Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-16T22:47:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T17:44:44Z : No. of bitstreams: 1 95655.pdf: 2075358 bytes, checksum: e9b07acd4b003010e586bb7127ca7b26 (MD5) / Tradicionalmente, a resposta em freqüência de alto-falantes e radiadores acústicos é medida em câmaras anecóicas. Entretanto, os custos de implantação de uma câmara anecóica que proporcione medições eficientes em baixas freqüências, são muito elevados. Para superar este problema, foram desenvolvidas várias técnicas alternativas que dispensam o uso da câmara anecóica, dentre as quais se destacam o método do campo próximo e o método que utiliza um acelerômetro. Entretanto, no caso de um sistema "vented-box", a obtenção da resposta em freqüência através dos métodos do campo próximo e do acelerômetro, está sujeita a um processo de tentativas e erros. Em contraste a este processo de tentativas e erros, é que se propõe, neste trabalho, um novo método para obtenção da resposta em freqüência de um sistema "vented-box".

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:35:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-25T19:31:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299558.pdf: 11329400 bytes, checksum: f5e1db34b2872bf278753c3a0958889a (MD5) / Nas últimas décadas, tem observado-se um aumento significativo no número de pessoas com perda auditiva, o que ocorre, principalmente, em função do envelhecimento da população e do estilo de vida moderno. Como consequência, tem-se também um aumento no número de usuários de aparelhos auditivos e um investimento cada vez maior no desenvolvimento destes. No entanto, ainda há pouca compreensão sobre o comportamento e a qualidade dos alto-falantes para tais equipamentos. Uma vez que, atualmente, existem métodos para análise de aparelhos auditivos, o objetivo deste trabalho é investigar os métodos experimentais existentes e definir o mais adequado para os alto-falantes de aparelhos auditivos. Nesta investigação, um procedimento experimental é proposto para análise e caracterização dos alto-falantes para aparelhos auditivos. Na maioria dos aparelhos auditivos, o som é captado por um microfone e tem sua intensidade controlada por um amplificador, o qual envia o sinal amplificado para o alto-falante. O sinal reproduzido pelo alto-falante é, então, direcionado até o tímpano do usuário por meio de tubos de diferentes diâmetros (tubos de conexão, ventilação e canal auditivo). Estes tubos exercem uma influência significativa na resposta em frequência do alto-falante e, para simular este sistema acústico, foi utilizado o Modelo de Matrizes de Transferência (MMT). A matriz de transferência do alto-falante é obtida por meio do Método de Duas Cargas (MDC), enquanto que as matrizes de transferência para os tubos são obtidas assumindo ondas planas e levando em conta os efeitos visco-térmicos. Uma vez obtido o modelo, é possível predizer o comportamento na frequência da pressão sonora, velocidade de volume, tensão e corrente elétrica para o alto-falante desejado. Tais resultados podem ser obtidos em pontos diversos do sistema acústico, e, com a utilização do MMT, é possível obter os resultados supracitados sem a necessidade da construção de protótipos, o que representa um significativo avanço no projeto de aparelhos auditivos. Associando o MMT com um procedimento experimental para análise dos níveis de distorção dos alto-falantes, o qual também é proposto neste trabalho, será possível obter as informações necessárias para uma qualificação dos alto-falantes de forma confiável. Os resultados numéricos do MMT obtidos para o sistema acústico do alto-falante foram confrontados com os resultados experimentais e obteve-se boa concordância dentro da faixa de frequência de 0 a 6,4 kHz, faixa usualmente encontrada nas informações técnicas de aparelhos auditivos. / Recent decades have seen a significant increase in the number of people with hearing loss, which occurs mainly due to the aging population and modern lifestyle. As a result, there is also an increase in the number of users of hearing aids and an increasing investment in the development of new hearing aids. However, there is still little understanding of the behavior and quality of speakers for such equipments. Currently there are some methodologies for the analysis of hearing aids; this study aims to investigate and define the most appropriate existing experimental methods that could be applied to loudspeaker of hearing aids. In this research an experimental procedure for the characterization of hearing aid#s loudspeakers is proposed. In the majority of hearing aids, the sound is captured by a microphone and has its intensity controlled by an amplifier, which sends the amplified signal to the loudspeaker. The acoustic signal is then directed to the eardrum of the user through tubes of different diameters (connecting tubes, ventilation, and ear canal). These tubes have a significant effect on the frequency response of the loudspeaker, and to simulate this acoustic system, it was used the Transfer Matrices Method (TMM). The transfer matrix of the loudspeaker is experimentally obtained by the Two-Load Method (TLM), while the transfer matrices representing the tubes are obtained assuming plane waves and taking into account the visco-thermal effects. Once the model is obtained, it is possible to predict the frequency behavior of the sound pressure, volume velocity, voltage, and electrical current. Such results can be obtained at various points of the acoustic system without the need of building prototypes; which represents a significant advance in the design of hearing aids. Associating the TMM with an experimental procedure, it is possible to analyze the levels of distortion from the loudspeakers, one can get the information required for a qualification of the loudspeakers. The numerical results obtained from the TMM to the acoustic system of the loudspeaker were compared with experimental results and good agreement was observed within the frequency range of 0 to 6.4 kHz, a frequency range usually found in the technical information of hearing instruments.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológio. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T03:33:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260041.pdf: 10720405 bytes, checksum: b4d96a73321b366bfb7ebc6cd8d14937 (MD5) / As caixas acústicas do tipo Bandpass (Passa Banda), quando projetadas para uma banda estreita, são mais eficientes que os modelos convencionais na reprodução de baixas freqüências. Porém, muitos pontos devem ser observados para que a resposta acústica seja de boa qualidade. O que se espera de uma caixa acústica é a reprodução dos sons com a maior fidelidade possível. Para isso, quem deve vibrar e irradiar os sons é o transdutor (alto-falante) e não a cavidade. Caixas construídas sem levar em conta a parte estrutural geram resultados negativos quanto à fidelidade sonora. Este trabalho aborda, inicialmente, uma revisão bibliográfica do alto-falante, dos principais modelos de caixas acústicas, do amortecimento, das técnicas de construção e do meio ambiente acústico. Na seqüência, um programa foi escrito baseado nas equações da caixa Bandpass, para simulação e geração de um modelo para construção. O modelo resultante da simulação foi construído, levando em conta todas as técnicas de travamento em busca de maior rigidez, e, posteriormente, comparado a uma caixa semelhante construída com materiais inferiores ou de menor qualidade, com forte tendência à vibração estrutural. Os resultados comparativos apresentaram grandes diferenças de vibrações estruturais entre o modelo proposto, chamado de caixa rígida, em relação à proposta com materiais inferiores, chamada de caixa flexível. O software escrito inclui uma rotina que permite analisar a influência dos parâmetros atmosféricos, como pressão, umidade e temperatura, no desenvolvimento da caixa Bandpass. No programa, há a flexibilidade de variar, por exemplo, a altitude em relação ao nível do mar e observar o que isso interfere no modelo. Também, variar a umidade e a temperatura e, com isso, analisar os resultados gerados. Nas simulações, é possível observar a importância e a influência desses parâmetros para o dimensionamento das câmaras e dutos da caixa Bandpass. Variações nos volumes das câmaras na ordem de 10% são possíveis devido a mudança dos parâmetros atmosféricos. Portanto, a abordagem desse trabalho oferece muitas informações técnicas e contribui para que os profissionais e interessados pela área de áudio executem seus projetos buscando a excelência.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-07-16T01:51:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 224200.pdf: 2483262 bytes, checksum: 3f311ef1903b7906d440ba0b465374e7 (MD5) / Com o alto-falante operando em sistema de alta potência (comum em sistemas de sonorização profissional), o superaquecimento da bobina e o deslocamento excessivo do cone são as principais causas de danos e falhas. Esses problemas estão relacionados à baixa eficiência e limitação do deslocamento do cone, respectivamente. Este trabalho apresenta um procedimento de medida e controle digital da temperatura da bobina e do deslocamento do cone usando um processador de sinal digital (DSP). A temperatura da bobina e o deslocamento do cone são obtidos indiretamente pela variação de resistência da bobina para corrente contínua (CC) e através da medida de aceleração do cone, respectivamente. Essa abordagem leva em consideração (através de medidas) as características reais do alto-falante, como suas inerentes não-linearidades. Assim, pode-se obter o máximo do sistema de sonorização, visto que agora pode-se operar sem a consideração da margem de segurança usual requerida para estes sistemas. With loudspeakers operating in a high power environment (common in system of professional sound equipment), the voice-coil overheating and the excessive cone displacement are the main causes of damages and faults. These drawbacks are related to the low efficiency and cone displacement limitation, respectively. This research work proposes a procedure to measure and control both the voice-coil temperature and cone displacement by using a digital signal processor (DSP). The voice-coil temperature and cone displacement are indirectly obtained from the coil DC resistance variation and the cone acceleration, respectively. This approach takes into account (by measuring) some real characteristics of the loudspeaker, as its inherent nonlinearities. Thus, one can obtain the maximum from the sound system, since it may now work without the usual safety margin required for these systems.

Dissertação (mestrado) - Universidade de São Paulo, Escola de Comunicações e Artes / Made available in DSpace on 2013-07-15T21:11:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-19T14:42:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um programa, implementado em ambiente Matlab, destinado ao projeto de divisores de freqüência passivos. Um divisor de freqüência é um conjunto de filtros elétricos responsável por dividir em duas ou mais bandas o espectro de freqüência do sinal elétrico a ser convertido em sinal sonoro. O objetivo principal no projeto de um divisor de freqüência é determinar os valores dos componentes desses filtros, de modo que a resposta em freqüência do sistema composto pelo divisor de freqüência e pelos alto-falantes seja a mais plana possível. Neste trabalho, a busca desses valores é realizada através de métodos de otimização, tendo como dados de entrada as curvas medidas de impedância equivalente e resposta em freqüência dos alto-falantes. O uso de métodos de otimização elimina a necessidade de se projetar um divisor de freqüência através de fórmulas clássicas de filtros analógicos, que não levam a resultados satisfatórios porque consideram a impedância equivalente do alto-falante uma resistência, além de não considerarem o efeito da sua resposta em freqüência na resposta em freqüência do sistema. Através do programa desenvolvido, foi projetado um divisor de freqüência passivo de duas vias, segunda ordem, para comandar um subwoofer e um driver de compressão instalados em uma caixa acústica do tipo refletor de graves. A comparação dos resultados simulados com os práticos comprovou a eficiência da abordagem utilizada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T03:04:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289167.pdf: 4067789 bytes, checksum: a0fb90e7165b763b04cfc3120cd7d50f (MD5) / O desenvolvimento de equipamentos miniaturizados, como celulares e aparelhos auditivos, torna-se cada dia mais comuns. Porém, a análise acústica destes sistemas apresenta complexidades adicionais e que limitam o uso dos modelos acústicos clássicos existentes. Estas dificuldades são originadas pelas pequenas cavidades internas existentes nestes sistemas onde os fenômenos de atrito viscoso e condutividade térmica influem na resposta acústica. Estes fenômenos são chamados na literatura de efeitos viscotérmicos e são negligenciados nos modelos acústicos clássicos. O objetivo deste trabalho é construir, avaliar e validar modelos acústicos viscotérmicos. A inclusão de efeitos viscotérmicos na modelagem acústica eleva a complexidade para solução analítica do problema que é possível apenas em geometrias e condições específicas. A solução para geometrias e condições mais complexas só é possível de forma numérica e este tipo de abordagem inexistente nos códigos comerciais de análise numérica mais difundidos. Neste trabalho, foram implementados dois tipos de modelos acústicos viscotérmicos pelo método de Elementos Finitos: o modelo Low Reduced Frequency (LRF) e o modelo Navier-Stokes-Fourier linearizado (NSFL). A implementação foi feita através da formulação fraca (weak form) aplicada no código comercial Comsol 3.5a. O modelo NSFL foi implementado com duas formulações diferentes para comparação. Os modelos LRF e NSFL foram aplicados em duas geometrias diferentes onde os resultados foram comparados com dados experimentais. O modelo NSFL possui maior robustez para análise de geometrias arbitrárias, porém o custo computacional de sua solução é alto. Este problema deu origem a um estudo da discretização mínima necessária para a uma solução adequada dos modelos NSFL. A comparação dos resultados obtidos pelos modelos viscotérmicos com dados experimentais apresentou discrepâncias que foram analisadas com mais critério com a análise das condições de contorno do modelo. Finalmente, um modelo de radiação acústica foi implementado com utilização do método Perfectly Matched Layer (PML) e acoplado com os modelos viscotérmicos para as analises da impedância de radiação e do efeito do erro de posição dos sensores. Com o ajuste da posição dos sensores nos modelos viscotérmicos os resultados obtidos apresentaram uma concordância muito boa com os dados experimentais.

Orientador: José Roberto de França Arruda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:19:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coser_LucasFernando_M.pdf: 3895849 bytes, checksum: 203a0d7be9958aaa628e2b404ad566a9 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Duas abordagens para a simulação do campo sonoro produzido por um arranjo esférico de alto-falantes são apresentadas e comparadas a resultados experimentais. Na primeira, modos estruturais obtidos da analise modal experimental da membrana são usados em simulações vibroacusticas por elementos de contorno no software LMS Virtual.Lab®. Na segunda, adota-se uma solução analítica baseada na expansão dos harmônicos esféricos de um padrão de velocidades sobre uma calota esférica. Os resultados são apresentados em termos de potencia sonora e de padrões de diretividade para o arranjo. No primeiro caso, são observadas as mesmas tendências na faixa de baixa freqüência em todas as curvas analisadas, havendo distorções consideráveis na faixa de alta freqüência para a solução analítica devido ao fato desta não incluir os efeitos dos modos estruturais da membrana. Por outro lado, os padrões de diretividade demonstram um alto grau de similaridade em todos os casos analisados e não são fortemente afetados pelos modos estruturais da membrana. As diferenças observadas nos resultados e as amplificações não realistas nas curvas de potencia sonora das simulações são causadas por três fatores principais: modos de cavidade acústica do arranjo esférico, desconsideração do acoplamento acústico entre os alto-falantes durante seus funcionamentos e utilização de um mesmo conjunto de FRFs para todos os alto-falantes. De uma forma geral, pode-se dizer que a simulação usando o modelo de membrana flexível melhora consideravelmente a previsão da potencia sonora na alta freqüência, o que não pode ser obtido com o modelo analítico comumente usado na analise de arranjos esféricos de alto-falantes / Abstract: Two approaches for sound field prediction of a spherical loudspeaker array operation are presented and compared to experimental measurements. In the first, real membrane modes from experimental modal analysis are used as input for BEM vibroacoustic simulations using LMS Virtual.Lab® software. In the second, an analytical solution based on the spherical harmonic expansion of an idealized velocity pattern over the spherical array is used. Results are presented in terms of sound power and directivity patterns, showing that the former has the same trend in all comparisons for the low frequency range, and that the analytical solution cannot be used for the high frequency range since it does not include the effect of the flexible membrane modes. Directivity patterns, however, show a good degree of similarity in all cases, and are not strongly affected by the flexible membrane modes. The differences found in the results and the unrealistic amplifications in the sound power curves from the simulations are caused mainly by three factors: acoustic cavity modes of the array, neglecting the acoustic coupling among loudspeakers for the operating condition and utilization of the same set of FRFs for all loudspeakers in the array. In a general way, it can be said that the flexible membrane modeling improves considerably the prediction of radiated sound power in the high frequency range, which cannot be obtained by the analytical model commonly used in the analysis of spherical loudspeaker arrays / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Duas abordagens para a simulação do campo sonoro produzido por um arranjo esférico de alto-falantes são apresentadas e comparadas a resultados experimentais. Na primeira, modos estruturais obtidos da análise modal experimental da membrana são usados em simulações vibroacústicas por elementos de contorno no software LMS Virtual.Lab®. Na segunda, adota-se uma solução analítica baseada na expansão dos harmônicos esféricos de um padrão de velocidades sobre uma calota esférica. Os resultados são apresentados em termos de potência sonora e de padrões de diretividade para o arranjo. No primeiro caso, são observadas as mesmas tendências na faixa de baixa freqüência em todas as curvas analisadas, havendo distorções consideráveis na faixa de alta freqüência para a solução analítica devido ao fato desta não incluir os efeitos dos modos estruturais da membrana. Por outro lado, os padrões de diretividade demonstram um alto grau de similaridade em todos os casos analisados e não são fortemente afetados pelos modos estruturais da membrana. As diferenças observadas nos resultados e as amplificações não realistas nas curvas de potência sonora das simulações são causadas por três fatores principais: modos de cavidade acústica do arranjo esférico, desconsideração do acoplamento acústico entre os alto-falantes durante seus funcionamentos e utilização de um mesmo conjunto de FRFs para todos os alto-falantes. De uma forma geral, pode-se dizer que a simulação usando o modelo de membrana flexível melhora consideravelmente a previsão da potência sonora na alta freqüência, o que não pode ser obtido com o modelo analítico comumente usado na análise de arranjos esféricos de alto-falantes.