COMSOL仿真助力扬声器开发的 6 个示例

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所属分类:声学仿真

扬声器通常被内置在条形音箱、电视、耳机和助听器等各种类型的产品中。设计开发新型的改进的扬声器 —— 不影响原来的音质,甚至改善音质 —— 需要对其进行测试。仿真软件可帮助研发团队进行设计和测试,并且比单独进行原型设计成本更低、速度更快,对于这种强耦合的问题,需要多物理场仿真才能准确表述真实的世界。下面,我们介绍使用多物理场仿真开发扬声器的 6 个产品领域。

1.家庭娱乐系统

带沉浸式音频的电视机

2014 年,杜比实验室将杜比全景声扬声器 (Dolby Atmos® enabled speaker,DAES)技术推向市场。最初,这些产品只被应用在家庭影院系统和条形音箱中,后来,他们又想将 DAES 直接用在电视机中。于是,他们计划设计一款能够装入薄型电视机的 DAES 扬声器,同时仍为消费者提供“最佳听音点”覆盖。

COMSOL仿真助力扬声器开发的 6 个示例

配置了杜比全景声 (Dolby Atmos®) 扬声器电视机的房间内的声压级 (SPL) 图。图片由杜比实验室提供。

在设计过程中,杜比的仿真工程师使用了有限元-边界元(FEM-BEM)联用的方法来优化扬声器声学反射器的拓扑结构(FEM),并分析了它的定向响应(BEM)。基于仿真结果,他们构建了物理原型,然后使用近场扫描仪进行了测试。经过验证,杜比团队确定集成声学反射器确实可以显著改善用于薄型电视机的 DAES 技术。

条形音箱

三星美国研究中心在加利福尼亚州设有专门的音频实验室,他们设计、开发和测试音频产品。为了优化电视和条形音箱扬声器设计,该团队需要解决三个主要问题:

  • 1.频率响应
  • 2.声分布
  • 3.非线性

三星团队选择使用仿真来研究扬声器中的各个组件,例如波导、外壳和换能器,以及完整的扬声器设备。然后,他们基于仿真结果开发了扬声器的物理原型,并在消声室中对其进行了测试以验证结果。为了进一步简化开发过程,三星团队使用 COMSOL 软件构建了仿真 App,并将他们分发给他们的换能器设计师。

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