شبیهسازی عددی اثر تداخلات آکوستیکی روی اختلاف فاز سنسورهای آکوستیکی
پذیرفته شده برای ارائه شفاهی ، صفحه 1-9 (9)
کد مقاله : 1115-ISAV2022 (R1)
نویسندگان
1شرکت آواسنجش ارس
2شرکت آوا سنجش ارس
چکیده
در میکروفونهای شاتگان تجاری و متداول، در باندهای فرکانسی مشخصی، حذف صوتهای جانبی صورت میگیرد. در مدل-های متداول وجود کپسولهای گیرنده کمک میکند که تاخیر فازی در امواج وارده از اطراف میکروفون ایجاد کرد. در این حالت موجهای وارد شده از دیوارههای کناری ناهمفاز شده و همدیگر را خنثی مینمایند و تاثیر اصوات جانبی کاهش مییابد. بدلیل وجود کپسولهای گیرنده، عملیات ایجاد تاخیر فاز، بصورت آنالوگ و در فرکانس مشخصی صورت میگیرد. اما هدف این است که فرکانسهایی که در آن عملیات انجام میشود بوسیله اپراتور و در محدوده مطلوب تعیین شود. این کار با ایجاد کپسولهای گیرنده قابل انجام نیست. بدین منظور از میکروفونهایی بجای کپسولهای گیرنده استفاده میشود که بصورت دیجیتالی عملیات را اجرا نموده و از طریق اپراتور فرکانسهای مطلوب قابل تعیین است.
علاوه بر استفاده از میکروفونها بجای کپسولهای گیرنده که باعث کاهش اثرات میدان امواج جانبی میشوند، وجود شبکههایی با اندازه و فواصل مشخص در سرتاسر بلیمپ، تا حدامکان باعث کمتر شدن نویز در اصوات دریافتی خواهندشد. بنابراین این نوع میکروفونها به همراه بلیمپ نه تنها بصورت دیجیتال و برنامهریزی شده، منجر به کاهش اثرات میدان امواج جانبی میشوند بلکه نویزهایی که امواج با جهتگیری مستقیم میتوانند با خود بههمراه داشتهباشند را نیز کاهش میدهند.در این مقاله با استفاده از نرمافزار کامسول و با ساطع نمودن منابع موج، اختلاف فاز بین میکروفونها محاسبهشده و با حالتی که صرفا یک منبع موج در مختصات و شدت ثابت قرار دارد، مقایسه میشود. همچنین بررسی میشود که چه پارامتری و در چه صورتی منجر به اختلاف فاز غیرخطی شده و تا چه حدی میزان خطا کمتر میشود. علاوه بر آن زاویه و شدت منبع موج دومی که در آن اختلاف فاز غیرخطی میشود، بدست میآید. این شبیهسازی در نمونه دوبعدی بههمراه بلیمپ انجام گرفتهاست. در نهایت در فرکانسهای مختلف نیز، تحلیلهای بیان شده مورد بررسی قرار میگیرد. با توجه به نتایج بدست آمده، در محدوده فشاری 0.0002 پاسکال تغییرات کمی در محدوده خطا مشاهده میشود. همچنین، یکی از مناسبترین زوایا برای قرارگیری منبع موج دوم زاویهای است که اختلاف زاویه منبع اول با منبع دوم 5 درجه میباشد. مشاهده میشود که هرچه شدت منبع دوم کمتر باشد، با افزایش فرکانس میتوان خطا را کنترل نمود و ثابت نگه داشت.
علاوه بر استفاده از میکروفونها بجای کپسولهای گیرنده که باعث کاهش اثرات میدان امواج جانبی میشوند، وجود شبکههایی با اندازه و فواصل مشخص در سرتاسر بلیمپ، تا حدامکان باعث کمتر شدن نویز در اصوات دریافتی خواهندشد. بنابراین این نوع میکروفونها به همراه بلیمپ نه تنها بصورت دیجیتال و برنامهریزی شده، منجر به کاهش اثرات میدان امواج جانبی میشوند بلکه نویزهایی که امواج با جهتگیری مستقیم میتوانند با خود بههمراه داشتهباشند را نیز کاهش میدهند.در این مقاله با استفاده از نرمافزار کامسول و با ساطع نمودن منابع موج، اختلاف فاز بین میکروفونها محاسبهشده و با حالتی که صرفا یک منبع موج در مختصات و شدت ثابت قرار دارد، مقایسه میشود. همچنین بررسی میشود که چه پارامتری و در چه صورتی منجر به اختلاف فاز غیرخطی شده و تا چه حدی میزان خطا کمتر میشود. علاوه بر آن زاویه و شدت منبع موج دومی که در آن اختلاف فاز غیرخطی میشود، بدست میآید. این شبیهسازی در نمونه دوبعدی بههمراه بلیمپ انجام گرفتهاست. در نهایت در فرکانسهای مختلف نیز، تحلیلهای بیان شده مورد بررسی قرار میگیرد. با توجه به نتایج بدست آمده، در محدوده فشاری 0.0002 پاسکال تغییرات کمی در محدوده خطا مشاهده میشود. همچنین، یکی از مناسبترین زوایا برای قرارگیری منبع موج دوم زاویهای است که اختلاف زاویه منبع اول با منبع دوم 5 درجه میباشد. مشاهده میشود که هرچه شدت منبع دوم کمتر باشد، با افزایش فرکانس میتوان خطا را کنترل نمود و ثابت نگه داشت.
کلیدواژه ها
موضوعات
Title
A numerical simulation of acoustical interference effects on the phase difference of acoustic sensors
Authors
Leila Mahmoodi, Sajjad Fakheri
Abstract
In commercial shotgun microphones, in certain frequency bands, side sounds are eliminated. In common models, the presence of receiver capsules helps to create a phase delay in the incoming waves from around the microphone. In this case, the waves entering from the side walls are out of phase and neutralize each other, and the effect of side sounds is reduced. Due to the presence of receiver capsules, the operation of creating a phase delay is done in analog form and at a specific frequency. But the goal is that the frequencies in which the operation is performed are determined by the operator and within the desired range. This cannot be done by creating receptor capsules. For this purpose, microphones are used instead of receiver capsules, which perform operations digitally and the desired frequencies can be determined through the operator. In addition to the use of microphones instead of receiver capsules that reduce the effects of the side wave field, the existence of networks with specific sizes and distances throughout the blimp will reduce the noise in the received sounds as much as possible. Therefore, these types of microphones together with the blimp not only digitally programmed, lead to the reduction of side wave field effects but also reduce the noise that direct waves can bring with them. In this paper, we use Comsol software and by emitting wave sources, the phase difference between the microphones is calculated, and in the case that only one wave source is in fixed coordinates and intensity it is compared. It is also checked which parameter and in what way leads to nonlinear phase difference and to what extent the error rate is reduced. In addition, the angle and intensity of the second wave source where the phase difference becomes nonlinear is obtained. This simulation has been done in a two-dimensional sample with a blimp. Finally, in different frequencies, the stated analyzes are examined. According to the obtained results, in the pressure range of 0.0002 pascals, little changes are observed in the error range. Also, one of the most suitable angles for placing the second wave source is the angle where the difference between the angle of the first source and the second source is 5 degrees. It can be seen that the lower the intensity of the second source, the higher the frequency, and the error can be controlled and kept constant.
Keywords
Shotgun microphone, phase difference, wave source, wave source pressure
مراجع
<p dir="ltr">[1].https://rode.com/en/headphones/over-ear/nth-100S</p>
<p dir="ltr">[2].T. N. Carnes, D. D. Reynolds, E. L. Hixson, “Analytical modeling of wave interference directional microphones”, J. Eng. Ind. 103, 361–371 (1981).</p>
<p dir="ltr">[3].W. P. Mason and R. N. Marshall, “A tubular directional microphone,” J.Acoust. Soc. Am. 10, 206–215 (1939)</p>
<p dir="ltr">[4].J. Eargle, The Microphone Book, Focal Press, Waltham, MA, 108–114 (2005).</p>
<p dir="ltr">[5].H. F. Olson, “Line microphones,” Proc. IRE 27, 438–446 (1939).</p>
<p dir="ltr">[6].H. F. Olson, “Directional microphones,” J. Audio Eng. Soc. 15, 420–430 (1967).</p>
<p dir="ltr">[7].H. F. Olson, “The quest for directional microphones at RCA,” J. Audio Eng. Soc. 28, 776– 786 (1980).</p>
<p dir="ltr">[8].G. Ballou, J. Ciaudelli, V. Schmitt, Electroacoustic Devices: Microphones and Loudspeakers, Focal Press, Waltham, MA, 82–89, 2009.</p>
<p dir="ltr">[9].G. R. Dix, Development and comparison of highly directional loudspeakers, M.S. thesis, Brigham Young University, Provo, UT, 2006.</p>
<p dir="ltr">[10]. Acoustics: An Introduction to Its Physical Principles and Applications; Allan D Pierce; Boston University</p>