A cura di Redazione
In questo articolo si approfondisce il settore degli altoparlanti per dispositivi mobili, attraversando il campo delle simulazioni numeriche e delle loro applicazioni. Sfruttando le capacità del software midas NFX, e nello specifico l’analisi modale e l’analisi di risposta in frequenza, si analizzano le peculiari caratteristiche dinamiche di un altoparlante. Attraverso queste analisi si possono quindi ottenere preziose informazioni sulle frequenze naturali e sui modi propri di vibrare, sulle deformate modali e sulle prestazioni del dispositivo “altoparlante”. La caratterizzazione dinamica completa di un componente costituisce infatti uno dei primi step per la sua progettazione e ottimizzazione meccanica.
Esploso dei componenti di un altoparlante per dispositivi mobili.
Gli altoparlanti per dispositivi mobili sono sistemi complessi, che vibrano e producono onde sonore come conseguenza, dove il campo della meccanica incontra quello dell’acustica generando un’interazione tanto affascinante quanto intricata. Come detto, per comprendere a fondo il loro funzionamento è quindi necessario investigarne le proprietà meccaniche intrinseche, come le frequenze naturali e le deformate modali. L’analisi modale di midas NFX permette di determinare le frequenze naturali dell’altoparlante, le quali rappresentano le frequenze f* [Hz] a cui il sistema tende spontaneamente a vibrare, e di conseguenza ad emettere onde sonore. Questi valori sono altresì essenziali per determinare il comportamento in risonanza del sistema, in condizioni di sollecitazione esterna, e valutarne di conseguenza le condizioni critiche di funzionamento da evitare o delimitare.
Deformate Modali del componente “Altoparlante”.
L’analisi di risposta in frequenza tramite midas NFX svolge un compito molto importante, essa consente di analizzare il comportamento (i.e. deformate e sollecitazioni) del sistema per diversi range di frequenza. A seguito della caratterizzazione meccanica, analizzando le deformate e sollecitazioni per diverse frequenze, è possibile individuare in modo semplice e veloce gli intervalli in cui il componente subisce sollecitazioni e deformate elevate, non trascurabili dal punto di vista della sicurezza e delle prestazioni del sistema. In sintesi, l’analisi di risposta in frequenza permette di ottenere, ereditando le informazioni acquisite tramite l’analisi modale, tutte quelle informazioni circa gli aspetti critici, e i potenziali miglioramenti, della fase progettuale del componente, consentendo di ottimizzare in maniera efficiente l’integrità strutturale del sistema.
Risultati dell’analisi di risposta in frequenza per il componente “Altoparlante”.
(i) Sollecitazioni, (ii) Deformate
Analisi delle Prestazioni tramite SPL.
Uno dei principali indici di merito per i dispositivi di diffusione acustica (e.g. altoparlanti) è il livello di pressione sonora (SPL) che misura l’intensità e la qualità del suono prodotto. Analizzando le distribuzioni di deformazione e stress nel dispositivo ottenute dall’analisi modale e di risposta in frequenza, Midas NFX calcola i livelli SPL per diverse frequenze f all’interno del range di interesse. Queste informazioni, ottenute al costo di pochi click, sono quelle che permettono di valutare in maniera oggettiva ed accurata le prestazioni dell’altoparlante, e quindi di prendere decisioni consapevoli in fase di progettazione e/o ottimizzazione.
Diagramma dei livelli di pressione sonora (SPL [dB] vs f [Hz]).
In questo caso applicativo si è dimostrato come le analisi modali e di risposta in frequenza (realizzate tramite midas NFX) possano essere utilizzate per investigare quantitativamente le caratteristiche dinamiche di un altoparlante. Valutando i campi di deformazione e sollecitazione del componente si determina il comportamento in frequenza del sistema “altoparlante”, identificando così i potenziali punti critici. Inoltre, determinando i diagrammi SPL è possibile analizzare la qualità complessiva del suono generato ed ottimizzarlo, assicurandolo lo sviluppo di altoparlanti per dispositivi mobili ad alte prestazioni, in maniera semplice ma efficace.