 |
درایور بلندگو
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. کوپلینگ با استفاده از ویژگی داخلی توده‌ای بلندگوی مرزی انجام می‌شود. این مدل با دو پیکربندی مختلف، ابتدا با ولوم پشت باز و سپس با ولوم پشت بسته حل شده است. بخش اصلی تجزیه و تحلیل بر پیکربندی باز حجم پشتی متمرکز است.
نمایش مدارهای الکتریکی مبدل ها به خوبی شناخته شده و به طور گسترده استفاده می شود. در صنعت بلندگو از این قبیل مدل ها برای مدت طولانی و با موفقیت زیادی استفاده می شود. پارامترهایی که عملکرد فرکانس پایین یک بلندگو را مشخص می کنند معمولاً به عنوان پارامترهای Thiele-Small یا پارامترهای سیگنال کوچک شناخته می شوند. استفاده از این پارامترها برای طراحی و شبیه سازی عملکرد بلندگوی دلخواه از نظر مثلاً پاسخ بلندگوی روی محور، امپدانس الکتریکی و سرعت دیافراگم معمول است.
در رژیم فرکانس پایین، حرکت مخروط بلندگو را می توان با حرکت یک پیستون صلب در یک بافل بی نهایت تقریب زد. عبارات تحلیلی برای میدان صوتی تابش شده از یک پیستون وجود دارد. در مدل در دست، هندسه ساده پیستون با یک شکل مخروطی بلندگو واقعی تر جایگزین می شود و میدان صوتی با استفاده از روش اجزای محدود حل می شود. البته، این هنوز یک تقریب است زیرا حرکت مخروط بلندگو هنوز صلب فرض می شود. با این حال، پاسخ فضایی گوینده واقعی تر است. روش انباشته کردن بخش‌های معینی از یک سیستم پیچیده یک رویکرد کلی و قدرتمند است که می‌تواند برای سیستم‌های دیگر اعمال شود. اولین بسط مدل فعلی می تواند فقط به صورت توده ای در اجزای الکتریکی و مدل سازی کامل اجزای مکانیکی باشد.
خروجی مدل شامل امپدانس کل الکتریکی، سطح فشار صوتی روی محور در یک ولتاژ نامی محرک و سرعت مخروط بلندگوی متوسط است. نتایج با یک راه حل تحلیلی بر اساس تقریب پیستون تخت مقایسه شده است. در نهایت نحوه ایجاد طرح به اصطلاح جهت دهی بلندگو نیز نشان داده شده است.
توجه: این برنامه به ماژول آکوستیک و ماژول AC/DC 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. این به عنوان پیکربندی باز حجم پشتی نامیده می شود. در پیکربندی ولوم پشت بسته، یک جعبه بسته در پشت درایور قرار دارد ( شکل 3 را ببینید). مخروط بلندگو از تعلیق بیرونی، دیافراگم و درپوش گرد و غبار تشکیل شده است (در شکل مشخص نشده است). اجزای مکانیکی و الکتریکی اسپیکر که به صورت توده ای در داخل جعبه نقطه چین دیده می شوند. 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. در بحث زیر، مدل یکپارچه درایور خود مربوط به پیکربندی باز یا بسته ولوم پشتی نیست. اثر محل قرارگیری درایور یا نحوه نصب آن در یک سیستم در حوزه اجزای محدود مدلسازی می‌شود.
شکل 1: نمایش شماتیک یک واحد بلندگوی سیم پیچ متحرک.
قیاس الکتروآکوستیک
در یک قیاس الکتروآکوستیک، خواص فیزیکی مکانیکی و صوتی مانند نیرو، سرعت، فشار و سرعت حجمی با ولتاژ و جریان در یک مدار الکتریکی مشابه برابری می‌کنند. در این مدل از قیاس امپدانس فقط برای اجزای مکانیکی استفاده می شود. این بدان معنی است که جریان در مدار نشان دهنده سرعت یک قطعه متحرک (واحد SI: m/s) و ولتاژ نشان دهنده یک نیرو (واحد SI: N) است. در مقابل، آکوستیک با یک مدار در این مدل نشان داده نمی شود. با این حال، به طور کلی، در یک مدار آنالوگ صوتی، یک ولتاژ نشان دهنده فشار (واحد SI: Pa) و یک جریان نشان دهنده سرعت حجم (واحد SI: m3 / s ) است.
عناصر غیرفعال در یک مدار – یعنی مقاومت ها، سلف ها و خازن ها – به ترتیب نشان دهنده فرآیندهای مختلفی هستند، یعنی مقاومت، حرکت جرم و انطباق. اجزا و آنالوگ های آنها در جدول 1 فهرست شده است ( برای جزئیات بیشتر به رفرنس 1 نیز مراجعه کنید ).
جزء الکتریکی | مکانیکی (قیاس امپدانس) | آکوستیک | ||||||||||||||||
|
|
| ||||||||||||||||
|
|
| ||||||||||||||||
|
|
|
اجزای فعال در یک مدار نشان دهنده منابع هستند. آنها نیروهای خارجی (فشار) یا سرعت های اعمال شده (سرعت حجمی) هستند. منابع همچنین برای اتصال بین حوزه های الکتریکی، مکانیکی و صوتی استفاده می شوند.
نکته: برای جا دادن یونیت ها در COMSOL، لازم است تبدیل واحدها متناسب با واحدهای الکتریکی انجام شود. برای مثال، هنگامی که یک خازن نشان دهنده انطباق مکانیکی، C MS ، در نوع رابط فیزیک قرار می دهید: C_MS[F*N/m]
مدار آنالوگ
مدار مشابه برای قطعات 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 آنالوگ مکانیکی مخروط بلندگو، تعلیق ها و جرم سیم پیچ صدا است. در هر دو شکل، اعداد گره نیز نشان داده شده است – آنها هنگام تنظیم مدل مدار در COMSOL بسیار مفید هستند.
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 مدل سازی آن مراجعه کنید). در مدار الکتریکی جریان i c نشان داده می شود .
شکل 2: مدارهای مشابه برای خواص الکتریکی (بالا) و مکانیکی (پایین) درایور بلندگو.
در سیستم مکانیکی ارائه شده در شکل 2 (پایین)، جریان در مدار، سرعت سیم پیچ صدا و مخروط بلندگو در جهت محوری است ( شکل 1 را ببینید ). نیروی وارد بر دیافراگم توسط BL · i c داده می شود . این نیروی لورنتز روی سیم پیچ صوتی به طول L با جریان i c است که در آن B چگالی شار مغناطیسی است. نیرو بر روی سیستمی با جرم M MD (سیم پیچ صوتی و مجموعه دیافراگم) عمل می کند. مقاومت R MS میرایی و C MS را مدل می کندانطباق مکانیکی در تعلیق بلندگو (هم تعلیق عنکبوتی و هم تعلیق بیرونی). در نهایت، منبع ولتاژ – F D نیروی فشار وارد بر دیافراگم بلندگو (در جهت محوری) را نشان می دهد. به علامت منفی توجه کنید که نشان می دهد نیرو بر خلاف حرکت دیافراگم عمل می کند (رجوع کنید به شماره 1 ). نیرو توسط
(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 مدار توده ای می دهد. از سوی دیگر، جفت شدن از مدل مدار به مدل اجزای محدود از تعیین سرعت v بر روی سطح دیافراگم حاصل می شود که توسط
(2)
جایی که e z بردار واحد در جهت محوری است ( شکل 3 را ببینید ) و u D جریان در آنالوگ مدار مکانیکی است. کوپلینگ معرفی شده از طریق معادله 1 و معادله 2 هنگام استفاده از ویژگی داخلی بلندگوی داخلی (هنگام مدل سازی هوا در هر دو طرف) یا ویژگی های مرز بلندگوی توده ای به طور خودکار انجام می شود . اولین مورد در هنگام تنظیم مدل استفاده می شود. متغیرهای پس پردازش اختصاصی را می توان در منوی نمودار برای سرعت دیافراگم، فشار محوری، توان تابشی و موارد دیگر یافت.
توجه: نسخه ای از این مدل با استفاده از رابط سیستم مکانیکی توده ای نیز به عنوان یک آموزش وجود دارد: درایور بلندگو با استفاده از سیستم مکانیکی توده ای . در آن مدل، بخش مکانیکی سیستم از قیاس تحرک استفاده می کند که در آن مدل حاضر کاملاً بر اساس قیاس امپدانس است. این مدل همچنین به ماژول Multibody Dynamics نیاز دارد.
پارامترهای سیگنال کوچک
پارامترهای اصلی سیگنال کوچک سیستم (یا پارامترهای Thiele-Small) پارامترهای فیزیکی درایور بلندگو هستند. همه آنها ثابت هستند، همانطور که در حد فرکانس پایین مدل داده شده اند. جدول 2 را در زیر ببینید .
سمبل | ارزش | شرح |
M MD | 33.4 گرم | جرم متحرک (کویل صوتی و دیافراگم) |
سی ام اس | 1.18·10 -3 متر بر شمال | انطباق با تعلیق |
R MS | 1.85 Ns/m | تلفات مکانیکی تعلیق (میرایی) |
L E | 6.89 mH | اندوکتانس سیم پیچ صدا |
R E | 7 اوه | مقاومت DC سیم پیچ صدا |
BL | 11.4 T·m | عامل نیرو |
اس دی | a 2 p | منطقه معادل راننده |
آ | 12 سانتی متر | شعاع راننده پیستون (معادل) |
در جدول 2 شعاع a شعاع پیستون درایور است. معمولاً به عنوان نصف قطر دیافراگم در نظر گرفته می شود که تا نیمه تعلیق بیرونی اندازه گیری می شود.
توجه: ثابت های استفاده شده در این مدل همگی از مثال 22 در Ref گرفته شده اند. 1 .
سایر پارامترهای سیگنال کوچک ممکن است بر اساس پارامترهای اصلی سیگنال کوچک تعیین شوند. در واقع، این پارامترها آنهایی هستند که هنگام مشخص کردن یک راننده اندازه گیری می شوند. پارامترهای اساسی در ادامه استنباط می شوند. پارامترهای سیگنال کوچک اندازه گیری شده در جدول 3 آورده شده است . در جدول سرعت صوت c 0 و چگالی هوا ρ 0 است . مقادیر این پارامترها در مدل با استفاده از ویژگی Parameters در قسمت Global Definitions تعیین می شود.
سمبل | اصطلاح | شرح |
ام ام اس |  | جرم متحرک شامل بار صوتی (تقریبا فرکانس پایین). |
F s |  | فرکانس تشدید بنیادی |
Q ES |  | ضریب Q الکتریکی در F s |
Q MS |  | ضریب Q مکانیکی در F s |
Q TS |  | مجموع ضریب Q در F ثانیه |
V AS |  | انطباق حجم معادل (حجم هوا مطابق با سیستم تعلیق است). |
0 _ |  | کارایی مرجع درایور |
سایر پارامترها
این مدل همچنین از پارامترهای دیگری غیر از پارامترهای سیگنال کوچک ارائه شده در بالا استفاده می کند. دو مورد از آنها عبارتند از اندوکتانس سیم پیچ صوتی وابسته به فرکانس L E (ω) و مقاومت R’E (ω) مرتبط با تلفات در سیستم مغناطیسی. مدلی برای این در Ref آورده شده است. 1 ، برای فرکانس های صوتی بالاتر، تعریف
که در آن n e به اصطلاح ضریب از دست دادن سیم پیچ صدا است. برای n e = 1 و برای در محدوده فرکانس پایین، رفتار بدون تلفات بازیابی می شود که در آن R’E یک مدار باز است و L E ثابت است. در این مدل n e = 0.7.
عبارت دیگری که در مدل استفاده می شود، توان تابشی آکوستیک است که توسط آن داده می شود
(3)
جایی که I بردار شدت است. یک متغیر توسط ویژگی بلندگوی توده ای از پیش تعریف شده است و acpr.ilsb1.P_front (سمت جلوی بلندگو) و acpr.ilsb1.P_front (سمت پشت بلندگو) نامیده می شود. انتگرال به ترتیب در قسمت جلو و پشت دیافراگم بلندگو قرار می گیرد. توان ورودی الکتریکی (مقدار RMS) به صورت تعریف شده است
(4)
که در آن * عملگر مزدوج پیچیده است، و در نهایت، راندمان بلندگو در مقایسه توان الکتریکی ورودی با توان صوتی تابشی است.
تعدادی از نتایج تحلیلی به دست آمده در Ref. 1 ، که بر اساس تقریب پیستون است، همچنین برای مقایسه با شکل مخروط بلندگو واقعی تر فعلی استفاده می شود. آنها تقریب فرکانس پایین و فرکانس بالا به سرعت بلندگو، فشار روی محور در 1 متر جلوی پیستون، و قدرت تابشی صوتی از یک پیستون در یک بافل بی نهایت هستند. عبارات مربوط به اینها در مرجع و در زیر گره متغیر Component 1>Definitions>Analytic approximations در مدل آورده شده است.
شکل 3: دامنه محاسباتی و شرایط مرزی.
دامنه المان محدود
حوزه محاسباتی که در آن مدل آکوستیک فشار حل شده است در شکل 3 ترسیم شده است . این مخروط بلندگو، درپوش گرد و غبار و سیستم تعلیق بیرونی را در یک بافل بی نهایت در یک مدل متقارن محوری دو بعدی نشان می دهد. بر روی بلندگو (خط قرمز)، ویژگی داخلی برآمدگی بلندگو Boundary اعمال می شود و بقیه بافل یک مرز سخت داخلی صدا (دیوار) است.وضعیت. در پیکربندی ولوم پشت بسته، خط آبی نیز یک دیوار سخت صدای داخلی مدلسازی می‌شود. در پیکربندی باز، هیچ شرطی برای آن مرز اعمال نمی شود (شفاف است). دامنه با یک لایه کاملاً منطبق (PML) کوتاه شده است تا یک دامنه باز بی نهایت را تقلید کند. توجه داشته باشید که مرز سخت صدای داخلی بافل باید در داخل PML اعمال شود. این برای جلوگیری از نشت انرژی اشتباه بین دو طرف بافل بی نهایت است. حوزه هوا دارای شعاع هوای R است در حالی که ضخامت لایه PML Rpml است . برای اطلاعات بیشتر در مورد PML ها در آکوستیک، به بخش مدل سازی با شاخه آکوستیک فشار (رابط های مبتنی بر FEM) در راهنمای کاربر ماژول آکوستیک فشار مراجعه کنید..
نتایج و بحث
در این بخش، ابتدا نتایج پیکربندی باز ولوم به تفصیل مورد بحث قرار گرفته است. سپس نتایج انتخاب شده برای پیکربندی حجم پشت بسته ارائه می شود.
تنظیمات BACK-VOLUME را باز کنید
میدان فشار تولید شده در شکل 4 برای 1 کیلوهرتز و 5 کیلوهرتز نشان داده شده است. این نمودار مشخصه دستوری مخروط بلندگو را در افزایش فرکانس نشان می دهد. این ماهیت بیشتر در پایان این بخش هنگام بحث در مورد نمودار جهت دهی شکل 11 مورد بحث قرار می گیرد .
شکل 4: فشار آکوستیک برای فرکانس 1 کیلوهرتز (بالا) و 5 کیلوهرتز (پایین).
شکل 5: دامنه سرعت دیافراگم وابسته به فرکانس (بالا سمت چپ)، توان تابشی صوتی (بالا سمت راست)، برق ورودی (سمت چپ پایین)، و بازده (پایین سمت راست).
در شکل 5 و شکل 6 ، یک سری منحنی های مشخصه درایور بلندگو نشان داده شده است. در برخی از شکل‌ها، نتایج به‌دست‌آمده با المان ترکیبی و محدود COMSOL با منحنی‌های نظری که بر اساس تقریب پیستون هستند، مقایسه شده‌اند.
در سمت چپ بالای شکل 5 ، سرعت محوری مخروط بلندگو محاسبه شده u D همراه با دو منحنی نظری نشان داده شده است که رفتار تقریبی فرکانس بالا و فرکانس پایین یک محرک پیستون را نشان می دهد (نگاه کنید به مرجع 1 ). روند کلی این است که منحنی فرکانس پایین برای اکثر محدوده فرکانس مناسب است. منحنی فرکانس بالا به سمت فرکانس های بالاتر همگرا می شود. اگر محدوده فرکانس مدل را افزایش دهید، روند به این صورت است که تقریب فرکانس بالا مطابق انتظار بهتر است.
دو نمودار بعدی در شکل 5 (بالا سمت راست و پایین سمت چپ) توان تابشی صوتی P AR (به معادله 3 مراجعه کنید ) و توان ورودی الکتریکی P E (به معادله 4 ) را نشان می دهد. در فرکانس‌های پایین، رفتار همانطور که انتظار می‌رود مانند مدل پیستونی است. انتقال به مدل‌های غیر منطبق زمانی اتفاق می‌افتد که قطر بلندگو با نیمی از طول موج در حدود 700 هرتز قابل مقایسه باشد. آخرین نمودار شکل 5 ، کارایی محرک را بر حسب درصد (%) نشان می دهد، یعنی نسبت توان الکتریکی ورودی به توان تابشی صوتی را نشان می دهد. بازده واقعی به خوبی با بازده مرجع پیش بینی شده مطابقت داردη 0 از حدود 1٪.
شکل 6: نیروی فشار وابسته به فرکانس روی مخروط بلندگو (مقدار rms) (بالا سمت چپ)، امپدانس سیم پیچ صدا (بالا سمت راست)، حساسیت بلندگو (سمت چپ پایین)، و پاسخ فاز (پایین سمت راست).
در شکل 6 (بالا سمت چپ)، مقدار RMS نیروی فشار صوتی FD بر روی غشا (به معادله 1 مراجعه کنید ) به عنوان تابعی از فرکانس نشان داده شده است. مقدار RMS با فرمول معمول به دست می آید
که در آن * نشان دهنده مزدوج مختلط است.
شکل 6 (بالا سمت راست) امپدانس سیم پیچ صدا (مقدار مطلق، قسمت واقعی و خیالی) را نشان می دهد که به صورت V i / i c محاسبه می شود . رزونانس در سیستم الکتریکی مطابق با فرکانس تشدید اساسی F s = 22.0 هرتز دیده می شود ( جدول 3 و فهرست جهانی تعریف ها> پارامترها را در مدل ببینید).
دو شکل آخر در شکل 6 (پایین سمت چپ و راست) پاسخ بلندگو (سطح فشار صدا) را نشان می دهد که 1 متر جلوتر اندازه گیری شده و در 1 ولت RMS رانده شده است و فاز نسبی اندازه گیری شده در همان نقطه است. حساسیت مطابق با مدل پیستون در فرکانس های پایین همانطور که انتظار می رود دیده می شود و مقادیر واقعی برای یک واحد بلندگو دارد. فاز به عنوان فاز فشار p (0,1 متر) نسبت به فازی که یک موج صفحه در همان نقطه exp ( -ik 0 z ) با z = 1 m خواهد داشت نشان داده می شود. به این ترتیب مولفه فاصله خالص (تأخیر فاز) فاز حذف شده است.
شکل 7: فشار در امتداد محور z مرکزی از خارج از حوزه محاسباتی تا فاصله 5 متری. برای فرکانس 1000 هرتز ارزیابی شده است. فشار با استفاده از ویژگی محاسبه میدان خارجی محاسبه می شود.
میدان فشار در امتداد محور z در شکل 7 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، فشار مدل شده را با فشار تحلیلی روی محور از یک پیستون مقایسه می کند. به نظر می رسد که توافق در این فرکانس بسیار خوب است. برای فرکانس‌های پایین‌تر، توافق بسیار بهتر می‌شود در حالی که طبق انتظار، دو منحنی در فرکانس‌های بالاتر واگرا می‌شوند (فرکانس ارزیابی را در نمودار تغییر دهید تا این روند را ببینید).
شکل 8: فشار میدان خارجی و سطح فشار صدا در فاصله 1 متری نیم کره جلوی بلندگو و در 10 کیلوهرتز ارزیابی شده است.
فشار و سطح فشار صوت ارزیابی شده در 1 متر، با استفاده از نمودارهای الگوی تشعشع اختصاصی، در شکل 8 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.
در شکل 9 و شکل 10 ، شدت تابش در اطراف چهار فرکانس 100 هرتز، 1000 هرتز، 5 کیلوهرتز و 10 کیلوهرتز نشان داده شده و ارزیابی 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. نرمال ها هنگام تنظیم، به عنوان مثال، عبارت برای کل توان تابشی ( معادله 3 ) مفید هستند. در این مورد، لازم است از عملگر up() برای دریافت شدت در سمت بالای مخروط بلندگو (در جهت عادی) استفاده شود. چهار نمودار به وضوح نشان می دهد که چگونه انرژی صوتی برای افزایش فرکانس متمرکز می شود.
به اصطلاح نمودار جهت دهی واحد بلندگو در شکل 11 نشان داده شده است . این نمودار نموداری 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 همه جهتی در فرکانس‌های پایین، از طریق یک پاسخ تک لوبی در فرکانس‌های متوسط، می‌رود 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 9: بزرگی شدت (نقشه رنگ)، میدان برداری شدت (فلش های دامنه)، و نرمال های سطح (فلش های لبه) برای 100 هرتز و 1000 هرتز.
شکل 10: بزرگی شدت (نقشه رنگ)، میدان برداری شدت (فلش های دامنه)، و نرمال های سطح (فلش های لبه) برای 5 کیلوهرتز و برای 10 کیلوهرتز.
شکل 11: 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 1 هرتز تا 10 4 هرتز = 10 کیلوهرتز اجرا می شود.
تنظیمات ولوم پشت بسته
هنگامی که مدل با پیکربندی حجم پشت بسته حل می شود، پاسخ سیستم تغییر می کند. این به راحتی در منحنی های امپدانس سیم پیچ صوتی در شکل 12 دیده می شود . مکان فرکانس تشدید بنیادی F s افزایش می یابد. این به این دلیل است که وجود فضای بسته پشت دیافراگم بلندگو با افزایش سفتی مکانیکی مطابقت دارد. حساسیت بلندگو در شکل 13 نشان داده شده است . وجود صدای بسته به شدت بر عملکرد فرکانس پایین بلندگو تأثیر می گذارد. به همین دلیل است که کابینت‌های بلندگو دارای یک درگاه تهویه هستند، یعنی برای کاهش این فرکانس پایین.
آزمایش مدل با ولوم پشت بسته همچنین مزیت آزمایش کل تنظیمات مدل (مدار الکتریکی به کوپلینگ FEM) را دارد. به عنوان مثال، یک خطای علامت در نیروی فشار اعمال شده بر روی دیافراگم، نتایج کم و بیش درستی را برای پیکربندی باز ارائه می‌دهد، اما تغییر رزونانس مورد انتظار را پیش‌بینی نمی‌کند. این نوع تست های سلامت عقل هنگام تنظیم مدل های عددی مهم هستند.
شکل 12: منحنی‌های امپدانس سیم‌پیچ صدا برای هر دو پیکربندی باز (جامد) و بسته (خط‌دار) حجم پشتی.
شکل 13: منحنی های حساسیت برای پیکربندی باز ولوم، نتایج تحلیلی و پیکربندی حجم پشت بسته.
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.
مسیر کتابخانه برنامه: Acoustics_Module/Electroacoustic_Transducers/lumped_loudspeaker_driver
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
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 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
7 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Frequency Domain را انتخاب کنید . |
8 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
تمام پارامترهای مدل را از یک فایل بارگیری کنید. آنها شامل تمام پارامترهای سیگنال کوچک ( جدول 2 و جدول 3 ) و همچنین پارامترهای هندسه هستند.
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_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه متقارن محوری دوبعدی ساده درایور بلندگو را با رسم چند دایره و خط بسازید.
هندسه 1
دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت نوشتار Radius ، 1[cm] را تایپ کنید . |
4 | در قسمت نوشتار زاویه بخش ، 180 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن r ، a را تایپ کنید . |
دایره 2 (c2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، Rair+Rpml را تایپ کنید . |
4 | در قسمت نوشتار زاویه بخش ، 180 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Rotation Angle را پیدا کنید . در قسمت متن چرخش ، -90 را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش لایه ها کلیک کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام لایه | ضخامت (متر) |
لایه 1 | Rpml |
چند ضلعی 1 (pol1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Polygon کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Polygon ، بخش Object Type را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع ، منحنی باز را انتخاب کنید . |
4 | بخش مختصات را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
R (M) | Z (M) |
3[cm] | -4[cm] |
a-1[cm] | 0 |
چند ضلعی 2 (pol2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Polygon کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Polygon ، بخش Object Type را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع ، منحنی باز را انتخاب کنید . |
4 | بخش مختصات را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
R (M) | Z (M) |
a+1[cm] | 0 |
Rair | 0 |
5 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
درجه دوم Bézier 1 (qb1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Quadratic Bézier را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Quadratic Bézier ، بخش Control Points را پیدا کنید . |
3 | در ردیف 2 ، r را روی 1.8[cm] تنظیم کنید . |
4 | در ردیف 3 ، r را روی 3[cm] تنظیم کنید . |
5 | در ردیف 1 ، z را روی -3[cm] تنظیم کنید . |
6 | در ردیف 2 ، z را روی -3.1[cm] تنظیم کنید . |
7 | در ردیف 3 ، z را روی -4[cm] تنظیم کنید . |
8 | قسمت Weights را پیدا کنید . در قسمت متن 2 ، 1.5 را تایپ کنید . |
9 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
حذف نهادهای 1 (del1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Delete Entities را انتخاب کنید . |
2 | در شیء c1 ، فقط مرزهای 3 و 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای حذف نهادها ، روی  ساخت انتخاب شده کلیک کنید . |
چند ضلعی 3 (pol3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Polygon کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Polygon ، بخش Object Type را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع ، منحنی باز را انتخاب کنید . |
4 | بخش مختصات را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
R (M) | Z (M) |
0.15 | 0 |
0.15 | -0.1 |
0 | -0.1 |
5 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
اکنون، تمام متغیرها، انتخاب‌ها و جفت‌کننده‌های مؤلفه را در زیر گره Definitions تنظیم کنید . متغیرها را از دو فایل متغیر (یکی برای متغیرهای مدل و دیگری برای عبارات پیستون تحلیلی) بارگذاری کنید. انتخاب ها سطح مخروط بلندگو را با شتاب داخلی (خط قرمز در شکل 3 ) و دیواره سخت صدای داخلی را نشان می دهند.
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_variables_1.txt دوبار کلیک کنید . |
تقریب های تحلیلی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  متغیرها کلیک کنید و متغیرهای محلی را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، تقریب های تحلیلی را در قسمت نوشتار 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_variables_2.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 8، 15 و 18 را انتخاب کنید.  |
بافل (دیوار داخلی)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Baffle (دیوار داخلی) 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 9، 11، 12 و 19 را انتخاب کنید. |
حجم پشت (دیوار داخلی)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Back Volume (دیوار داخلی) 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 4 و 10 را انتخاب کنید.  |
کاملاً منطبق بر لایه 1 (pml1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی لایه  کاملاً منطبق کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 1 و 5 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. اول از همه، قدرت تابش آکوستیک باید مثبت باشد. اگر از تنظیمات پیش‌فرض استفاده می‌شد، در فرکانس‌های پایین، توان تابشی منفی را مشاهده می‌کردید ( شکل 5 (بالا سمت راست) و دستورالعمل‌های نحوه ایجاد نمودار را در پایین‌تر ببینید). مسئله این است که در فرکانس‌های پایین، امواج ناپایدار ایجاد شده توسط مخروط بلندگوی متحرک به لایه PML گسترش می‌یابند. برهمکنش بین سیستم مختصات مقیاس شده در PML و این امواج ممکن است یک سهم انرژی اشتباه در مدل ایجاد کند (می تواند مثبت یا منفی باشد). توجه داشته باشید که امواج ناپایدار تنها در کسری از طول موج فروپاشی می کنند.
یک راه خوب برای بررسی عملکرد PML این است که یک تجزیه و تحلیل حساسیت روی برخی از پارامترها (به عنوان مثال کل توان صوتی تابش شده) با توجه به تغییرات در پارامترهای PML انجام دهیم. در این مدل ما چنین تحلیل حساسیتی را انجام نمی دهیم.
به طور کلی، افزایش ضریب انحنا به طور موثری قدرت تفکیک PML را به سمت حوزه فیزیکی تغییر می‌دهد، که در این مورد ضروری است زیرا اجزای محو شونده تنها در کسری از طول موج تجزیه می‌شوند. با این حال، اگر آن را بیش از حد افزایش دهید، ممکن است وضوح را در انتهای دیگر، یعنی طول موج فضای آزاد از دست بدهید. با فرض اینکه PML ها برای فرکانس های بالا و پارامتر انحنای 1 به درستی کار می کنند، در اصل می توانید یک مطالعه همگرایی انجام دهید تا یک پارامتر انحنای ثابت را افزایش دهید تا نتیجه فرکانس پایین همگرا شود (برای 10 هرتز) در حالی که مطمئن شوید که نتیجه فرکانس بالا (برای 10 کیلوهرتز) تحت تأثیر قرار نمی گیرد. به نظر می رسد که مقدار 5 نتایج خوبی در این مدل به همراه دارد. ضریب مقیاس 0.5 نتایج را بیشتر بهبود می بخشد، اما فقط به مقدار کمی.
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. از شرایط داخلی در دیافراگم و روی بافل بی نهایت استفاده کنید. این شرایط امکان ایجاد میدان فشار ناپیوسته را فراهم می کند.
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 ، Baffle ( دیوار داخلی) را انتخاب کنید . |
مرز بلندگوی داخلی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Interior Lumped Speaker Boundary را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مرز بلندگوی داخلی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Speaker را انتخاب کنید . |
محاسبه میدان خارجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Exterior Field Calculation را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 16 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 . |
توجه داشته باشید که شرط محاسبه میدان خارجی را فقط در قسمت جلوی بلندگو اعمال کرده اید. در واقع، شرایط میدان بیرونی باید برای مرزهای اطراف همه منابع و پراکنده ها اعمال شود. این البته با یک بافل بی نهایت امکان پذیر نیست. با این حال، در این مورد خاص، می توان از ترفندی استفاده کرد، یعنی استفاده از این واقعیت که تقارن (در z = 0) برابر با یک دیوار سخت صدا در آکوستیک فشار است (همانطور که در UI نشان داده شده است). بنابراین، در پیکربندی بافل بی‌نهایت، همچنان می‌توان از شرایط میدان بیرونی استفاده کرد.
مرز سخت صدای داخلی (دیوار) 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و داخلی Sound Hard Boundary (دیوار) را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مرز سخت داخلی صدا (دیوار) ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Back Volume ( دیوار داخلی) را انتخاب کنید . |
این شرایط دیوار داخلی در اولین مطالعه هنگام مدلسازی پیکربندی باز غیرفعال می‌شود. در مطالعه دوم دیوار داخلی فعال است و بلندگو با ولوم پشت بسته کار می کند.
راه اندازی سیستم مدار الکتریکی برای مدل الکتریکی و مکانیکی را ادامه دهید. هنگام ساختن این به شکل 3 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 کنترل جریان 1 (H1)
1 | در نوار ابزار مدار الکتریکی ، روی منبع ولتاژ  کنترل شده جریان کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات منبع ولتاژ کنترل شده جریان ، 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 نوشتار Gain ، BL[m/Wb*ohm] را تایپ کنید . |
به یاد داشته باشید که هنگامی که اجزای مدار مکانیکی تنظیم شده اند، جریان اندازه گیری شده را انتخاب کنید.
منبع ولتاژ کنترل جریان 2 (H2)
1 | در نوار ابزار مدار الکتریکی ، روی منبع ولتاژ  کنترل شده جریان کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات منبع ولتاژ کنترل شده جریان ، بخش اتصالات گره را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
برچسب | نام گره ها |
پ | 6 |
n | 0 |
4 | قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت نوشتار Gain ، BL[m/Wb*ohm] را تایپ کنید . |
5 | قسمت Current Measurement را پیدا کنید . از لیست اندازه گیری جریان برای دستگاه ، مقاومت 2 (R2) را انتخاب کنید . |
سلف 2 (L2)
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 | 6 |
n | 7 |
4 | قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن L ، M_MD[H/kg] را تایپ کنید . |
منبع ولتاژ کنترل جریان 1 (H1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی منبع ولتاژ کنترل شده جریان 1 (H1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات منبع ولتاژ کنترل‌شده جریان ، بخش اندازه‌گیری جریان را پیدا کنید . |
3 | از لیست اندازه گیری جریان برای دستگاه ، سلف 2 (L2) را انتخاب کنید . |
مقاومت 4 (R4)
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 | 7 |
n | 8 |
4 | قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن R ، R_MS[ohm/kg*s] را تایپ کنید . |
خازن 1 (C1)
1 | در نوار ابزار مدار الکتریکی ، روی  خازن کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای خازن ، بخش اتصالات گره را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
برچسب | نام گره ها |
پ | 8 |
n | 9 |
4 | قسمت Device Parameters را پیدا کنید . در قسمت متن C ، C_MS[F*N/m] را تایپ کنید . |
خارجی I در مقابل U 1 (IvsU1)
1 | در نوار ابزار Electrical Circuit ،  External I در مقابل U را کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای External I در مقابل U ، بخش Node Connections را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
برچسب | نام گره ها |
پ | 9 |
n | 0 |
4 | بخش External Device را پیدا کنید . از لیست V ، ولتاژ را از مرز بلندگوی یکپارچه (acpr/ilsb1) انتخاب کنید . |
مدل الکترومکانیکی توده ای تعریف شده توسط مدار الکتریکی اکنون به طور کامل با ویژگی مرز بلندگوی داخلی توده ای در حوزه اجزای محدود همراه شده است.
مش
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 به مش بندی (رفع امواج) در راهنمای کاربر ماژول آکوستیک مراجعه کنید . در این مدل از گزینه پیش فرض Automatic استفاده می کنیم که 5 عنصر در هر طول موج می دهد.
مش 1
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، کادر انتخاب Use for Electrical Circuit (cir) را پاک کنید . |
حال، قبل از ساختن مش و حل، به مطالعه و تنظیم فرکانس ها ادامه دهید.
مطالعه 1 – باز کردن پشت جلد
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 1 – Open Back-Volume را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره Model Builder ، در مطالعه 1 – Open Back-Volume 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 . |
برای اولین مطالعه که در آن از پیکربندی باز استفاده می کنیم، دیوار داخلی را که حجم پشت بسته را تعریف می کند، غیرفعال کنید.
9 | در پنجره تنظیمات برای دامنه فرکانس ، قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
10 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
11 | در درخت، Component 1 (comp1)>Pressure Acoustics، Frequency Domain (acpr)>Interior Sound Hard Boundary (Wall) 2 را انتخاب کنید . |
12 |  روی Disable 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 – باز کردن پشت جلد
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
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 – جلد باز / راه حل 1 (sol1)
در پنجره Model Builder ، گره Results>Datasets را گسترش دهید ، سپس روی Study 1 – Open Back-Volume/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 2-4 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 4 را بازتولید کنند .
فشار آکوستیک، سه بعدی (acpr)
سطح فشار صدا، 3D (ACPR)
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 8 را بازتولید کنند .
اکنون، 9 طرح 1 بعدی ایجاد کنید که نمودارهای مشخصه بلندگوهای مختلف را به تصویر می کشد. هر طرح شامل تعدادی مرحله برای تنظیم عنوان، محور، نام طرح و غیره است، اینها اختیاری هستند و می توان از آنها صرفنظر کرد. شما همچنین می توانید فقط طرح خاصی را که مورد علاقه شما است ایجاد کنید. مراحل بعدی نمودارهای شکل 5 ، شکل 6 و شکل 7 را بازتولید می کند .
توطئه ها به شرح زیر است:
1 | سرعت غشاء |
2 | قدرت تابشی آکوستیک |
3 | برق ورودی |
4 | بهره وری |
5 | Force on Speaker Cone |
6 | امپدانس سیم پیچ صدا |
7 | حساسیت |
8 | فاز |
9 | فشار میدان خارجی روی محور |
سرعت دیافراگم
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 ، سرعت دیافراگم 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 . |
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، دامنه سرعت (m/s) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | روی Diaphragm Velocity 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 |
abs (u_D) | ام‌اس | COMSOL |
abs (Qlf_D/S_D) | ام‌اس | تقریب فرکانس پایین |
abs (Qhf_D/S_D) | ام‌اس | تقریب فرکانس بالا |
4 | در نوار ابزار Diaphragm Velocity ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
این نمودار باید شکل 5 (بالا سمت چپ) را بازتولید کند.
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 Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>Variables>P_AR – Radiated power (COMSOL) – W را انتخاب کنید . |
3 | روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>Variables>P_AR_ana – Radiated power (piston) – W را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Acoustic Radiated Power ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
این نمودار باید شکل 5 (بالا سمت راست) 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 5 (پایین سمت چپ) 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 . |
7 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست Position ، Lower middle را انتخاب 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 (COMSOL) |
eta0*100 | راندمان مرجع (پیستون) |
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 5 (پایین سمت راست) را بازتولید کند.
Force on Speaker Cone
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 ، Force on Speaker Cone 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 . |
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، نیروی فشار (N) را تایپ کنید . |
7 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت چپ را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی Force on Speaker Cone 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 |
sqrt(0.5*F_D*conj(F_D)) | ن | نیروی فشار (rms) (COMSOL) |
4 | در نوار ابزار Force on Speaker Cone ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
این نمودار باید شکل 6 (بالا سمت چپ) را بازتولید کند.
امپدانس سیم پیچ صدا
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 ، Voice-Coil Impedance 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 . |
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، امپدانس (اهم) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | روی Voice-Coil Impedance 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 |
abs(V0/cir.R1_i) | اهم | |Z| |
واقعی (V0/cir.R1_i) | اهم | Re(Z) |
imag(V0/cir.R1_i) | اهم | من (Z) |
4 | در نوار ابزار Voice-Coil Impedance ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
این نمودار باید شکل 6 (بالا سمت راست) را بازتولید کند.
حساسیت در 1 متر
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 ، در قسمت نوشتار Label ، Sensitivity at 1 m را 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، Level (dB SPL rel. 1 V) را تایپ کنید . |
7 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت چپ را انتخاب کنید . |
گروه اکتاو 1
1 | در نوار ابزار Sensitivity at 1 m ، روی  More Plots کلیک کنید و Octave Band را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Octave Band ، قسمت Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، جهانی را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت Expression text pext(0,1) را تایپ کنید . |
5 | قسمت Plot را پیدا کنید . از لیست Quantity ، چگالی طیفی توان پیوسته را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
7 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
8 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
سطح فشار صدا (COMSOL) |
نشانگر نمودار 1
1 | روی Octave Band 1 کلیک راست کرده و Graph Marker را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار نشانگر ، بخش نمایش را پیدا کنید . |
3 | از لیست حالت نمایش ، تقاطع خط را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن مختصات x ، 700 را تایپ کنید . |
5 | کادر نمایش خطوط را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Text Format را پیدا کنید . در قسمت نمایش متن دقیق ، 3 را تایپ کنید . |
7 | چک باکس Include unit را انتخاب کنید . |
8 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست نقطه لنگر ، سمت راست میانی را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار Sensitivity at 1 m ، روی  Plot کلیک کنید . |
گروه اکتاو 2
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر Results>Sensitivity at 1m روی Octave Band 1 راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Octave Band ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text sqrt(2)*prms را تایپ کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
سطح فشار صدا (پیستون) |
نشانگر نمودار 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Octave Band 2 را گسترش دهید ، سپس روی Graph Marker 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Graph Marker ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 | از لیست نقطه لنگر ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Sensitivity at 1 m ، روی  Plot کلیک کنید . |
این نمودار باید شکل 6 (پایین سمت چپ) را بازتولید کند.
فاز نسبت به یک موج مسطح
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 ، فاز نسبت به موج صفحه 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 . |
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، Phase (deg) را تایپ کنید . |
7 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت چپ را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | روی Phase Relative to a Plane Wave 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 |
arg(subst(acpr.efc1.pext,r,0,z,1[m])/(exp(-i*k0*1[m])*1[Pa])) | درجه | فاز (COMSOL) |
4 | در نوار ابزار Phase Relative to a Plane Wave ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه x-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
این نمودار باید شکل 6 (پایین سمت راست) 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 . |
فشار روی محور
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  1D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، 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 . |
نمودار خطی 1
1 | روی On-axis Pressure کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text pext(r,z) را تایپ کنید . |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Expression text، z را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . از لیست Resolution ، Extra fine را انتخاب کنید . |
7 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
8 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
COMSOL |
نمودار خط 2
1 | روی Line Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، acpr.iomega*rho0*u_D*S_D*exp(-i*k0*z)/(2*pi*z) را تایپ کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
پیستون |
5 | در نوار ابزار فشار روی محور ، روی  Plot کلیک کنید . |
این نمودار باید شکل 7 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 ، خاکستری را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Intensity ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
این نمودار باید آخرین فریم در شکل 10 را بازتولید کند ، اکنون فرکانس ارزیابی را به 5000 هرتز، 1000 هرتز و 100 هرتز تغییر دهید. این فریم های باقی مانده در شکل 9 و شکل 10 را بازتولید می کند .
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 . در قسمت متنی Number of angles عدد 180 را تایپ کنید . |
4 | از لیست محدودیت ، دستی را انتخاب کنید . |
5 | در فیلد متن شروع φ ، -90 را تایپ کنید . |
6 | در فیلد متنی محدوده φ ، 180 را تایپ کنید . |
7 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست Layout ، فرکانس در محور y را انتخاب کنید . |
8 | در نوار ابزار Directivity ، روی  Plot کلیک کنید . |
9 |  روی دکمه y-Axis Log Scale در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
این باید نمودار جهت دهی نشان داده شده در شکل 11 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.
یک نمودار اضافی ایجاد کنید که حساسیت و فاز را در یک نمودار با استفاده از دو محور y نشان دهد .
جهانی 1
در پنجره Model Builder ، در Results>Phase Relative to a Plane Wave روی Global 1 کلیک راست کرده و Copy را انتخاب کنید .
حساسیت و فاز
1 | در پنجره Model Builder ، روی Sensitivity at 1 m کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، Sensitivity and Phase را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
گروه اکتاو 2
1 | در پنجره Model Builder ، گره Sensitivity و Phase را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Sensitivity and Phase>Octave Band 2 کلیک راست کرده و Delete را انتخاب کنید . |
گروه اکتاو 1
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>Sensitivity and Phase روی Octave Band 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Octave Band ، بخش Plot را پیدا کنید . |
3 | از لیست Quantity ، چگالی طیفی توان متوسط باند را انتخاب کنید . |
4 | از لیست نوع Band ، 1/3 اکتاو را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Sensitivity and Phase کلیک راست کرده و Paste Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . |
3 | از لیست Width ، 2 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست رنگ ، قرمز را انتخاب کنید . |
حساسیت و فاز
1 | در پنجره Model Builder ، روی Sensitivity and Phase کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | چک باکس Two y-axes را انتخاب کنید . |
4 | در جدول، کادر تیک Plot on secondary y-axis را برای Global 1 انتخاب کنید . |
5 | قسمت Axis را پیدا کنید . تیک گزینه Manual axis limits را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت حداقل متن y ، 40 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن حداکثر y ، 90 را تایپ کنید . |
8 | در فیلد متن حداقل y Secondary ، -180 را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متنی Secondary y Maximum ، 180 را تایپ کنید . |
10 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
11 | چک باکس Secondary y-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Phase (deg) را تایپ کنید . |
12 | در نوار ابزار حساسیت و فاز ، روی  Plot کلیک کنید . |
زمان حل مدل با پیکربندی ولوم پشت بسته فرا رسیده است. پس از حل، چند نمودار اضافی به نمودارهای موجود اضافه کنید تا ببینید پاسخ سیستم چگونه تغییر کرده است. ولوم پشت بسته به عنوان فنر عمل می کند و بنابراین انطباق مکانیکی سیستم را اصلاح می کند. برای مثال، این اثر در نمودار امپدانس الکتریکی با بالا بردن رزونانس در فرکانس دیده می‌شود.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Frequency Domain را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2
مرحله 1: دامنه فرکانس
1 | در پنجره تنظیمات دامنه فرکانس ، بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 |  روی Range کلیک کنید . |
3 | در کادر محاوره‌ای Range ، فرکانس‌های ترجیحی ISO را از لیست روش ورود انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن فرکانس شروع ، 10 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی توقف فرکانس ، 10000 را تایپ کنید . |
6 | از لیست فاصله ، اکتاو 1/24 را انتخاب کنید . |
7 | روی Replace کلیک کنید . |
8 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Study 2 – Closed Back-Volume را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
10 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
11 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
در نهایت، دو تا از نمودارهای موجود را اصلاح کنید تا تأثیر یک حجم پشت بسته را درک کنید. برای مشاهده نتایج پیکربندی بسته، در هر یک از نمودارها، به سادگی Dataset را به یکی از مطالعه 2 تغییر دهید.
نتایج
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>Voice-Coil Impedance روی Global 1 کلیک 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 |
abs(V0/cir.R1_i) | اهم | |Z| (صدای پشت باز) |
جهانی 2
1 | روی Results>Voice-Coil Impedance>Global 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ها ، مطالعه 2 – بسته پشت جلد / راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
abs(V0/cir.R1_i) | اهم | |Z| (حجم پشت بسته) |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، چرخه (بازنشانی) را انتخاب کنید . |
6 | زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، Dashed را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار Voice-Coil Impedance ، روی  Plot کلیک کنید . |
این نمودار باید شکل 12 را بازتولید کند .
گروه اکتاو 1
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Sensitivity at 1 m روی Octave Band 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Octave Band ، قسمت Legends را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
سطح فشار صدا (COMSOL) (صدای پشت باز) |
گروه اکتاو 3
1 | روی Results>Sensitivity در 1 m>Octave Band 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Octave Band ، قسمت Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ها ، مطالعه 2 – بسته پشت جلد / راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
سطح فشار صدا (COMSOL) (صدای پشت بسته) |
نشانگر نمودار 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Octave Band 3 را گسترش دهید ، سپس روی Graph Marker 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Graph Marker ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 | از لیست نقطه لنگر ، پایین سمت چپ را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Sensitivity at 1 m ، روی  Plot کلیک کنید . |
این نمودار باید شکل 13 را بازتولید کند .
