شبیه سازی میکروفن آکوستیک کامسول
شبیه سازی میکروفن آکوستیک کامسول در حالت ایده‌آل، ممکن است بخواهیم اتاق را با استفاده از روش‌های مبتنی بر موج در کل محدوده فرکانس مدل‌سازی کنیم، اما این ممکن است به دلیل نیاز به مش در فرکانس‌های بالا امکان‌پذیر نباشد. از آنجایی که می دانیم سهم حالت های جداگانه بر پاسخ اتاق زیر فرکانس شرودر غالب است، ما انتخاب می کنیم که آکوستیک فشار را با استفاده از حداکثر فرکانس که کمی بالاتر از فرکانس شرودر است حل کنیم: در این مورد تا 500 هرتز. راه اندازی مدل آکوستیک فشار شامل:
سطح فشار صدا (dB 20 µPa) روی سه دیوار اتاق مستطیلی با فرکانس 250 هرتز.
انجام پروژه کامسول نمودار بالا نمونه ای از توزیع کل سطح فشار صدا را بر روی برخی از دیوارهای اتاق نشان می دهد. با استفاده از این روش، اکنون رفتار فرکانس پایین (زیر 500 هرتز) اتاق مدل شده است. برای مدل سازی رفتار فرکانس بالا اتاق، به آکوستیک پرتو می رویم.
مدل آکوستیک پرتو با موارد زیر تنظیم شده است:
8000 اشعه را از نقطه مبدا با قدرت تجویز شده رها کنید
معیار پایان پرتو برای متوقف کردن ردیابی پرتوها (در نتیجه کاهش درجه آزادی) در صورتی که سطوح توان به زیر مقدار آستانه کاهش یابد.
تصویر زیر یک عکس فوری از پرتوهای منتشر شده از منبع نقطه ای را نشان می دهد. توجه داشته باشید که تنها کسری از پرتوها در زیر برای اهداف تجسم نشان داده شده است. (پرتوهایی با مختصات y کمتر از موقعیت منبع پنهان هستند.)
مسیرهای پرتو در 3 میلی ثانیه نشان دهنده انتشار پرتو از منبع نقطه ای تک قطبی است. مقیاس رنگ نشان دهنده فشار پرتو در Pa است.
مطالعه ردیابی پرتو در فرکانس مراحل خوبی انجام نمی شود. بنابراین پاسخ ضربه چگونه محاسبه می شود؟ در COMSOL Multiphysics، یک مجموعه داده گیرنده و گروه طرح 1 بعدی Impulse Response برای این کار وجود دارد. این گروه نمودار ورودی های باند 1/3 اکتاو مانند توان پرتو، فرکانس، تعداد بازتاب ها و خواص سیال را می گیرد و یک پاسخ ضربه ای را بر فرکانس بازسازی می کند. هدف به دست آوردن یک سیگنال جدید است که دارای همان محتوای انرژی باشد
سیگنال واقعی هنگامی که در باندهای اکتاو ورودی به طور میانگین محاسبه می شود. این کار با انحراف سیگنال ضربه با یک هسته فیلتر IR انتخاب شده (پیش‌فرض یک دیوار آجری با پنجره Kaiser است) و سپس جمع‌بندی مشارکت‌های همه پرتوها در تمام باندهای فرکانسی انجام می‌شود. برای اطلاعات بیشتر در مورد بازسازی، راهنمای کاربر ماژول آکوستیک را مشاهده کنید.
نمودار زیر سطح فشار صدا را در محل میکروفون acoustic microphone نشان می دهد. از آنجایی که منبع نقطه‌ای تک قطبی یک ضربه در زمان را نشان می‌دهد، پاسخ ضربه اتاق را می‌توان در حوزه فرکانس نیز تفسیر کرد که در آن منبع یک تحریک پهنای باند بر فرکانس است. (تبدیل فوریه تابع دلتای دیراک در زمان تابعی ثابت از فرکانس است.)
سطح فشار صدا در میکروفون که توسط انجام پروژه comsol مطالعه آکوستیک فشار، مطالعه ردیابی پرتو و فرمول تحلیلی محاسبه شده است. خط مشکی چین نشان دهنده فرکانس شرودر است.
بر اساس این طرح، می توانیم چند نتیجه کلیدی بگیریم. اول، نتیجه تحلیلی به خوبی با نتیجه مطالعه آکوستیک فشار تا 500 هرتز مطابقت دارد، که حداکثر فرکانس در آن مطالعه بود. این نتیجه به عنوان معیار خوبی است که مدل به درستی تنظیم شده است.
هنگام مقایسه نتیجه ردیابی پرتو با سایر نتایج، واضح است که میزان پایین
سطوح فشار صدا فرکانس مطابقت ندارد. این نتایج همانطور که انتظار می رود هستند، زیرا ردیابی پرتو به طور ذاتی یک روش مبتنی بر موج نیست و رفتار مودال را که در فرکانس پایین غالب است، نشان نمی دهد. می توان نتیجه گرفت که نتایج ردیابی پرتو در فرکانس پایین، به ویژه زیر 50 هرتز در این مدل، دقیق نیستند.
دو قله رزونانس اول در نمودار آکوستیک فشار مربوط به دو حالت مختلف است که توسط منبع تکانشی برانگیخته شده اند.
