凝胶扬声器的多物理建模分析

我们认为扬声器作为单独的盒子。但SFX Technologies有限公司的工程师正在使用COMSOL Multiphysics设计扬声器驱动器，这些扬声器驱动器使用几乎任何表面 - 从桌面到墙壁，镜子，仪表板，广告牌甚至公交车避难所 - 以生产高质量的声音。当来自Dunfermline的GA（凝胶音频）传感器时，苏格兰公司被放置在表面上，这成为扬声器。在纸上模拟这一复杂过程非常困难，这使其成为数值模拟的完美候选者。

当放置在诸如墙壁，镜像或仪表板的面板上时，凝胶音频换能器将该表面转换为扬声器，横跨音频范围频率良好的频率响应。

凝胶作为界面
凝胶扬声器技术是独一无二的;您将GA换能器与面板永久接触，不粘合到它，例如用双面胶带。换能器的磁体和线圈从放大器接收模拟音频信号，并且凝胶用作将声波转移到面板的中间材料。结果是一个“扬声器”，具有良好的高频响应，非常好的低音，无需大扬声器箱。

GA传感器最初用于扬声器所需的应用程序，这些应用程序不可见或可访问，例如在公共汽车站或公共地址系统中。然而，现在，他们被纳入小型电视等产品，从而实现了良好的低音反应而不需要低音炮。他们正在考虑用于移动电话以获得更好的音频响应。在这些情况下，难以测试原型，因为手机制造商有严格的市场时间表。

仿真结果可以将驱动程序纳入手机时可以期望的，以便开发可以同时进行手机和驾驶员。

用COMSOL Multiphysics生成的异形曲线图示出了当与GA换能器驱动时从典型面板表面发射的声压水平（SPL）。这里，结果显示为一个频率（1092Hz），而图表显示了表面位移的程度。

以前，它需要SFX三个月来构建初始原型;现在，使用COMSOL Multiphysics和声学模块加载项进行仿真，我们的设计团队在一个月内完成了第一个原型。这次差异对于这项新技术至关重要。

复杂的路线，结果简单
建模过程发生在三个主要阶段。

首先创建一个线圈和磁铁的模型，以确定在所有频率产生的力。

接下来，使用这些导致在面板的模拟中，以在频段的频带上获得其变形和加速度。

最后，模拟了面板将生成的声场。虽然我们模拟了扬声器的复杂运动，但我们想要的仿真结​​果相对简单：来自扬声器与频率的声压级的曲线图。但是，获得此结果需要复杂的过程。

放置在电视机内的GA换能器可以使用电视本身作为扬声器表面产生非常好的低音响应。仿真示出了通过将驾驶员放置在电视机的情况和1900Hz的电视机的情况下，通过将驾驶员置于电视机和声压级（SPL）的情况来说明和测量SPL。电视机屏幕上的表面图显示了其结构位移，而特写2D图显示了换能器周围的SPL作为切片图。

首先需要模拟，以尺寸尺寸尺寸，例如驾驶员中的线圈和磁体，并检查它们的效果。此外，虽然这两个部件产生单向运动，但凝胶另一侧的面板可以产生非常复杂的波形，尤其是在高频下，由可能导致频率改变的声音失真和模态形状的运动。

因此，建模的主要任务是找到最佳装配 - 正确的凝胶量和将其附加到表面的最佳方式 - 并且通过考虑结构声学相互作用来实现。太多的凝胶使驾驶员低效和非反应;太少导致声音扭曲。

最初，我们的设计集团使用了一个FEA封装，将结构力松散地耦合到声学迭代。但是，这使得声学域建立了一个精心制作的操作，并没有模拟我们想要的。现在我们使用多发性以简单的方式模拟这一点。

每种情况都是独一无二的
这种建模对于我们在SFX是必不可少的，因为几乎我们考虑的每一个设计都是独特的;我们的工作与各种面板和面板材料，并为每个，不同的驱动器和安装是需要的。例如，充当扬声器的面板可能是由塑料、各种橡胶和弹性体，或纸板等复合材料制成的。在这种情况下，我们的建模人员通过用各向同性材料表示面板来即兴发挥。我们现在正在研究制作面板的新方法，并开始将传统的扬声器和GA换能器组合在同一个系统中。在这些努力中，建模是必不可少的，因为必须考虑两个设备的声学-结构相互作用，以及它们对彼此的影响。

SFX Technologies
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