, .

CAD / CAM / CAE - софтуерни решения и технологии.

.

АБОНИРАЙТЕ СЕ

Бюлетин

Абонамент за е-бюлетин




Анкета

Как да изглежда форума в частта, касаеща софтуера?
1. Да се раздели по категории - CAD, CAM, CAE
2. Да не се променя
3. Друго - отправете предложения

COMSOL Solver SFX за уникален дизайн на говорител.

Bookmark and Share

COMSOL Solver SFX за уникален дизайн на говорител


Решението помага за създаването на уникален модел на говорител за автомобил.

от Род Habeshaw

 

Докато ние традиционно мислим за високоговорителите като за отделни кутии, в SFX Технолоджис ЕООД от Дънфърмлин, Шотландия, където ние използваме COMSOL Multiphysics да ни помогне да проектираме нов тип високоговорител за шофьори, който използва почти всяка повърхност от таблото и от огледалата за обратно виждане табла - за да произведе звук с високо качество. Когато GA (Gel Audio) датчика е разположен срещу повърхността, то самата повърхност се превръща във високоговорител. Това е почти невъзможно да се моделира виртуално този сложен процес на теоретична основа върху хартия, което го прави идеалният кандидат за цифрова симулация. След като е работено с няколко модела, ние открихме, че COMSOL Multiphysics предлага комбинация от функции и използваемост, и така установихме, че най-добре отговаря на нашите изисквания.
 
Една изоповърхнина създадена с COMSOL Multiphysics илюстрира нивата на звуковото налягане, които се отделят от един типичен панел, който е управляван с аудио датчици. Ето, по-долу резултатите са показани на една честота (1092 Hz), а графиката показва степента на повърхностно изместване.

 

Гел датчик като интерфейс

Нашата технология за разговори е доста уникална: потребителите монтират датчика GA към панела, без да бъдат постоянно свързани към него, като в много от случаите използват двустранно самозалепващи се ленти. Магнита от датчиците и слушалката получават сигнали от аналоговия аудио усилвател, както и един датчик действа като посредник, за да спомогне за прехвърлянето на акустичните вълни до стената, плота, или дори купето на колата. Панела, независимо от резонанса на своя материал, от който е изработен, може да произвежда форма на сигнала. Твърди повърхности ще предават звука по-добре, отколкото по-меките абсорбиращи повърхности, но конструкторите имат достъпни широк спектър от приложения.


Гел Аудио датчик вътре в телевизора може да генерира много добър бас, използвайки самата кутия като резонанираща повърхност. Симулацията на нивото на звуково налягане при 1900 Hz показва структурно изместване на екрана.


Докато кутията може да е от 11 мм х 16 мм х 2,5 мм, резултатът е "говорител" с добри високо-честотни характеристики с допълнително предимство на генериране на също много добър бас, без да има нужда от голяма кутия за говорител. GA преобразувателите първоначално са били популярни в местата, където клиентите не искат високоговорителят да се вижда или да е лесно достъпен, като например в автобусните спирки. Сега, обаче, те са включени в продукти, като например малки телевизиори, за да генерират много добър бас, без да изискват субуфер. Ние също продължаваме да търсим опции за пускането им в мобилните телефони за по-добър звук при говоренето.
В тези случаи е трудно да се изпитват прототипите, тъй като производителите на микрофоните и високоговорителите имат много стегнат график относно времето до пазара. Резултатите от симулацията може да ни покажат какво можем да очакваме, когато водачите са включили своите телефони, така че едновременно те да могат да продължат както говоренето по мобилния си телефон, така също и да управляват автомобила.
Преди това ни отнемеше около три месеца, за да изградим първоначален прототип на новия дизайн, но сега ние използваме COMSOL Multiphysics и специалния модул за акустика в добавка, което дава възможност на нашия конструкторски екип да постигане първия прототип в рамките на един месец. Този път, разликата е от жизненоважно значение за нас, особено при използване на симулация в нашия процес на проектиране, защото ние трябва да изкараме нашите устройства на пазара най-бързо. Това технологично предимство ще бъде още по-важно, когато ние ще започнем разширяване на търговскате арена в потребителските продукти.

Усложнен маршрут за обикновено резултати

Нашите процеси на моделиране се осъществяват в три основни етапа. Първо, ние създаваме модел на бобина и магнит за определяне на силите, които са създадени на всички честоти. Ние вземаме тези резултати и да ги използваме за поставяне в симулационния панел, за да получим деформациите и ускорението в целия честотен диапазон, който ни интересува. В последната стъпка, ние ще симулираме акустично поле, което ще генерира купето на автомобила. Въпреки, че ние моделираме сложно движение на звука във високоговорители, ние все пак искаме резултата от симулацията да е сравнително прост: да видим нивото на звуково налягане, идващо от високоговорителя с определена честота.
Как да стигнем до този резултат, обаче, изисква сложна подготовка. За симулацията на първо място е необходимо да се извърши оразмеряване на различните механични компоненти, като намотка и магнит на водача, и да се изследват последствията от тях. Освен това, докато тези два компонента произвеждат еднопосочното движение, кутията на уреда от другата страна може да доведе до много сложна форма на сигнала при високите му честоти, състоящ се от движение, което може да доведе до изкривяване и до промяна на честота на модалните фигури на звука.
 
Когато се пусне звука срещу например стена, огледало или таблотото на колата, то аудио датчиците показват, че повърхността на високоговорителя е с добра честотна характеристика в целия аудио диапазон.
Основна цел на моделирането е да се намери оптималното място за монтиране - за да има възможно най-добри структурно-акустични взаимодействия. Твърде много говорители правят работата неефективна и нечувствителна; обратно, твърде малко звук пък води до изкривявания. Първоначално нашата конструкторска група използва FEA решения, разчитайки на структурната механика да помогне и при акустиката. Но това прави моделирането на акустиката сложна операция и не ни позволи наистина да се моделира така, както искахме. За нас беше удоволствието да разберем, че можем да направим всичко това да работи по един ясен начин с COMSOL Multiphysics версия 3.5A. И така, ние вече разполагаме с по-добро използване на предварително прикачените мултифизични шаблони за твърдотелни тела, стрес анализ и моделиране на акустичното налягане в акустичния модул.

Всеки случай е уникален сам по себе си

COMSOL се доказа като много полезен за нас в SFX, защото почти във всеки проект ние имахме елементи на уникалност, ние работим с голямо разнообразие от панели и панелни материали за изграждане на всевъзможно акустично оборудване. Така например, панел, който ще действа като високоговорител може да се направи от всяка пластмаса, каучук и различни еластомери или композитни материали като картон да кажем. В този случай, нашия моделиер импровизира представяне на панела с изотропен материали. В допълнение, ние също започнахме да съчетаваме традиционните високоговорители и GA преобразуватели в една и съща система. Моделирането е от съществено значение в тези усилия, където акустичната структура взаимодейства и с двете устройства, както и тяхното въздействие върху всеки друг, трябва да бъдат взети под внимание.

 

________________________________________