Abschlussarbeit

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Simulation der Schallabstrahlung eines aktuatorbetriebenen Mobilgerät-Bildschirmes

AutorInnen Heidegger, P.
Jahr 2021
Art der Arbeit Masterarbeit
Themenfeld Spatial Audio
Schlagwörter Akustik, Akustische Holografie, Abstrahlcharakteristik, Wiedergabetechnik
Abstract Der Entwurf 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, bei Verwendung von konventionellen Tauchspulenwandlern. Ein etwas neuerer Ansatz zur Realisierung von solchen Freisprechlautsprechern ist das Anbringen von Vibrationselementen (Aktuatoren) an der Rückseite des Bildschirms, welcher dann als vibrierende Platte eine Schallabstrahlung in die Luft verursacht. Zur akustischen Messung der abgestrahlten Schallleistung solcher vibrierenden Displays kann deren Nah- und Fernfeld mit Schalldruckempfängern abgetastet werden. Dabei kann die Schallabstrahlung durch die jeweiligen Materialeigenschaften, durch verschiedene Vibrationsimpedanzen aufgrund der Verbindung zwischen Vibrationsaktuator und Bildschirm, sowie auch durch die Positionierung der Vibrationsaktuatoren variieren. Um wiederholte, langwierige akustische Messungen zu umgehen und um ein besseres Verständnis für die typischen Eigenschaften der aktuatorbetriebenen Displays zu erlangen, beschäftigt sich diese Arbeit auf die Messung der Oberflächenvibrationen und untersucht, wie diese Vibrationen sich in Schall ausbreiten. Dabei bieten sich drei verschiedene Ansätze zur Untersuchung an: das Rayleigh-Integral für die Halbraum-Simulation in einer unendlich weit ausgedehnten Schallwand, kombiniert mit Kantenreflektionsmodellen; die Äquivalentschallquellenmethode für endlich große, geschlossene Oberflächen (Vollraum); die Randelementemethode, als komplexeste der drei Methoden. Die Modelle werden analysiert, diskutiert und verglichen, um schließlich ein anwendungsorientiertes Schallausbreitungsmodell zu finden.
BetreuerInnen Zotter, F.