が多い。中国には将来の資源開発などで優位に立つ思惑があるとされ、宇宙開発でも米国との覇権争いが激化しそうだ。
 着陸した地点は、月の裏側の南極付近。嫦娥4号に搭載されている探査車が周辺を走行し、地形や地下構造、埋蔵されている鉱物などを詳しく調べる予定。
 月の裏側は、表側と比べてクレーターによる起伏が多く、地殻も表側と比べて厚い特徴があるが、詳しくわかっていない。嫦娥4号が実際に着陸して調査することで、月の成り立ちなどについて新たな知見が得られる可能性がある。
ソースはこちら
 
 月は地球を回る公転速度と自転速度が一致しているために、常に地球に対して同一の面を向けています。そのために地球から見えない方が「裏側」と呼ばれているわけです。月の表面は、白っぽく見える「陸」と黒っぽく見える「海」に分かれています。「海」は玄武岩から成り、「陸」は斜長岩(ほとんど斜長石から成る地球には小規模にしか存在しない岩石)からできています。月の表面は、「陸」と「海」が模様をなし、昔からウサギの餅つきだとか、女性の顔なんかに見立てられてきました。
 裏面になると、ほとんどが「陸」からなり「海」がほとんど見られないという違いがあります。中国の探査船が着陸したところは、マントルまで達していると見られる巨大クレーターの底であり、月の形成史の解明など、学術的な成果が期待されるところではあります。
 
 今回、中華人民共和国単独の事業ということで、気がかりなのは、軍事拠点化するのでないかという懸念があります。また、軍事拠点化とまでいかなくても、経済的に圧倒的に有利な地点を占拠されてしまうのではないかとも心配されます。
 月面の土地は宇宙条約によって領有することはできないことになっていますが、施設を作ってしまえば事実上占用できます。宇宙条約は、月のある特定の地点が占用されても、そのほかに広大な土地が空いているので後発の国も不利にはならないという思想らしいのですが、特に有利な地点を先に押さえられてしまうことのなると事情は変わってきます。
 
 今回、探査船が着陸した場所について見てみると、南極近くの巨大クレーターの底ということで、常時太陽光が当たる場所(月面では一部にしかない)が近くにあり(温度調節や発電が容易)、氷の存在が指摘されている(採掘により水を得ることができる可能性がある)場所であり、将来的な基地の候補としては極めて価値が高い位置を狙っている模様です。
 
 月の裏側ということで、地球とは直接通信ができません。月の裏側と通信するためには、中継局が必要となります。これについては、昨年後半から一部でニュースとなっていましたが、月の裏側の宇宙空間(地球から見て月の裏面の更に向こうにある空間)に中継する施設を作っていました。このような施設は中国だけが持っており、今のところ、月の裏側での行動は中国しかわからない状況となりそうです。
 
 月の裏側の宇宙空間と言えば、「ガンダム」の世界ではサイド3:ジオン公国がある場所です。このままジオン公国やグラナダ(ガンダムに登場する月の裏面にある都市)が誕生するのでは、なんて危惧も、あながち夢想とは言えないのではないか、なんて思ったりします。


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2018年12月12日 (水)

電流が伝わる仕組み(ケーブル妄想6)

 電流の流れる仕組みについては、単に電圧がかかると電流が流れるという単純な説明から量子力学に突っ込んだものまでいろいろなレベルでの説明があります。

 電気が伝わる速さに着目し、例えば電池と電球がつながった回路でスイッチを入れるとすぐに電球が点くことの説明として、こんな感じのものがあります。

 電流の実体である自由電子の平均移動速度は電子の電荷と流れる電流から計算すると非常に遅く、mm/s以下のオーダーです。ですので、電池やスイッチのところから電子が電球等のところまで移動しようとすると数分~数十分オーダーの時間がかかってしまい、現実と合いません。

 そこで、例えば中に水の詰まったホースの片方を蛇口につないで水を出すと、蛇口から出た水がホース内の蛇口に近い部分の水を押し、その水がさらに隣の水を押し、次々に押し出していくことによって、ホースの先からすぐに水が出るというモデルで説明される場合があります。これをトコロテンモデルといいます。

 しかし、トコロテンモデルを考えて、電子が隣の電子を次々と玉突きで押していくと考えたとしても、それでは電流が流れる速さは音速となり、mm/sオーダーよりは早いですが、実際に電流が伝わる速さには遠く及びません。したがって、トコロテンモデルは場合によっては比喩として有効な場面があるかもしれませんが、電流が流れる仕組みの理解としては間違っています。


 そこで、電流が伝わる速さを説明するためには、スイッチを入れた瞬間に、電子を動かす指令・情報が伝わると考える必要があります。光子が伝える電磁場によって電子が力を受け、電流が生じるのです。


 ちょっと文章がへたくそですが、ここで説明が完了します。

 しかし、ケーブルの振動によってオーディオの音質が変化することを知っているオーディオマニアの私としては、大きな疑問を感じます。もちろん、電磁場によって電流が生じることに異議があるわけではありません。湧き上がる疑問は

 では、電子はトコロテン式の運動をしないのか?

というものです。

 つまり、電場からの力ではなく、撃力のようなニュートン力学的な力によってケーブルのある部分の電子を運動させたとき、その運動が隣接区間の電子にトコロテン式に伝わっていくのではないかということを考えます。もしそうなら、音速で電子が移動していくことになりますが、どうでしょうか?もっとも、自由電子の挙動は気体分子とは違うので、もしかしたら的外れな妄想なのかもしれません。

 しかし、前回も書きましたが導線をつくる金属イオンの方は間違いなくトコロテン式の運動をします(固体中の音波・縦振動)。このことによる自由電子への影響はあるに違いありません(これがコリジョンードラッグ効果?)。これも、振動と電圧の変換現象の一部を担っているのではないか、疑っています。


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2018年12月 4日 (火)

電気抵抗の原因について(ケーブル妄想5)

 ケーブルによる音質変化について、妄想を続けます。

 「電気抵抗が生ずる原因」については解明されており、その解説も、容易に探すことができます。ネットで検索するなら「超伝導」を絡めた語句で検索したほうが電気抵抗に関するわかりやすい解説が見つかると思います。超伝導現象を理解するためには電気抵抗が生じる機構を理解することが必要であるからです。

 結晶格子のランダムな熱振動により正の電荷をもった金属イオンがランダムに振動し、それによって電圧の方向に加速しようとする自由電子の運動をランダムに乱すという機構が電気抵抗の原因とされています。そのほかに、不純物や格子欠陥による電子の散乱も電気抵抗の原因となりますが、常温の電線の場合は前者の熱振動が主要な原因となります。

 こういった解説はたくさん書かれています。そのような解説を読むと話はここで完結したり、超伝導が起きる機構についての説明に続いたり、電気に関する別の解説に移ったりします。

 ここで、私は、ケーブルの振動によってオーディオの音質が変化することを知っている者として、このような解説を読むと次のような疑問を感じます。

 では、結晶格子(金属イオン)がランダムではなく、規則的に振動したらどうなるのか?

もちろん、ランダムな熱振動をしないという意味ではありません。ランダムな熱振動をしつつ、ランダムな振動による平均位置が規則的に振動するという意味です。

 ケーブルが機械的に縦振動している状態とは、結晶格子が規則的にし移動している状態であり、振動すなわち音波であるため、結晶格子の振動波形は、ケーブルを伝わっている音の波形によって振動していることになります。これは電気的にはどういうことになるのでしょうか。

 こう考えてくると、オームの法則などの電気に関する法則にも隠れた前提条件があるのではないかと思えてきます。

 「電線等を構成する金属等の結晶格子はランダムな熱振動のみを行う」

という条件です。

 まあ、もちろん裏付けのない話であってケーブルの機械的振動による結晶格子の規則的な運動など定量的には問題にならないのかもしれません。その意味では私の妄想の域を出ない話ではあります。

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2018年11月28日 (水)

ケーブルで音が変わる理由 追加妄想4

 ケーブルが振動によって発電するかどうか、前回に引き続き妄想を続けます。

 ケーブルが振動(縦振動)している状態とは、ケーブル内の一部分が圧縮され密度が高い状態になり、その隣接部分は引張して低い状態となり、密度の高い部分と低い部分が波動を形成してケーブル延長方向に移動していく状態です。電圧によっては振動しそうに思えないケーブルですが、外部から力を加えれば容易に振動します。

ケーブルを構成する導線は銅や銀からできていますが、導線の密度の高い状態とは構成する金属イオン(銅のケーブルならば銅イオン)が振動のない状態よりも密集している状態です。
 力によってケーブルが縦振動を始める場合、自由電子とイオン双方が力の影響を受けるのでしょうが、両者の挙動は同じではないだろうと思います。仮に、自由電子の密度を一定とした場合、ケーブル内でイオンの密度が高い部分は電位が高くなり、イオンの密度が低い部分は電位が低くなります。
 これらの電位が高い部分と隣接する電位が低い部分がケーブル延長方向に移動していき、波動を形成します。このとき、電位が高い部分と低い部分の間に起電力を生じそうに思えます。

 機器側からみると電位また、の変動がケーブルから波動となって入ってくるので、交流電圧が入ってくるように見えるのではないでしょうか。また、振動とはすなわち音波であるため、ケーブルが鳴いている音が電圧波形として入ってくるのではないか・・・なんて妄想も膨らみます。

 このような妄想が本当だとすると、ケーブルには電場によって引き起こされる光速で伝わる電流のほかに、音速で伝わるもう一つの電流が流れているということになりますが、果たしてどうでしょうか。

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2018年11月27日 (火)

ケーブルで音が変わる理由 追加妄想3

 オーディオにおいて、ケーブルの交換によって音が変わる大きな原因は、ケーブルを伝わる縦振動(音波)がケーブルの種類によって変化することであると考えています。振動の発生源としてはコンデンサーやコイル、発振器が電圧によって振動することが考えられ、また、ケーブルを伝わった振動が音に影響する機構としてはコンデンサーやコイル、発振器が振動によって発電することが考えられます。

 電気的な性質以外でケーブルによって音が変わる理由としてはこれで十分に説明できると思いますが、さらに、ケーブル内では振動(音波・圧力)と電圧を変換する現象は起きているのかどうか、前回に続き、妄想していきたいと思います。今回は、ケーブルの振動(圧力・音波)により起電力を生じるかどうかについて考えます。

 なお、私の文章では「振動(音波・圧力)」や「縦振動(音波)」のように「振動」と「圧力(または応力)」と「音波」という用語は並べて書いていますが、3者は同一のものであり、周波数や文章の目的・内容によって使い分けられています。

 振動(圧力・音波)から電圧を生じる機構としては、まず、圧電性が挙げられます。これは、物質に圧力をかけたときに、結晶構造の非対称性に起因して電圧を発生する現象です。ケーブルの導線を構成する金・銀・銅には圧電性がありません。皮膜を構成する物質については多少の圧電物質があることが分かりましたが、それ以外の材料については調べられませんでした。圧電性に関する研究資料は、センサーなどに応用できそうな、強い圧電性を示す物質に偏っているためであるようです。このことについてはあるいは良く知っている専門家に聞けばわかるのかもしれません。おそらくはケーブル皮膜に使われる材料には強い圧電性のものはないということではないかと予想します。

 圧電性以外で振動(圧力・音波)により電気的影響が生じる事例としてはこちらに3例挙げました。

 この音響電気効果とコリジョン‐ドラッグ効果は半導体や金属を超音波が通過するときに生じる現象です。固体内を音波が通過している状態とは、固体内の一部分に圧縮応力がかかり、隣接する部分に引張応力がかかっている状態が生じ、それが波動となって移動していく状態といえます。このことが電気的な影響を生じている現象ということのようです。

 3つ目に挙げた、はんれい岩を一部圧縮して起電力を生じる例については、前述の2つとは異質のようですが、固体物質の一部分を圧縮することにより電気的影響を引き起こすという点では共通しています。

 そして、ケーブルを縦振動(音波)が通過している状態とは、ケーブルの一部が圧縮されて高密度となり、隣接する部分が引張されて低密度となりこれらが波動となってケーブル延長方向へ伝わっていく状態であるといえます。このことが電気的に影響しないのか、さらに妄想していきます。

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2018年11月20日 (火)

ルーターを変更したらLANがつながらなくなった

 2か月半前に自宅のインターネットを光コラボである光ギガからWiMAX(WiMAX Speed Wi-Fi Home L01s)に切り替えました。

 私は、オーディオ用のネットワークをインターネットに接続されたネットワークと物理的に切り離して使用しています。このオーディオ用LANにはルーターが存在しないこともあり、すべての機器を固定IPにして使っていました。先日、普段独立したネットワークとなっているオーディオ用PCをインターネットにつながった一般使用用のネットワークに接続し、その中にあるNASにアクセスしようとしました。ところが
つながりません!

 やり方によってはNASの存在は見えるものの、中身がどうしても見えませんでした。
 いろいろ調べたり、試したりしていると、原因は単純でした。

 以前は光回線につながったNTTのルーターのプライベートIPが
192.168.1.1でありそれに合わせてLANにつながっている機器のIPを192.168.1.xxxとしていました。
68.100.1となっており、DHCPによって割り振られた各機器のIPも192.168.100.xxxと変わっていました。固定IPだった機器については以前の通り192.168.1.xxxというアドレスであったため、192.168.100.xxxとなっている機器とは別ネットワークという扱いになってしまっておりアクセスできないという状態になっていました。
 
 オーディオ用ネットワークにつながっている機器をひとつづつIPを変えることにより正常にアクセスできるようになりました(もちろんサブ子とマスクを変えて、両者を同一子とワーク扱いにする方法もあります)。WiMAXを入れたときに有線LANがすぐに接続できないPCがあったのも、このIPの問題であったようです。

 以上、ルータを入れ替えた際に私に起きたネットワークのトラブル解決でした。

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2018年11月19日 (月)

ケーブルで音が変わる理由 追加妄想2

 オーディオにおいて、ケーブルの交換によって音が変わる大きな原因は、ケーブルを伝わる縦振動(音波)がケーブルの種類によって変化することであると考えています。振動の発生源としてはコンデンサーやコイル、発振器が電圧によって振動することが考えられ、また、ケーブルを伝わった振動が音に影響する機構としてはコンデンサーやコイル、発振器が振動によって発電することが考えられます。
 電気的な性質以外でケーブルによって音が変わる理由としてはこれで十分に説明できると思いますが、さらに、ケーブル内では振動(音波・圧力)と電圧を変換する現象は起きているのかどうか、妄想していきたいと思います。
論点としては
1.電圧によってケーブルが振動するか?
2.ケーブルの振動によって起電力が生じるか?
という2点となります。
 
 今回は1の電圧によるケーブルの振動についてどうなのか考え(妄想し)ます。
 
 電圧によるケーブルの振動について、横振動に関しては地磁気と電流がフレミングの法則によって発生させる力や2線間の静電気力による力が考えられます。これらについてはどう計算しても振動させようとする力がケーブルの重さに対してあまりにも小さすぎるため全く問題とならないようです。
 
 縦振動に関しては、ケーブルを構成している内部の原子が動けばよいので、横振動に比べてそのハードルは低いと思います。
 圧電性(結晶構造に由来して、圧力をかけると電圧を生じる、また電圧をかけると圧力を生じる現象)は、導体を構成する金・銀・銅にはない。皮膜についてはポリ塩化ビニルについては多少の圧電性を示すことが確認でましたが、それ以外の皮膜材料については確認できず。少なくとも圧電材料として有用となるほどの物質は皮膜として使用されていないようです。
 
 導線を構成するイオンが電圧によって運動し、縦振動を起こすかどうかについても考えます。先に、自由電子について調べると、動作している電子回路内の自由電子移動速度(平均速度)は数mm/sらしい。すると、電子の約12万倍の質量を有し、しかも結晶格子に拘束されている銅イオンの価数を1として自由電子と同じ力を受けるとすれば、その移動速度は数nm/s・・・か?

 
 とまあこんなことを考えまして、どうやら電圧によってケーブルが振動することはなさそうな気がしては来るのですが、物理学に明るいわけではない私がこんな手法であれこれ言及しても、どこか間違えていそうです。そこで、方向を変えてさらに考えます。
 
 今度は、電圧によって振動している電線が観察できるかということを考えてみます。電圧で電線が振動しているなら、電線から電圧の周波数の音が聞こえそうに思えます。鉄塔の上には高圧線が走っています。鉄塔から音が聞こえてくる現象はあるもの、チリなどの付着による放電によるチリチリ音であり、50Hzや60Hzの音ではありません。鉄塔でのかかっている高圧線ではあまり近くによることができませんが、6600Vならば電柱の上を通っているので、数mのところで音を聞くことができます。さらに、電線の地中化がなされている地区であれば、電力の地上器の近くに行けば、6600Vが間近に通ってているはずです。しかし、地上器に近づいても50Hz/60Hzの音は聞こえてきません。
 このように考えてくると、電圧いよってケーブルが振動する現象はないのだろうと考えています。
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2018年11月 7日 (水)

ケーブルで音が変わる理由(追加妄想)

 オーディオ、特にオーディオケーブルによる音質変化について、電圧と音波(縦振動)の変換現象がキーであるとするタイムドメインの由井社長が提唱(Facebook等に断片的に書かれている)している仮説について取り上げました。そして私は、由井所長の書いた文章を読んだうえで、確実にそれなりの量で発生していると思われる物理現象に絞ってオーディオ特にケーブルで音が変わる理由についてまとめてみました
 音波(縦振動)と電圧を変換する場としてはオーディオ機器や柱上トランス内部にあるコンデンサーやコイル、発振器と考えこれらにおいて電圧からの不要振動の発生および振動からの不要電圧の発生が起こるとしました。この場合、ケーブルの機能は電流と音波(縦振動)を伝達することとなります。そして、ケーブルによって音質が変化する理由はケーブルの機械的性質によってケーブルを伝わる音波(振動)の波形が変化するためであるということになります。そして、ケーブルによって大きく音質が変わる原因としては、振動が伝わる経路としてケーブルが比較的長い距離を占めるということが一つの原因であると考えられます。

 この仮説によって、ケーブルで音が変わる理由はほぼ説明できることになりますが、ケーブルが受動的に振動を伝えるだけではなくて、より積極的に温室変化に関与していることを期待したくなります。そこで、音に与える影響としてはより不確なものや、私の妄想などもを書き足してみようと思います。

 圧電性以外に、縦振動(圧縮引張応力、音波)と電圧(起電力)の相互作用が起きる現象が他に知られていないか、ちょっと調べてみました。すると、次のようなものが見つかりました。


音響電気効果
結晶内の自由電子が音波の影響を受ける現象。半導体結晶に超音波を照射すると、音波の進行方向に電位差が生じることが知られている。
(コトバンクより)

コリジョン‐ドラッグ効果
超音波が金属試料内を通過するとき,金属内の電子系のエネルギー状態が,格子が静止しているときのフェルミ分布からずれて,各瞬間にその時刻のイオンの速度 vi だけずれたフェルミ分布*をとろうとする.この現象をいう.
(コトバンクより)
 
火成岩の不均一圧縮に伴う起電力の発生
http://www.scc.u-tokai.ac.jp/iord/bulletin/files_for_bulletin/32_45-takeuchi.PDF
 この論文は、岩石試料の一部を圧縮することにより発生する起電力について述べています。花崗岩とはんれい岩について、不均質圧縮をすることによる起電力の発生を観測していますが、圧電鉱物である石英を含む花崗岩よりも石英を含まないはんれい岩のほうが起電力が顕著であったことから、石英の圧電現象が主要因とは考えにくく、正孔の移動により発生したものと考えています。

 これらを見ると、圧電現象以外にも縦振動(圧縮引張応力、音波)と電圧(起電力)の相互作用が存在しているようです。このように広範な現象であるのならば、ケーブル内でも圧力と電圧の変換現象がみられても不思議ではありません。そして、固体物質に圧力を印可した場合に、電気的に何が起きるかという問題は、意外と研究されていない印象を持ちます。およそ固体物質は荷電粒子からできており、地球のような固体からなる高密度の天体が存在できるのも、電磁気力のおかげです。振動によってオーディオの音質が変化する原因、ケーブルによって音質が変化する理由もより広範な圧力ー電圧の相互変換作用が広く関係していることも考えられます。

 もちろん、ここにあげたような効果が、音質の変化に定量的にどのくらい効くのか、検証ができないため、あくまで妄想の域にとどまるものであることはお断りしておきます。

 といいながらも、次回はさらにケーブルによって音が変わる理由についての妄想を膨らませていきたいと思います。
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2018年11月 6日 (火)

WiMAX Speed Wi-Fi Home L01s を導入

 自宅のインターネット回線に以前はNTT光回線を利用した光コラボの一つである「光ギガ」を利用していました。価格は普通であり、ポイント等の特典はなく、サポートが著しく悪いため、固定電話とも8月末に解約としました(記事にするまで2か月以上経ってしまいました)。
 固定電話は最終日の8/31に不通となりましたが、その日が金曜日だったためか、ネットは9/3(月)の朝までそのままつながっていました。たぶん切替作業が翌平日になったためなのでしょう。なぜか契約期間が切れた後の9/1~9/3はネットの速度が速くなったように感じられました。
 9月からのインターネット回線として、導入したのはこちらです。

L01

WiMax Speed Wi-Fi Home L01 (画像はUQのホームページより)
 置くだけでネットにつながる、類似製品のソフトバンクAirに比べて高速という評判、光回線よりも安い、ということで導入を決めました。
 導入してみると、置いて電源を入れるだけで立ち上がり、WiFiはパスワードを入力するだけでスマホもPCもあっさりと接続できました。ただ、Win10ノートの有線LANがなぜか接続できません。サポートに電話して、いろいろと設定をいじるもうまくいかず、とりあえずWiFiでは使えているのでいったん放置して当面はWiFiのみで運用としました。なぜかほとんど使わなくなったWindowsXPの古いノートPCの方を試してみるとこちらはあっさり有線LANでネットワークにつながりました。後日、Win10マシンを無線offの状態で再度LANケーブルにつないだら、あっさりと接続、釈然としませんが問題なく使用できるようになりました。(後日すぐにつながらなかった原因がわかります)

 このHome L01ですが、使用しているとどうも日や時間によってものすごく遅くなることがありました。どうしても遅い時には通常のハイスピードモードからLTEも使えるハイスピードプラスエリアモードに切り替えるとまあまあ実用的な速度でつながるため、切り替えが不便ながらもそのようにして使用していました。

 ところで、この製品ではWiMaxのみつながるハイスピードモードでは3日10GBの制限のみでそれ以外ま容量が無制限に使用できるのですが、ハイスピードプラスエリアモードでは1か月7GBという制限が加わります。(超えると速度が制限される)頻繁にエリアプラスモードを使っていたところ月末に7GBに近づいているという警告のメールはがました。その月は大丈夫でしたが、これでは自宅のネット回線としてはかなり不便です。

 WiMAXを契約したばかりで他に乗り換えたくもないので、何か対策がないか調べてみました。

 再起動やPCの環境見直しなどは効果がなかったので、あまりやりたくはなかったのですがHome L01の場所を動かして電波をより強く拾える場所を探すという対策が残りました。
 Home L01一階居間のこれまで光回線からのルーターを置いていた場所に置き換えて設置していました、受信電波の強度を示すランプは4つのうち3つがついていました。

 家の中をいろいろ動かしてみると、やはり1階よりも2階が有利のようであり、2階のなかでも家の端に近いところでランプがフルに点灯することが多く、また、さらに使いながら動かしてみると2階の中でもやや高いところが良いらしいことがわかりました。いくつかの場所を試して、機器の「すわり」が良く、速度が安定しているところを探して、移設としました。

 移設以降は、速度が安定して得られ、ハイスピードプラスエリアモードに切り替えることもなくなりました。超高速ではないものの私は十分満足しました。ただし家族は以前より少し遅いと言っているので私の家の環境では「光ギガ」よりも少しだけ遅いのかもしれません。

 いずれにしても、実用的なインターネット環境となったことで一安心です。

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2018年8月29日 (水)

振動によってオーディオの音が変わる機構

 ケーブルによって音が変化する理由は、ケーブルを伝わる縦振動(音波)であるとする由井社長が提唱している仮説は妥当であると考えました。電圧により機器内部で縦振動(音波)が発生し、ケーブルを振動が伝わり、その先に接続している機器で不要電圧が発生し、それにより音質の劣化が起きるという機構です。ケーブルの機械的な性質によって、伝わってくる振動(音波)の変調や減衰量が変化することにより、ケーブルによる音質変化が作られます。機器内部で振動が発生する、また、振動が音質を変化させる機構としてまず考えられるのが、圧電現象です。

 圧電現象とは物質(圧電素子)に圧力をかけることにより電圧が発生する現象です。また、物資に電圧をかけることにより圧力が発生する現象は逆圧電現象とも言いますが、圧電現象と一括することもあります。ここではどちらも圧電現象と呼んでおきます。縦振動は圧力波であり、交流電圧が印加された圧電体は縦振動(音波)を発生し、縦振動(音波)が印加された圧電体は交流電圧を発生することとなります。

 圧電性を示す物質は、天然結晶では水晶(石英)、電気石、トパーズ(黄玉)などがあり、人工物では圧電セラミックスなどがあるようです。特定の結晶が圧電性を示す原因は対称中心がないために圧力で変形したときに電荷が偏ることであり、金、銀、銅など対称中心がある結晶には圧電性がありません。

 オーディオ機器に使用する材料として圧電性を持つものを考えてみます。まず、コンデンサーは圧電性が問題となる素子として広く認識されています。そのほか発振子(クロック)は圧電体ですし、コイルも電圧と振動(音波)を変換する素子です。コイルについては圧電体であるとの表現は見かけませんが、コイルにおける電圧と振動(音波)の変換現象はフレミングの法則によって発生することから、圧電性という表現を用いないのかもしれません。
そのほか、機器内部には電圧がかかるものとして抵抗、ダイオード、トランジスタがありますが、これらが圧電性を持つかどうか、圧電性と呼ばれるものはなくとも振動(音波)と電圧の変換を行うのかどうか、よくわかりませんでした。最もこれらに振動(音波)と電圧の相互変換機能がなかったとしても、振動(音波)がこれらを通過したときにはそれぞれの機械的特性によって振動波形を変化させるので、抵抗等の種類や形状についても音に影響することが考えられます。

振動が音質に影響する機構として、機器が動作する際の電圧によりコンデンサー、コイル等から音波(振動)が発生し、それが基盤や筐体、床、ケーブル等を波形を変えながら通過して、別のコンデンサー等に伝わって不要な電圧を発生するという機構が物理的に確実に発生しているものと考えられます。

このように考えてくると、オーディオ機器に足元に設置したインシュレーターの音や、ケーブルに巻いた物質の音などがスピーカーからの再生音に乗ってしまうという現象も納得できるところではあります。

 振動の発生源については、機器内部のコンデンサーや発振子等、柱上トランス、ボイスコイルであると考えましたが、ほかに可能性があるものとして、純粋な外部からの床の振動やスピーカーから空中に出ている音による振動を考える意見もあると思います。しかし、私は一般的な環境ならば、これらの効果は小さいと思っています。その理由としては

・USB-DAC(またはDDC)を2台接続し、1台だけを再生に使用し、1台はPCから認識するだけで使用していない場合、2台目のUSB-DACに対して振動対策をしても音が変わらない(事例は多くありませんが)。そのため、純粋な床からの振動はあまり影響していないと思われる。
・ヘッドホンを使用して聴いていても、オーディオ機器への振動対策やケーブルの変更によって音質が変化する。

といったことを考えています。

 今回は確実に発生している物理現象に絞りましたが、ケーブルで音が変わる理由についてはそれだけではないような気がしており、次回以降の機会では不確かな妄想を交えながら書いてみたいと思います。


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