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耳机声场分布有限元仿真

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01

模型来源


模型来自和Comosl朋友的沟通。他们的声学团队正在构建一个耳机声场分布的有限元仿真模型。

模型的示意图


在典型的测量环境中模拟耳机。耳机与耳朵紧密耦合,近似压力场,因此无法用扬声器的自由场来评估仿真。


模型中使用人工头和耳朵来相对准确地表示使用条件。上图中显示了头戴式耳机与通用人工耳的耦合。





02


物理场设置


具有人皮肤阻抗的声边界


Comsol有自带皮肤阻抗声边界



使用多孔弹性波对耳机上的泡棉进行建模,并耦合到声场模型。




耳机外壳中的穿孔板和调音纸/网布,采用内部穿孔板进行模拟


耳机耦合到人工耳耦合和简化的耳道。


耳鼓的阻抗可以在模型中专门考虑。


耳机的扬声器单元采用TS集总参数表示,以缩小计算规模。这个和常规扬声器或音箱仿真类似。


 

 

03


声场仿真结果



不同频率下的皮肤表面声压级


耳膜处频率响应曲线



04


补充说明

这个只是初步的模型,相关设置还存在调整的空间。可以看到仿真出来的频响有疑问。还未和实测产品,相关文献,或者其他仿真方法进行对比。而且计算量相当大。

可能会在下一个版本Comsol 5.5中正式推出此案例。可以期待一下。应该不会需要很久了。


常规都是采用等效电路对耳机进行仿真,相关的理论和工具也非常成熟。


采用有限元仿真建立耳机的模型是一个非常有益的补充。可以对人头/人耳的结构尺寸的影响进行定量评估。对漏音的计算也会更加准确。

后续或许还有可能耦合人头骨的模型,对骨传导耳机进行建模仿真。




来源:声学号角
Comsol电路通用声学理论
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2022-11-01
最近编辑:1年前
声学号角
辜磊,专注数码声学产品仿真设计...
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