Abschlussarbeit

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Simulation der Schallabstrahlung eines aktuatorbetriebenen Mobilgerät-Bildschirmes

AutorInnen Heidegger, P.
Jahr 2022
Art der Arbeit Masterarbeit
Themenfeld Spatial Audio
Schlagwörter Akustik, Akustische Holografie, Abstrahlcharakteristik, Wiedergabetechnik
Abstract Die Entwicklung von Einbaulautsprechern für den Einsatz in mobilen Endgeräten wie Smartphones und Tablets beherbergt mehrere Problemstellungen. Ein Beispiel dafür ist der Kompromiss zwischen Lautsprechergröße und tieffrequenter Schallabstrahlung. Eine Alternative zu den konventionell eingesetzten miniatur-Tauchspulenwandlern besteht im Anbringen von Vibrationselementen (Aktuatoren) an der Rückseite des Bildschirms. Der angeregte Bildschirm fungiert dann als schallabstrahlender Plattenschwinger. Zur Bestimmung des abgestrahlten Schallfelds eines solchen Lautsprechers bedarf es akustischer Nah- und Fernfeldmessungen in einem fein abgetasteten räumlichen Raster. Die Schallabstrahlung hängt von den Materialeigenschaften, aber auch von verschiedenen Kopplungsimpedanzen zu den anderen Außenflächen, sowie der Platzierung der Aktuatoren ab. Der zyklische Entwicklungsprozess verlangt daher nach wiederkehrenden Messungen zur Bewertung der Qualität des abgestrahlten Schallfeldes. Solche Messungen sind oft langwierig und erfordern Räumlichkeiten mit entsprechender akustischer Ausstattung, sowie die Verwendung spezieller Befestigungen für das Gerät. Allerdings kann die akustische Messung mittels Laser-Interferometer-Messung der Oberflächenvibration und anschließender Simulation der Schallabstrahlung umgangen werden. Diese Arbeit untersucht insgesamt fünf auf Randwerte basierende Simulationstechniken: das Rayleigh I-Integral und die Äquivalentschallquellenmethode für ein Halbraumszenario, sowie Äquivalentschallquellenmethode, Randelementemethode und eine kombinierte Formulierung der beiden Rayleigh Integrale für ein Vollraumszenario. Die Modelle werden mit akustischen Referenzmessungen verglichen und schlussendlich angewandt, um das Schallfeld einer Aktuator-betriebenen Smartphone-Attrappe zu untersuchen. Ziel ist es, eine passende und flexibel einsetzbare Simulationsmethode für den Entwicklungsprozess der Lautsprecher zu finden und ein besseres Verständnis für deren abgestrahltes Schallfeld zu entwickeln.
URL https://phaidra.kug.ac.at/o:126994
BetreuerInnen Zotter, F.