درایور بلندگو با استفاده از سیستم مکانیکی توده ای
معرفی
این مدلی از یک بلندگوی سیم پیچ متحرک است که در آن یک قیاس پارامتر یکپارچه رفتار اجزای بلندگوهای الکتریکی و مکانیکی را نشان می دهد. این مدل یکپارچه به یک مدل آکوستیک فشار متقارن محوری دوبعدی که حوزه هوای اطراف را توصیف میکند، جفت میشود.
این مثال یک روش جایگزین برای مدلسازی اجزای مکانیکی (جرم، فنر و دمپر) با استفاده از رابط سیستم مکانیکی تودهای در یک مدل درایور بلندگوی تودهای را نشان میدهد. اطلاعات بیشتر در مورد تئوری و تنظیم مدل را می توان در مدل Lumped Loudspeaker Driver پیدا کرد .
توجه: این برنامه به ماژول آکوستیک، ماژول AC/DC و ماژول Multibody Dynamics نیاز دارد.
تعریف مدل
یک نمایش شماتیک از یک بلندگوی سیم پیچ متحرک در شکل 1 آورده شده است . شکل مقطع یک بلندگو را نشان می دهد. درایور بلندگو در یک بافل بی نهایت با فضای خالی در جلو و پشت بلندگو قرار می گیرد. مخروط بلندگو از تعلیق بیرونی، دیافراگم و درپوش گرد و غبار تشکیل شده است (در شکل مشخص نشده است).
شکل 1: نمایش شماتیک یک واحد بلندگوی سیم پیچ متحرک.
اجزای مکانیکی و الکتریکی اسپیکر که به صورت توده ای در داخل جعبه نقطه نقطه نشان داده شده است. در سمت الکتریکی شامل سیم پیچ صدا و سیستم مغناطیسی (آهنربای دائمی و قطعات قطب) و در سمت مکانیکی شامل جرم متحرک سیم پیچ صدا و مخروط بلندگو، اثر فنر عنکبوت و تعلیق بیرونی است. و همچنین تلفات احتمالی ناشی از میرایی در این سیستم تعلیق.
نمایش توده ای از اجزای الکتریکی و مکانیکی
نمایش توده ای یا مداری برای بخش های الکتریکی و مکانیکی سیستم که در شکل 1 ترسیم شده است در شکل 2 نشان داده شده است . شکل بالا نشان دهنده سیستم الکتریکی سیم پیچ صدا و شکل پایین نشان دهنده سیستم مکانیکی توده ای مخروط بلندگو، تعلیق ها و جرم سیم پیچ صدا است. در هر دو شکل اعداد گره ها نیز نشان داده شده اند – هنگام تنظیم مدل مدار در COMSOL بسیار مفید هستند.
شکل 2: نمایش توده ای (مدار) برای اجزای الکتریکی (بالا) و مکانیکی (پایین) درایور بلندگو.
در شکل 2 (بالا) ، منبع ولتاژ خارجی با V 0 نشان داده شده است و مقاومت خروجی ژنراتور Rg است ، در این مدل Rg = 0 Ω . مقاومت سیم پیچ صدا R E است و اندوکتانس سیم پیچ صدا L E (ω) است که وابسته به فرکانس است. تلفات در مدار مغناطیسی از طریق مقاومت وابسته به فرکانس R’E ( ω ) مدلسازی میشوند . منبع ولتاژ کنترل شده جریان BL · u D، نشان دهنده ولتاژ الکترومغناطیسی ناشی از برگشت است که هنگام حرکت سیم پیچ صدا (به طول L ) با سرعت u D در میدان مغناطیسی B ایجاد می شود . در اینجا، BL حاصل ضرب قدرت میدان مغناطیسی و طول سیم پیچ صوتی L است (همچنین به مرجع 2 در مورد نحوه مدلسازی آن مراجعه کنید). در مدار الکتریکی جریان i c نشان داده می شود .
سیستم مکانیکی ارائه شده در شکل 2 (پایین) دارای اجزای زیر است:
•
|
جرم ( M MD ) نشان دهنده جرم سیم پیچ صدا و مجموعه دیافراگم است
|
•
|
فنر (1/ C MS ) نشان دهنده سفتی تعلیق بلندگوها (هم تعلیق اسپایدر و هم تعلیق بیرونی)
|
•
|
میرایی ( R MS ) نشان دهنده تلفات احتمالی در سیستم تعلیق است
|
دیافراگم بلندگو تحت تأثیر نیروهای زیر در جهت محوری قرار می گیرد:
•
|
نیروی لورنتس: نیروی لورنتز با BL · i c برای سیم پیچ صوتی به طول L با جریان ic به دست می آید که در آن B چگالی شار مغناطیسی است.
|
•
|
نیروی فشار: نیروی فشار آکوستیک با استفاده از
|
(1)
که در آن Δ p افت فشار در سراسر دیافراگم است و n z جزء محوری سطح نرمال n است ( شکل 1 را ببینید ). این عبارت کوپلینگ ها را از مدل المان محدود صوتی به مدل مکانیکی توده ای می دهد. از سوی دیگر، جفت شدن از مدل مکانیکی توده ای به مدل اجزای محدود از تعیین شتاب در سطح دیافراگم حاصل می شود.
برای جزئیات بیشتر در مورد مدل از جمله پارامترهای سیگنال کوچک و مدل سازی اجزای محدود به Ref. 3 .
نتایج و بحث
میدان فشار تولید شده در شکل 3 برای 1 کیلو هرتز و 5 کیلو هرتز نشان داده شده است. این نمودار مشخصه دستوری مخروط بلندگو را در افزایش فرکانس نشان می دهد. این ماهیت در پایان این بخش هنگام بحث در مورد نمودار جهت دهی در شکل 7 بیشتر مورد بحث قرار می گیرد .
شکل 3: فشار آکوستیک برای فرکانس 1 کیلوهرتز (بالا) و کیلوهرتز (پایین).
شکل 4: توان تابشی صوتی وابسته به فرکانس (بالا سمت چپ)، توان ورودی الکتریکی (بالا سمت راست)، راندمان (سمت چپ پایین) و میدان فشار روی محور (پایین سمت راست).
دو نمودار اول در شکل 4 (بالا سمت چپ و بالا سمت راست) توان تابشی صوتی P AR و توان ورودی الکتریکی P E را نشان می دهد .
نمودار سوم (پایین-چپ) شکل 4 ، کارایی محرک را بر حسب درصد (%) نشان می دهد، یعنی نسبت توان تابشی صوتی و توان الکتریکی ورودی.
میدان فشار در امتداد محور z در آخرین نمودار شکل 4 از z = R هوا تا z = 5 m نشان داده شده است که در فرکانس 1000 هرتز ارزیابی شده است. در این مدل، یک منحنی پارامتری دوبعدی برای ارزیابی فشار میدان بیرونی خارج از شبکه محاسباتی استفاده میشود.
شکل 5: دامنه نیروی مکانیکی وابسته به فرکانس (بالا سمت چپ)، فاز متناظر (بالا سمت راست)، دامنه سرعت دیافراگم (چپ پایین) و فاز مربوطه (پایین سمت راست).
در ردیف بالای شکل 5 ، تغییرات فرکانس نیروهای مکانیکی در اجزای جرم، فنر و دمپر نشان داده شده است. نمودار سمت چپ دامنه نیرو را نشان می دهد در حالی که در نمودار سمت راست، فاز رسم شده است. می توان دید که نیروی فنر در فرکانس های پایین غالب است در حالی که نیروی اینرسی در فرکانس های بالاتر شروع به تسلط می کند. در ردیف پایین شکل 5 ، تغییرات فرکانس دامنه و فاز سرعت محوری مخروط بلندگو نشان داده شده است.
فشار و سطح فشار صوت ارزیابی شده در 1 متر، با استفاده از نمودارهای الگوی تشعشع اختصاصی، در شکل 6 نشان داده شده است که در اینجا در 10 کیلوهرتز ارزیابی شده است. در شکل علامت 0 درجه مربوط به جهت z محوری است . هر دو شکل یک الگوی دستورالعمل بسیار قوی را همانطور که در این فرکانس بالا انتظار می رود نشان می دهد.
شکل 6: فشار میدان خارجی و سطح فشار صدا در فاصله 1 متری نیم کره جلوی بلندگو و در 10 کیلوهرتز ارزیابی شده است.
در شکل 7 (بالا)، شدت تابش در 100 هرتز نشان داده شده است. نمودار رنگ نشان دهنده بزرگی بردار شدت I است، میدان برداری دامنه مؤلفه های بردار شدت را نشان می دهد و در نهایت بردارهای رسم شده روی لبه ها نشان دهنده نرمال های سطح هستند.
نمودار نهایی این مدل در شکل 7 (پایین) نشان داده شده است. این به اصطلاح نمودار جهت دهی واحد بلندگو است. نمودار یک نمودار خطی از سطح فشار صدا L p را نشان می دهد که در امتداد نیم دایره جلوی بلندگو به عنوان تابعی از زاویه و فرکانس ارزیابی می شود، یعنی L p (θ, f ) . محور x زاویه را نشان می دهد و از -90 درجه تا 90 درجه است . محور y یک محور فرکانس لگاریتمی است که از 10 1 هرتز تا 10 4 جریان دارد. هرتز این طرح نشان میدهد که چگونه پاسخ فضایی از یک مقدار ثابت تقریباً همهجهت در فرکانسهای پایین، از طریق یک پاسخ تک لوبی در فرکانسهای متوسط میگذرد و به عنوان یک الگوی دستوری پیچیده در فرکانسهای بالا به پایان میرسد. این نوع طرح اغلب در صنعت برای مشخص کردن بلندگوها و واحدهای بلندگو استفاده می شود.
شکل 7: بالا: بزرگی شدت (نقشه رنگ)، میدان برداری شدت (فلش های دامنه)، و نرمال های سطح (فلش های لبه) برای 100 هرتز. پایین: نمودار جهت دهی برای بلندگو. محور x یک زاویه ازیموتال مقیاس شده است که از 90- درجه تا 90 درجه است و محور y یک محور فرکانس لگاریتمی است که از 10 هرتز تا 10 کیلوهرتز می باشد.
منابع
1. W. Marshall Leach, Jr., Introduction to Electroacoustics and Audio Amplifier Design , Kendall Hunt, 2010.
2. مستندات مدل درایور بلندگو ، از کتابخانه برنامه کاربردی COMSOL.
3. مستندات مدل درایور بلندگو ، از کتابخانه برنامه کاربردی COMSOL.
مسیر کتابخانه برنامه: Acoustics_Module/Electroacoustic_Transducers /lumped_loudspeaker_driver_mechanical
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی Model Wizard کلیک کنید .
مدل جادوگر
1
|
در پنجره Model Wizard ، روی 2D Axismetric کلیک کنید .
|
2
|
در درخت Select Physics ، Acoustics>Pressure Acoustics>Pressure Acoustics، Frequency Domain (acpr) را انتخاب کنید .
|
3
|
روی افزودن کلیک کنید .
|
4
|
در درخت Select Physics ، AC/DC>Electrical Circuit (cir) را انتخاب کنید .
|
5
|
روی افزودن کلیک کنید .
|
6
|
در درخت Select Physics ، Structural Mechanics> Lumped Mechanical System (lms) را انتخاب کنید .
|
7
|
روی افزودن کلیک کنید .
|
8
|
روی مطالعه کلیک کنید .
|
9
|
در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Frequency Domain را انتخاب کنید .
|
10
|
روی Done کلیک کنید .
|
تعاریف جهانی
سیگنال های کوچک و پارامترهای هندسی را از یک فایل بارگیری کنید.
پارامترهای 1
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید .
|
3
|
روی Load from File کلیک کنید .
|
4
|
به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل lumped_loudspeaker_driver_mechanical_parameters.txt دوبار کلیک کنید .
|
یک هندسه متقارن محوری دو بعدی ساده از درایور بلندگو وارد کنید.
هندسه 1
واردات 1 (imp1)
1
|
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی واردات کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای واردات ، بخش واردات را پیدا کنید .
|
3
|
روی Browse کلیک کنید .
|
4
|
به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل lumped_loudspeaker_driver_mechanical.mphbin دوبار کلیک کنید .
|
5
|
روی Import کلیک کنید .
|
6
|
در نوار ابزار Home ، روی Build All کلیک کنید .
|
اکنون، تمام متغیرها، انتخابها و جفتکنندههای مؤلفه را در زیر گره Definitions تنظیم کنید .
تعاریف
متغیرهای مدل
1
|
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی متغیرها کلیک کنید و متغیرهای محلی را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، متغیرهای مدل را در قسمت متن برچسب تایپ کنید .
|
3
|
قسمت Variables را پیدا کنید . روی Load from File کلیک کنید .
|
4
|
به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل lumped_loudspeaker_driver_mechanical_variables.txt دوبار کلیک کنید .
|
بلندگو
1
|
در نوار ابزار تعاریف ، روی Explicit کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Speaker را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
|
3
|
قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید .
|
4
|
فقط مرزهای 6، 11 و 14 را انتخاب کنید.
|
دیوار داخلی
1
|
در نوار ابزار تعاریف ، روی Explicit کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Explicit ، دیوار داخلی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
|
3
|
قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید .
|
4
|
فقط مرزهای 7، 8 و 15 را انتخاب کنید.
|
ادغام 1 (در اول)
1
|
در نوار ابزار تعاریف ، روی Nonlocal Couplings کلیک کرده و Integration را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای ادغام ، بخش انتخاب منبع را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید .
|
4
|
از لیست انتخاب ، Speaker را انتخاب کنید .
|
5
|
در قسمت متنی نام اپراتور ، عبارت intop را تایپ کنید .
|
کاملاً منطبق بر لایه 1 (pml1)
1
|
در نوار ابزار تعاریف ، روی لایه کاملاً منطبق کلیک کنید .
|
2
|
فقط دامنه های 1 و 4 را انتخاب کنید.
|
3
|
در پنجره تنظیمات برای لایه کاملاً منطبق ، بخش Scaling را پیدا کنید .
|
4
|
از فهرست نوع کشش مختصات ، منطقی را انتخاب کنید .
|
5
|
در قسمت متن فاکتور مقیاسپذیری PML ، 0.5 را تایپ کنید .
|
6
|
در قسمت متنی پارامتر انحنای مقیاسبندی PML ، 5 را تایپ کنید .
|
اکنون تنظیمات پیش فرض لایه کاملاً مطابق (PML) را تغییر داده اید. تنظیمات جدید عملکرد PML را در فرکانس های بسیار پایین بهبود می بخشد.
مواد را اضافه کنید
1
|
در نوار ابزار Home ، روی Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود .
|
2
|
به پنجره Add Material بروید .
|
3
|
در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید .
|
4
|
روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید .
|
5
|
در نوار ابزار Home ، روی Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود .
|
اکنون، فیزیک و شرایط مرزی را برای مدل تنظیم کنید.
آکوستیک فشار، دامنه فرکانس (ACPR)
مرز سخت صدای داخلی (دیوار) 1
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Pressure Acoustics, Frequency Domain (acpr) کلیک راست کرده و Interior Conditions>Interior Sound Hard Boundary (Wall) را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای مرز سخت داخلی صدا (دیوار) ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست انتخاب ، دیوار داخلی را انتخاب کنید .
|
شتاب عادی داخلی 1
1
|
در نوار ابزار فیزیک ، روی Boundaries کلیک کنید و شتاب عادی داخلی را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای شتاب عادی داخلی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست انتخاب ، Speaker را انتخاب کنید .
|
4
|
بخش شتاب عادی داخلی را پیدا کنید . بردار a 0 را به عنوان مشخص کنید
|
0
|
r
|
lms.M1_a
|
z
|
محاسبه میدان خارجی 1
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Boundaries کلیک کنید و Exterior Field Calculation را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط مرز 12 را انتخاب کنید.
|
3
|
در پنجره تنظیمات برای محاسبه میدان خارجی ، قسمت محاسبه میدان خارجی را پیدا کنید .
|
4
|
از شرط موجود در لیست صفحه z = z 0 ، مرز سخت صدای متقارن/بی نهایت را انتخاب کنید .
|
به راه اندازی سیستم مدار الکتریکی و سیستم مکانیکی یکپارچه بخشی از مدل ادامه دهید. هنگام ساختن این به شکل 2 برای ارجاع به شماره گره های مورد استفاده در مدل نگاه کنید.
مدار الکتریکی (دایره)
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Electrical Circuit (cir) کلیک کنید .
منبع ولتاژ 1 (V1)
1
|
در نوار ابزار مدار الکتریکی ، روی منبع ولتاژ کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات منبع ولتاژ ، بخش اتصالات گره را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره ها
|
پ
|
1
|
n
|
0
|
4
|
قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن v src ، V0 را تایپ کنید .
|
مقاومت 1 (R1)
1
|
در نوار ابزار مدار الکتریکی ، روی Resistor کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای مقاومت ، بخش Node Connections را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره ها
|
پ
|
1
|
n
|
2
|
4
|
قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن R ، R_g را تایپ کنید .
|
مقاومت 2 (R2)
1
|
در نوار ابزار مدار الکتریکی ، روی Resistor کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای مقاومت ، بخش Node Connections را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره ها
|
پ
|
2
|
n
|
3
|
4
|
قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن R ، R_E را تایپ کنید .
|
سلف 1 (L1)
1
|
در نوار ابزار مدار الکتریکی ، روی سلف کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Inductor ، بخش Node Connections را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره ها
|
پ
|
3
|
n
|
4
|
4
|
قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن L ، L_E را تایپ کنید .
|
مقاومت 3 (R3)
1
|
در نوار ابزار مدار الکتریکی ، روی Resistor کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای مقاومت ، بخش Node Connections را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره ها
|
پ
|
3
|
n
|
4
|
4
|
قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن R ، Rp_E را تایپ کنید .
|
منبع ولتاژ 2 (V2)
1
|
در نوار ابزار مدار الکتریکی ، روی منبع ولتاژ کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات منبع ولتاژ ، بخش اتصالات گره را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره ها
|
پ
|
4
|
n
|
0
|
4
|
قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن v src ، BL*lms.M1_v را تایپ کنید .
|
سیستم مکانیکی برآمده (LMS)
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Lumped Mechanical System (lms) کلیک کنید .
بهار 1 (K1)
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Global کلیک کنید و Spring را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Spring ، بخش Node Connections را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره ها
|
p1
|
0
|
p2
|
1
|
4
|
قسمت Component Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن k ، 1/C_MS را تایپ کنید .
|
5
|
قسمت Results را پیدا کنید . زیربخش Add the following to default results را پیدا کنید . چک باکس Displacement را پاک کنید .
|
دمپر 1 (C1)
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Global کلیک کنید و Damper را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Damper ، بخش Node Connections را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره ها
|
p1
|
0
|
p2
|
1
|
4
|
قسمت Component Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن c ، R_MS را تایپ کنید .
|
5
|
قسمت Results را پیدا کنید . زیربخش Add the following to default results را پیدا کنید . چک باکس Displacement را پاک کنید .
|
جرم 1 (M1)
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Global کلیک کنید و Mass را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Mass ، بخش Node Connections را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره ها
|
p1
|
1
|
p2
|
2
|
4
|
قسمت Component Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن m ، M_MD را تایپ کنید .
|
5
|
قسمت Results را پیدا کنید . زیربخش Add the following to default results را پیدا کنید . چک باکس Displacement را پاک کنید .
|
6
|
تیک گزینه Velocity را انتخاب کنید .
|
Force Node 1 (frc1)
1
|
در نوار ابزار Physics ، روی Global کلیک کنید و Force Node را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات Force Node ، بخش Node Connections را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
برچسب
|
نام گره
|
p1
|
2
|
4
|
قسمت Terminal Parameters را پیدا کنید . در قسمت متنی f p10 ، BL*cir.R2_i+F_D را تایپ کنید .
|
مش 1
با استفاده از قابلیت مش کنترل شده توسط Physics، مش را ادامه داده و تولید کنید . فرکانس کنترل کننده حداکثر اندازه عنصر به صورت پیش فرض از مطالعه گرفته شده است . فرکانس های مورد نظر را در مرحله مطالعه تنظیم کنید . به طور کلی، 5 تا 6 عنصر درجه دوم در هر طول موج برای حل امواج مورد نیاز است. برای جزئیات بیشتر، مش بندی (رفع امواج) را در راهنمای کاربر ماژول آکوستیک ببینید . در این مدل از 8 عنصر در هر طول موج استفاده می کنیم. پیش فرض خودکار این است که 5 داشته باشد.
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات مش ، قسمت Physics-Controlled Mesh را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول، کادرهای استفاده را برای مدار الکتریکی (مدار) و سیستم مکانیکی برآمده (lms) پاک کنید .
|
4
|
بخش آکوستیک فشار ، دامنه فرکانس (acpr) را پیدا کنید . از لیست تعداد عناصر مش در هر طول موج ، User defined را انتخاب کنید .
|
5
|
در قسمت متن، 8 را تایپ کنید .
|
حال، قبل از ساختن مش و حل، به مطالعه و تنظیم فرکانس ها ادامه دهید.
مطالعه 1
مرحله 1: دامنه فرکانس
1
|
در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی مرحله 1: دامنه فرکانس کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید .
|
3
|
روی Range کلیک کنید .
|
4
|
در کادر محاورهای Range ، فرکانسهای ترجیحی ISO را از لیست روش ورود انتخاب کنید .
|
5
|
در قسمت متن فرکانس شروع ، 10 را تایپ کنید .
|
6
|
در قسمت متنی توقف فرکانس ، 10000 را تایپ کنید .
|
7
|
از لیست فاصله ، اکتاو 1/24 را انتخاب کنید .
|
8
|
روی Replace کلیک کنید .
|
مش 1
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید .
مطالعه 1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
نتایج
فشار صوتی (acpr)
ابتدا به نمودارهای پیش فرض نگاه کنید. نمودار 2 بعدی سطح فشار صدا (acpr) را بررسی کنید تا عملکرد لایه کاملاً منطبق (PML) را تأیید کنید. پس از انجام این کار، می توانید نمودار را در منطقه PML غیرفعال کنید، که غیرفیزیکی است. ثانیا، قبل از تنظیم طیف وسیعی از نمودارها برای بررسی عملکرد درایور بلندگو، به نمودارهای میدان خارجی پیشفرض نگاه کنید و چند تغییر ایجاد کنید.
سطح فشار صدا (ACPR)
به نمودارهای سطح فشار صوت (SPL) در فرکانس های 10 کیلوهرتز، 1 کیلوهرتز و 10 هرتز نگاه کنید. توجه داشته باشید که SPL در عرض ضخامت PML نزدیک به 100 دسی بل کاهش می یابد. این بدان معنی است که امواج خروجی به شدت میرایی هستند.
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Sound Pressure Level (acpr) کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 1000 را انتخاب کنید .
|
4
|
در نوار ابزار Sound Pressure Level (acpr) ، روی Plot کلیک کنید .
|
5
|
از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 10 را انتخاب کنید .
|
6
|
در نوار ابزار Sound Pressure Level (acpr) ، روی Plot کلیک کنید .
|
مطالعه 1/راه حل 1 (sol1)
در پنجره Model Builder ، گره Results>Datasets را گسترش دهید ، سپس روی Study 1/Solution 1 (sol1) کلیک کنید .
انتخاب
1
|
در نوار ابزار نتایج ، روی ویژگی ها کلیک کنید و Selection را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید .
|
4
|
فقط دامنه های 2 و 3 را انتخاب کنید.
|
فشار صوتی (acpr)
1
|
در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Acoustic Pressure (acpr) کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 1000 را انتخاب کنید .
|
4
|
در نوار ابزار فشار صوتی (acpr) ، روی Plot کلیک کنید .
|
5
|
روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
6
|
از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 5000 را انتخاب کنید .
|
7
|
در نوار ابزار فشار صوتی (acpr) ، روی Plot کلیک کنید .
|
این دو نمودار باید شکل 3 را بازتولید کنند .
الگوی تشعشع 1
1
|
در پنجره Model Builder ، گره Exterior-Field Sound Pressure Level (acpr) را گسترش دهید ، سپس روی Radiation Pattern 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای الگوی تشعشع ، بخش ارزیابی را پیدا کنید .
|
3
|
زیربخش Angles را پیدا کنید . از لیست محدودیت ، دستی را انتخاب کنید .
|
4
|
در فیلد متن شروع φ ، -90 را تایپ کنید .
|
5
|
در فیلد متنی محدوده φ ، 180 را تایپ کنید .
|
6
|
در نوار ابزار Exterior-Field Sound Pressure Level (acpr) روی Plot کلیک کنید .
|
الگوی تشعشع 1
1
|
در پنجره Model Builder ، گره Exterior-Field Pressure (acpr) را گسترش دهید ، سپس روی Radiation Pattern 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای الگوی تشعشع ، بخش ارزیابی را پیدا کنید .
|
3
|
زیربخش Angles را پیدا کنید . از لیست محدودیت ، دستی را انتخاب کنید .
|
4
|
در فیلد متن شروع φ ، -90 را تایپ کنید .
|
5
|
در فیلد متنی محدوده φ ، 180 را تایپ کنید .
|
6
|
در نوار ابزار Exterior-Field Pressure (acpr) ، روی Plot کلیک کنید .
|
این دو پلات قطبی باید شکل 6 را بازتولید کنند .
اکنون نمودارهای پیش فرض رابط سیستم مکانیکی توده ای را برای بازتولید شکل 5 تغییر دهید .
نیروی مکانیکی، دامنه
1
|
در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Force, Amplitude (lms) 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، نیروی مکانیکی، دامنه را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید.
|
3
|
برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت متن برچسب محور y ، Force (N) را تایپ کنید .
|
5
|
قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید .
|
6
|
روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
7
|
در نوار ابزار Mechanical Force, Amplitude ، روی Plot کلیک کنید .
|
نیروی مکانیکی، فاز
1
|
در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Force، Phase (lms) 1 کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، نیروی مکانیکی، فاز را در قسمت متن برچسب تایپ کنید.
|
3
|
قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت متن برچسب محور y ، Phase (rad) را تایپ کنید .
|
5
|
قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید .
|
6
|
روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
7
|
در نوار ابزار Mechanical Force, Phase ، روی Plot کلیک کنید .
|
سرعت دیافراگم، دامنه
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Velocity, Amplitude (M1) کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، سرعت دیافراگم، دامنه را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
|
3
|
قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت نوشتاری برچسب محور y ، Velocity (m/s) را تایپ کنید .
|
5
|
روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
6
|
در نوار ابزار Diaphragm Velocity, Amplitude ، روی Plot کلیک کنید .
|
سرعت دیافراگم، فاز
1
|
در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Velocity, Phase (M1) کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، سرعت دیافراگم، فاز را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید.
|
3
|
قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در قسمت متن برچسب محور y ، Phase (rad) را تایپ کنید .
|
5
|
روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
6
|
در نوار ابزار Diaphragm Velocity، Phase ، روی Plot کلیک کنید .
|
قدرت تابشی آکوستیک
1
|
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، قدرت تابشی صوتی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
|
3
|
قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت Plot Settings را پیدا کنید .
|
5
|
چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، f (Hz) را تایپ کنید .
|
6
|
کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Power (W) را تایپ کنید .
|
7
|
قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست Position ، Lower middle را انتخاب کنید .
|
جهانی 1
1
|
روی Acoustic Radiated Power کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>Variables>P_AR – Radiated power – W را انتخاب کنید .
|
3
|
در نوار ابزار Acoustic Radiated Power ، روی Plot کلیک کنید .
|
4
|
روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
این نمودار باید شکل 4 (بالا سمت چپ) را بازتولید کند.
برق ورودی
1
|
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، برق ورودی الکتریکی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
|
3
|
قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت Plot Settings را پیدا کنید .
|
5
|
چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، f (Hz) را تایپ کنید .
|
6
|
کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Power (W) را تایپ کنید .
|
7
|
قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید .
|
جهانی 1
1
|
روی برق ورودی برق کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>Variables>P_E – Electric input power (rms) – W را انتخاب کنید .
|
3
|
در نوار ابزار برق ورودی الکتریکی ، روی Plot کلیک کنید .
|
4
|
روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
این نمودار باید شکل 4 (بالا سمت راست) را بازتولید کند.
بهره وری درایور
1
|
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره Settings for 1D Plot Group ، Driver Efficiency را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
|
3
|
قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت Plot Settings را پیدا کنید .
|
5
|
چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، f (Hz) را تایپ کنید .
|
6
|
کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، کارایی (%) را تایپ کنید .
|
جهانی 1
1
|
روی Driver Efficiency کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید .
|
3
|
در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید:
|
اصطلاح
|
واحد
|
شرح
|
و *100
|
1
|
بهره وری درایور
|
4
|
در نوار ابزار Driver Efficiency ، روی Plot کلیک کنید .
|
5
|
روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
این نمودار باید شکل 4 (پایین سمت چپ) را بازتولید کند.
یک منحنی پارامتری تنظیم کنید که برای ارزیابی میدان بیرونی خارج از شبکه محاسباتی استفاده می شود.
منحنی پارامتری 2 بعدی 1
1
|
در نوار ابزار نتایج ، روی More Datasets کلیک کنید و منحنی Parameterized 2D را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای منحنی پارامتری 2 بعدی ، قسمت عبارات را پیدا کنید .
|
3
|
در قسمت متن z ، s*5[m]+(1-s)*Rair را تایپ کنید .
|
4
|
تیک فقط ارزیابی عبارات تعریف شده جهانی را انتخاب کنید .
|
میدان فشار روی محور
1
|
در نوار ابزار نتایج ، روی 1D Plot Group کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، فیلد فشار روی محور را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
|
3
|
قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، منحنی Parameterized 2D 1 را انتخاب کنید .
|
4
|
قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، Label را انتخاب کنید .
|
5
|
قسمت Plot Settings را پیدا کنید .
|
6
|
چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، z (m) را تایپ کنید .
|
7
|
کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مربوطه، Pressure (Pa) را تایپ کنید .
|
8
|
قسمت Data را پیدا کنید . از لیست انتخاب پارامتر (فرکانس) ، از لیست را انتخاب کنید .
|
9
|
در لیست مقادیر پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 1000 را انتخاب کنید .
|
10
|
قسمت Legend را پیدا کنید . تیک Show legends را پاک کنید .
|
نمودار خطی 1
1
|
روی فیلد فشار روی محور کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید .
|
2
|
فقط مرز 4 را انتخاب کنید.
|
3
|
در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید .
|
4
|
در قسمت Expression text pext(r,z) را تایپ کنید .
|
5
|
قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید .
|
6
|
در قسمت Expression text، z را تایپ کنید .
|
7
|
برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . از لیست Resolution ، Extra fine را انتخاب کنید .
|
8
|
در نوار ابزار میدان فشار روی محور ، روی Plot کلیک کنید .
|
این نمودار باید شکل 4 (پایین سمت راست) را بازتولید کند.
یک نمودار شدت دوبعدی ایجاد کنید که شامل بزرگی بردار شدت acpr.I_rms و همچنین یک سطح پیکان (نقشه میدان برداری) از بردار شدت، با اجزای ( acpr.Ir ، acpr.Iz ) است.
شدت
1
|
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دوبعدی ، Intensity را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
|
سطح 1
1
|
روی Intensity کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید .
|
3
|
در قسمت متن Expression ، acpr.I_rms را تایپ کنید .
|
سطح پیکان 1
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Intensity کلیک راست کرده و Arrow Surface را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای سطح پیکان ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Pressure Acoustics، Frequency Domain>Intensity>acpr.Ir،acpr.Iz – Intensity را انتخاب کنید .
|
3
|
قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید .
|
پیکان خط 1
1
|
روی Intensity کلیک راست کرده و Arrow Line را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای خط پیکان ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Pressure Acoustics, Frequency Domain>Geometry>acpr.nr,acpr.nz – Normal vector را انتخاب کنید .
|
3
|
قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید .
|
4
|
در نوار ابزار Intensity ، روی Plot کلیک کنید .
|
5
|
روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
اکنون فرکانس ارزیابی را به 5000 هرتز، 1000 هرتز و 100 هرتز تغییر دهید تا شکل 7 را ترسیم و بازتولید کنید .
شدت
1
|
در پنجره Model Builder ، روی Intensity کلیک کنید .
|
2
|
در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید .
|
3
|
از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 5000 را انتخاب کنید .
|
4
|
در نوار ابزار Intensity ، روی Plot کلیک کنید .
|
5
|
از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 1000 را انتخاب کنید .
|
6
|
در نوار ابزار Intensity ، روی Plot کلیک کنید .
|
7
|
از لیست مقدار پارامتر (فرکانس (Hz)) ، 100 را انتخاب کنید .
|
8
|
در نوار ابزار Intensity ، روی Plot کلیک کنید .
|
سپس نمودار جهت دهی بلندگو را ایجاد کنید.
جهت دهی
1
|
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Directivity را در قسمت متن برچسب تایپ کنید .
|
جهت دهی 1
1
|
در نوار ابزار Directivity ، روی More Plots کلیک کنید و Directivity را انتخاب کنید .
|
2
|
در پنجره تنظیمات برای Directivity ، بخش Evaluation را پیدا کنید .
|
3
|
زیربخش Angles را پیدا کنید . از لیست محدودیت ، دستی را انتخاب کنید .
|
4
|
در فیلد متن شروع φ ، -90 را تایپ کنید .
|
5
|
در فیلد متنی محدوده φ ، 180 را تایپ کنید .
|
6
|
برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست Layout ، فرکانس در محور y را انتخاب کنید .
|
7
|
در نوار ابزار Directivity ، روی Plot کلیک کنید .
|
8
|
روی دکمه y-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید .
|
این باید نمودار جهت دهی نشان داده شده در شکل 7 را بازتولید کند . میتوانید با استفاده از گزینههای نرمالسازی یا تعریف سطوح خاص برای استفاده در نمودار کانتور، طرح را مطابق با نیازهای خود تنظیم کنید.