研發能量

Energy Power

我們擁有全國第一符合 ISO3745、ISO7779 國際級的電聲實驗室 (含全/半無響室),以及國際級之量測儀器,如 Brüel、Kjær、SoundCheck、Klippel 量測聲音及振動系統、揚聲器量測系統、麥克風量測系統、耳機量測系統等精密電聲儀器設備。利用高規格量側設備做出最精準的數據報告,以下資料為電聲碩士學位學程 98-103 學年度學程畢業生論文,促進產官學術交流,輔導產業發展技術與培育所需之人才,,藉由與業界雙方之合作達到『利己利人、共創雙贏』之目標。


關於聯盟 Q & A

所有電聲產品須經由"電聲"轉換器(麥克風與揚聲器)方可達成。麥克風將聲音轉換成電的信號,放大再經過揚聲器轉換成播放所需要的音量,或者將電的訊號儲存、傳遞、接收後再經過揚聲器,將電的信號變成聲音。傳統電聲轉換器大都用於收音機、音響及大眾傳播;壓電電聲轉換器則常用作超音波與聲納的音源和接收器;微小型的現代電聲轉換器則用於手機、耳機、VoIP、4C產品及助聽器等;現代,由於個人無線通訊電話(cellular phone)與高品質4C產品已成為民生用品的一部份,微小型電聲轉換器的需求量也因此與日俱增。國內目前已有許多廠商,從事傳統與現代微小型電聲轉換器的研發和生產,於國際上佔有可觀的通訊、多媒體市場。

與電有關的聲音產品,就叫做電聲產品。 舉凡喇叭、手機、麥克風、音響、視聽系統、家庭劇院、筆電,只要會發出聲音之產品,均可叫做電聲產品。除了電聲產品之外,聯盟也服務噪聲產品之廠商,例如:抽油煙機、空壓機、引擎、壓縮機、吸塵器、跑步機、警報器等產品,均可協助測試。

A. 電聲產品驗證測試
B. 電聲產品技術諮詢
C. 噪聲產品驗證測試
D. 噪聲產品技術諮詢
E. 到廠客制化專業人才培訓之相關課程。
F. 提供租借電聲實驗室儀器設備之服務。
G. 提供技術諮詢、客制化技術之服務
H. 提供聯盟會員培訓員工之服務
I. 提供諮詢服務,如教師專長、實驗室技術、碩博士論文等資料
J. 媒介創新育成中心進駐
K. 定期舉辦產學論壇
L. 定期舉辦教育訓練課程享有折扣

電聲產品驗證流程:

提供需求→產品電話諮詢→量測法規與製具確認與報價→付費→預約實驗室時間→量測→量測後隔日起算一週產出報告

會員費每年新台幣20,000 元整,可抵扣本聯盟所提供價值40,000元之服務項目,該抵扣金額不可逐年累計。

例如:廠商會員以入會費2萬元方式進行服務,此會費可折抵以下方式二擇一:

1. 3小時至貴司教育訓練

2. 5小時產品測試服務與1小時產品諮詢

可依據價格表上之會員價進行技術服務付費即可,聯盟為先付費後使用之制度,因此建議事先規劃。

1. 單體與系統設計分析 (2.5小時)
內容包含:喇叭單體基礎原理、前後空腔設計及對單體之影響分析、調音方式、通氣紙之影響。

2. 單體與系統量測 (2.5小時)
內容包含:量測相關技巧與應用、現行量測法規、數據分析。

3. 腔體設計 (2小時)
內容包含:喇叭前後腔體設計理論,實際案例模擬分析等相關設計方式。

4. Speaker之應用理論(3小時)
內容包含:等效電路理論、Speaker之模擬與分析(主要為音腔容積、開孔率、導音管)

5. 電聲量測方法與標準(3小時)
內容包含:speaker & microphone量測項目及法規

6 耳機單體與系統設計分析 (2小時)
內容包含:喇叭單體基礎原理、前後空腔設計及對單體之影響分析、調音方式、通氣紙之影響。

7. 耳機單體與系統量測 (2小時)
內容包含:耳機量測項目及法規

8. 初階Sequence編程教學(1小時)

9. 進階Sequence 編程功能介紹(2小時)

10. 進階Sequence 編成教學 (2.5小時)

11. ANSYS 在聲學領域工程的模擬分析應用(3小時)

12. COMSOL 在聲學領域工程的模擬分析應用(3小時)

13. 電聲量測方法與標準 with SoundCheck (3小時)

14. 電聲量測方法與標準 with KLIPPEL (3小時)

會員廠商人才招募

Love music, solving challenging issues and delivering high sound quality products, then you might be the person we are looking for.
▍ Jobs:
1. Develop and optimize test methodologies and tools to evaluate voice and audio component and system performance.
2. Improve the robustness and automation of system and speaker hardware testing.
3. Implement methodologies for data post-processing, visualization, and reporting.
▍ Qualifications and Skills:
1. BSEE or Electro-Acoustics equivalent educational background.
2. Experience in acoustic testing of acoustic products such as audio / speakers.
3. Exceptional knowledge of acoustic test methods and equipment including some or all of Klippel, Audio Precision, Clio and SoundCheck.
4. Understanding of measurements in other domains including electrical and mechanical data collection.
5. Strong foundational knowledge in physical acoustics.
6. Strong organizational skills and heavy attention to detail.
7. Fluent writing and speaking in English.
▍相關連結:緯創資通股份有限公司104 (←已連結,網頁下方即可線上報名!)

2019

在綠色科技以及智能家電的趨勢下,抽油煙機的性能只著重在排風量大的要求已無法滿足現代人的需求。排風量大,意味著噪音也相對提高;因此,如何有效降低抽油煙機噪音即成為另一項重要的課題。過去最常見的降噪方式有改變風罩幾何、更改風扇葉片傾角、內部流道設計,甚至採用主動抗噪方式等;近年來,採用多孔材料之吸音棉進行被動抗噪的方式,由於具有作法簡單、成本低、樣式多等,亦相繼出現在現今的抽油煙機產品中。本文研究目標便是希望能在不影響抽油煙機排風量前提下,建立考慮多孔性吸音棉的有限於元素模擬架構與程序,進而達到同時預測內部流場與噪音之目的。 本研究主要以ANSYS Workbench- CFX模組為工具,建構流場的分析模型,並利用風洞測試完成排風量的驗證;同時,並利用多孔材料的設定完成考量吸音棉的模擬,結果於無響室測試相比對。最後,在搭配COMSOL Multiphysics完成內外部聲場,以及流固耦合的模擬,以強化本文研究主題之被動抗噪機制於抽油煙機噪音之分析。 模擬分析結果顯示,模擬的排風量與實驗值之誤差相當穩定,噪音值約為6 dBA。被動抗噪方面,風機組前方採用三角狀吸音棉的設計,的確可以降低內部渦流的發生並進而提高內部氣流的順暢度;最後,本文提出厚度為 3.5 cm的吸音棉搭配風機組後移3.5 cm的設計條件,結果在不影響整體設計排風量前提下,可有效降低2.6 dBA 的噪音;而COMSOL Multiphysics的模擬也的確可獲得抽油煙機各零部件對於內外聲場的影響,藉以提供未來改善之依據。【由電聲聯盟-劉育成教授指導】

隨著科技日新月異,有越來越多利用數位方式合成聲音信號的應用與需求,對於入耳式耳機的信號合成,以往透過物理參數建模的方法建立模型後,再進行信號的模擬與合成,而此方法需要耳機各部分的等效轉移函數來取得系統參數,如前後空腔、導音管與驅動單體等參數,才能建立起耳機模型進行信號合成,但是在這之中有些參數難以取得,甚至在一些精密量測儀器上亦須透過預測推算來取得。混合式雙驅動單體(Hybrid dual driver, HDD)是一種為了增強入耳式耳機音質的多單體耳機結構,對於此種複雜的結構,逐一取得物理參數進行建模的方法變得相當困難,因此本文提出了一種基於深度卷積神經網路(Deep Convolutional neural network, DCNN) 的系統,用於學習HDD的輸出訊號,來達到模擬HDD特性的目的。本文利用卷積神經網路的模型來探討合成訊號與使用符合IEC60318-4 標準之耦合器所量測到的訊號之間的共同特徵。透過學習演算法,DCNN可藉由迭代調整與HDD響應所對應的參數,建立起HDD模型,實驗結果顯示相比傳統神經網路建模提高了 23% 的準確率,此系統未來將可應用於協助聲學工程師找出HDD的設計模式和對應的模型,達到縮短開發時間與聲音品質調整的目的。【由電聲聯盟-蔡鈺鼎教授指導】

為協助發展國內麥克風的學理研究,以及提升麥克風產業快速設計整合的能力。本文針對現今最常見的兩種麥克風:動圈式和電容式麥克風,依國內廠商之產品設計,分別建立等效電路數學模型,並嘗試諸多量測方法來估算其機電聲參數,最後模擬出麥克風的重要性能表現,如:頻率響應曲線、阻抗曲線、指向性等,並同時分析探討一些聲學上的現象和理論所造成的影響。 再來,提出以粒子群最佳化法為基礎的麥克風逆運算估測參數方法,僅由麥克風的頻率響應曲線,便可估測麥克風系統中重要卻難以量測的電聲參數,文中探討此方法之可行性和穩定性。經由數值測試和實際驗證,在麥克風數學模型準確和適當的估測對象等條件下,本文所建構的逆運算程式展現穩定且準確的參數估測能力。【由電聲聯盟-黃錦煌教授指導】

隨著電聲產品走向科技化與智慧化發展,人們對於便攜式裝置的需求也趨於微型化與更多元化的應用。雖然,產品的應用朝向多樣化,但微型揚聲器單體仍是各種電聲產品的主要核心。面對未來更多樣化設計與應用,以有限元素法建立完整且快速的模擬系統勢在必行。 有鑑於此,本論文將採用商用有限元素分析軟體--COMSOL Multiphysics,以四顆市售的微型揚聲器單體為標的,搭配逢甲大學美律電聲實驗室電聲量測設備-- KLIPPEL與SoundCheck 系統,從T-S參數出發,建構並完成微型揚聲器單體等效電路模擬外,更進一步搭配COMSOL Multiphysics建構符合物理特性與意義之2D與3D有限元素模擬架構與流程;此外,對於振膜高頻模態分裂的影響,本論文採用SmartDO之遞迴式共軛合理導向法成功結合COMSOL Multiphysics完成機械參數之優化,使得整體模擬系統更為完整。 經過反覆地模擬與量測驗證,本論文成功建構具有高度準確性與重現性之微型揚聲器單體2D與3D有限元素分析架構與流程;過程中,本文提出採用f0相對應之機械參數,不僅可以強化中低頻模擬的準確度,更可初步獲得高頻段模態分裂的頻率點;為進一步優化高頻段模態分裂之特性,本論結合有限元素與最佳化軟體,分別於等效電路法中完成有效面積(SD())最佳化,提高模擬系統於高頻段的準確性,其效率與速度遠優於KLIPPEL-SCN系統;在有限元素模擬部分,本文針對3D微型揚聲器模擬提出影響高頻模態來自振膜楊氏係數與損失因子之影響,並獲得隨頻率變化之關係-E()與(),成功地優化了微型揚聲器於高頻的準確性。【由電聲聯盟-劉育成教授指導】

通氣材料對於微型揚聲器而言是一個相當重要但物理機制卻相對複雜的元件,由於其具有聲阻之特性,故能降低微型揚聲器振動系統的振動幅度,進而降低共振頻率處的聲壓表現;此外,由於其對於聲音的表現具有一定的影響,故常見又稱之為調音紙。至今對於應用在微型揚聲器上通氣材料的選擇仍採用傳統實際聽測的方式,不僅費時且不科學;因此,如何能夠針對通氣材料的選擇建構一個具有科學數據的方式,是本論文的研究主軸。 本論文以10張常見應用於微型揚聲器之通氣材料為研究目標,並以直徑分別為20 mm與40 mm的微型揚聲器單體為載具,利用所建構的材料流阻測試系統,完成通氣材料的定性與定量;過程中並將透過掃描電子顯微鏡探討應用馬大猷多孔板搭配毛細管理論於通氣材料的適用性,最後建構一個適用於考慮通氣材料之微型揚聲器等效電路模擬系統。 結果顯示,通氣材料的流阻不僅可以抑制f0的聲壓,對於出現於高頻的第一個聲壓轉折點也具有抑制的功能;並且,不同尺寸的單體有其適用的通氣材料;以本文為例,其適合的材料比流阻介於119 ~459 Pa.s/m間;此外,本文提出馬大猶多孔板搭配毛細管理論僅適用於通氣材料比流阻小於25 Pa.s/m預測,對於大於此的通氣材料而言,僅能透過流阻系統進行材料的定性與定量,其結果才能適用於通氣材料的模擬。【由逢甲大學 電聲碩士學位學程 -陳冠宏、劉育成教授指導】

螺桿運轉時的振動異常信號,往往代表本身的設計與製造品質問題,因此在生產螺桿的製造品管端會以聽感與振動數據來檢測所製造的螺桿品質是否正常,但此這個階段需要耗費很多的人力時間在檢測上。有鑑於此,本文以深度類神經網路法(Deep Neural Network, DNN)建立一螺桿聲音分類的自動化檢測系統用以提升螺桿的檢測品質。而本研究所針對的螺桿聲音資料庫,由於各類別的數量分佈不均導致了傳統機械學習判別不準確的問題,因此本文針對此問題提出了損失函數靈敏方法,其中包含三種改善方法,損失函數加權法、資料量複製法,以及合成少量樣本法(Synthetic Minority Over-sampling Technique, SMOTE),針對資料樣本數做擴張改善DNN的迭代學習收斂性。此外,本文亦使用螺桿的聽覺色譜(Chromatography)的方法,將區分性強的聲音頻特性突顯,使DNN更易於學習收斂並增加準確性。研究結果與討論方面,分別探討各種改善網路的混淆矩陣結果分析,也同時探討預測資料類別的測試結果,並比較聽覺色譜與短時傅立葉分析的結果差異,分析這兩種時頻圖解析法對網路造成的影響。本文亦針對上述研究結果,進一步探討各神經網路層的輸出依據,找出各聲音分類的特性,解釋DNN模型的規則。【由電聲聯盟-蔡鈺鼎教授指導】

等壓式揚聲器系統的設計理念為了解決音箱大小的問題,在有限的空間之內,達到與原本揚聲器系統的條件,舉例低音揚聲器系統來說,音箱的大小決定於低音喇叭單體的等效容積,聲波在低頻段時,波長較長、能量較大,需要相較於高頻率更大的空間傳播,低音揚聲器系統設計上需要較大容積的音箱。1950年由Harry F. Olson提出的Isobaric Speaker的概念,理論中等壓式揚聲器系統的實現只需要相對於原本單一顆喇叭揚聲器系統音箱一半的空腔就能達到原本揚聲器系統的聲壓級,但是仍然有些條件損失,會在下文中補充。 這篇論文首先透過Klippel之LPM、TRF、SCN量測單顆喇叭單體,確認喇叭單體特性後,實作面對面式等壓式喇叭單體,經過量測數據觀察等壓式喇叭單體的特性,同時使用MATLAB 的Simscape模組建立等效電路法之喇叭單體及等壓式喇叭單體模型,快速地模擬對於單顆喇叭單體與等壓式喇叭單體的差別,由等效電路法得到初步的結果,並透過有限元素分析軟體COMSOL來協助驗證等壓式喇叭的設計及其限制,並與量測數據相互比對以達到了解等壓式喇叭單體與等壓式揚聲器系統的設計參考。【由電聲聯盟-方俊教授指導】

音響系統擁有百年的發展歷史,大多的設計師依賴這些百年來的經驗在設計音響及喇叭相關電子產品,但隨著科技的進步,現在的人們追求的不但是音質的好壞,更講求於體積大小、外觀設計以及在電子產品上的應用。 本論文將利用電腦輔助工程分析軟體-ANSYS,以傳輸線式音箱(Transmission Line) 作為主要的分析目標,依據1/4波長的理論定義傳輸線的長度,打樣並且比對實驗以及模擬的音頻特徵,再根據基本公式計算音箱所需的阻尼,目前所知的知名大廠,許多都還是利用聆聽的方式來決定最佳的阻尼配置方式,未來期望藉由模擬的方式尋找設計因子,並且減少設計所需要的時間和打樣所花費的成本,進而漸漸的成為新的設計方式及工具。【由電聲聯盟-方俊教授指導】

本論文以均勻線性陣列(uniform linear array, ULA)做為接收架構,並配合週期調變方法來進行入射角度估測(direction-of-arrival, DOA)以及距離估測,其方法為在訊號源發射前,加入設計過的週期性訊號調變序列,再進行傳送,而接收訊號依照週期調變序列的週期數來產生出相對應數量的自相關矩陣,並從自相關矩陣中取得線性方程組,此線性方程組會與縮放後的導引向量有關,因此在求得其方程組的解後,會得到由縮放後的導引向量外積所形成的共軛對稱矩陣(Hermitian matrix),再對此共軛對稱矩陣做特徵值分解並取出最大特徵值所對應的特徵向量,而得到所有的縮放導引向量後,在根據其導引向量內的特性,依序求得訊號的入射角度以及距離訊息。 而在本文中也將介紹如何設計調變序列,並使調變序列達到最佳化後,降低雜訊的影響,最後將本文提供的週期性調變演算法與多重信號分類(Multiple Signal Classificatio, MUSIC)演算法進行不同的參數以及雜訊狀態的模擬比較,而在其結果顯示本文所提供的演算法,能在不同的雜訊狀態時具備相當優異的精確度,顯示該演算法的可行性。【由逢甲大學 電聲碩士學位學程 -陳益生教授指導】

2018

隨著大量生產的工業自動化趨勢,現今有許多智能數值控制工具機(CNC),需要智慧化的感測器接收訊號來分析CNC的運行品質,如顫振、異音與熱的檢測分析。對於高速運轉的CNC刀具,過去一般係在主軸上貼附加速規來蒐集振動數據,但由於加速規現階段價格還十分昂貴,且無法偵測主軸以外的異常振動,因此本論文嘗試發展運用於CNC上的嵌入式陣列麥克風系統(5.25公分× 8通道),透過陣列的空間相位分析CNC切(銑)削時的振動來源。 理論技術方面,本論文提出先以聲音活動檢測(Voice Activity Detection, VAD)將訊號劃分出雜訊存在與不存在的區段,再加入傳統估測到達方向(DOA)方法中的多重訊號分類(Multiple Signal Classification, MUSIC)演算法抑制噪聲源的空間方向。在數值模擬分析上,先假設在無干擾噪聲源的無響室進行聲源位置校正,再加入實際的直立式CNC銑削情境測試。由結果驗證在高噪音工廠進行CNC銑削測試,刀具振動聲源由本論文提出的VAD-MUSIC分離雜訊的方法比傳統的MUSIC方法,能更精準將CNC的非穩態刀具振動聲源呈現在能量色階圖上。【由電聲聯盟- 蔡鈺鼎教授指導】

煲機(Burn in or Burning)常是耳機評價中常被討論的話題,而煲機後對於耳機的影響有多大,影響的層面有多廣,至今仍是各說各話,未有明確的定論;而對於講究科學證據的學術研究中也鮮少有相關的研究主題與結果的討論。因此,本文將以頭戴式耳機為目標,探討有無進行煲機程序後在主客觀層面上的變化進行探討。 對於煲機而言,不同的煲機程序勢必對於頭戴式耳機產生不同程度的影響。本文取自於網路上常見的耳機煲機程序,選用一現有的煲機程序為載具,並以流行音樂及交響樂為煲機曲目,利用不同的煲機時間規劃,完成不同階段的耳機煲機主客觀量測,其中包含利用SoundCheck進行客觀特性量測,以及分別針對未煲條件以及與完成300小時煲機條件兩種情況下之樂曲的錄音,進而完成主觀聽測,並分別透過網路與實體問卷方式,完成主觀評估。最後,針對主客觀數據進行比較與探討,進而完成頭戴式耳機煲機影響之評估。 研究結果顯示,經過本文煲機程序後之頭戴式耳機在客觀聲壓表現上的確有明顯的變化,此變化也呈現在主觀問卷中,多數聽測者可清楚地分辨完成煲機之耳機,並對於此頭戴式耳機聲音表現上呈現正面的評價。【由電聲聯盟-劉育成教授指導】

論文將氧化石墨烯均勻分散在於水中成為石墨烯溶液,利用真空過濾法製作出氧化石墨烯紙後,再分別利用氧化石墨烯紙(GOP)、和摻入環氧樹脂(Epoxy)的氧化石墨烯紙複合材料(GOPC)應用於耳機,探討氧化石墨烯紙振膜耳機之各項參數對於聲學性能的影響,4種參數包括材料參數:GOP與GOPC的差異,與複合材料振膜直線及曲線刻花、溶液超音波震盪時間、溶液重量百分率。 分析結果顯示,GOP振膜相較於GOPC(無刻花)與GOPC(刻花)SPL曲線較平緩,柔順性較高。刻花使得GOPC振膜柔順性略微提升,SPL曲線往低頻延伸在SPL高頻區段較為平緩,直線刻花相對於曲線刻花柔順性較高,但是曲線刻花在SPL高頻區段較於平緩。不論是在GOP、GOPC(無刻花)或是GOPC(刻花)在0.5Wt%重量百分率時,整體頻段較於平緩柔順性較高。在不同材料或是刻花超音波時間在10min,整體頻段較於平緩柔順性較高。【由逢甲大學 電聲碩士學位學程 -劉顯光教授指導】

本文使用以共軛梯度法為基礎之電聲參數量測方法,建構一套能夠實際運用的量測系統來進行揚聲器中的磁力轉換因子 及音圈電感 這兩個電域參數與揚聲器振膜質量 、阻尼係數 及振膜懸吊系統剛性係數 這三個機械域參數之預測。首先建立電流與電壓的量測系統、利用共軛梯度法求解問題,最後配合Klippel量測系統所得正確參數來驗證此方法的可行性。由結果可知,雖然因為已知資訊不足而造成結果產生多重解,但是本文仍然以十分簡易且低價的設備即建構出一套具有一定實用性的系統,進一步的證明本實驗所利用之電聲逆運算理論能夠正確地找到電聲參數,並且具有計算時間短、迭代次數少、準確性高之特性,尤其在實驗具有量測誤差之狀況下,依然可獲得良好之結果,顯示出本文利用之電聲逆運算理論可有效減低量測誤差所造成之影響。【由逢甲大學 電聲碩士學位學程 - 王啟昌教授指導】

應用有限元素法分析預測電聲產品聲學特性是目前電聲產業發展的重要趨勢。然而,欲獲得正確的分析結果卻常受限於以下幾項關鍵條件--如何獲得正確的輸入參數?如何有系統地微調關鍵參數?如何準確且快速地完成分析模擬程序? 因此,本研究乃以COMSOL Multiphysics有限元素分析模擬軟體為平台,利用5顆尺寸不同的動圈式揚聲器為載具,整合運用實驗室內現有的電聲軟硬體設備,如FEMM、FINEMotor、Klippel、SoundCheck及Audio Precision等,獲得正確的輸入參數;並在理論基礎條件下,找出模擬的關鍵影響參數,如磁迴系統的抗磁力、相對導磁係數,及懸吊系統的楊氏係數...等,進而獲得與實際量測相符的頻率響應與阻抗曲線。最後,建構一優化後之有限元素分析APP,提供一個快速且準確的動圈式揚聲器模擬平台。【由電聲聯盟-劉育成教授指導】

在控制噪音領域中,應用範圍最廣的材料為多孔泡棉,亦稱為吸音棉。在近年電腦科技愈加發達的時代,有限元素模擬軟體漸漸成為產品開發、實驗驗證以及研究的重要工具。綜上所述,如何藉由模擬軟體探討吸音材料的聲學特性,則是一重要且具價值的課題。決定吸音材料在聲場中之表現的參數,即為材料的空氣流阻率。本文將藉由ISO 9053國際法規建立一套專門用以量測吸音材料空氣流阻率之量測架構,並利用標準阻抗管、過去研究推導之迴歸公式,以及COMSOL有限元素模擬軟體進行量測值的驗證,將此流阻率應用於電腦模擬並比對實驗結果。最後證明,可透過簡單的儀器與設備量得準確之材料空氣流阻率。【由電聲聯盟-劉育成教授指導】

採用有限元素法分析軟體進行電聲產品聲學特性的預測是目前電聲產業相關產品開發優化的重要工具。然而,欲獲得正確的分析結果卻常受限於以下幾項關鍵條件:(1) 如何獲得正確的輸入參數? (2)如何有系統地微調關鍵參數? (3)如何準確且快速地完成分析模擬程序? 因此,為有效應用此工具並以實務面的角度切入探討應用於電聲產品所需的正確流分析程;本研究乃有限元素分析模擬軟體以COMSOL Multiphysics為平台,利用1顆5吋的動圈式揚聲器為載具,整合並運用現有實驗室內的各種電聲軟硬體設備,如FEMM、FINEMotor、Klippel、SoundCheck及Audio Precision等,獲得實際的各項電氣輸入參數,並帶入軟體完成聲學特性分析;此外,本研究並以實際量測的頻率響應與阻抗曲線為目標,在搭配理論基礎條件下,於過程中找出有關模擬動圈式揚聲器相關的關鍵影響參數,如磁迴系統的抗磁力、相對導磁係數、懸吊系統的楊氏係數...等。藉由本文模擬流程的建立與關鍵參數的定量與定性,期待能為電聲產品在聲學特性模擬上提供一個更精確的方向與方法。【由電聲聯盟-劉育成教授指導】

本專案模擬低音反射箱內揚聲器單體的聲學行為,而最重要的設計參數是揚聲器的靈敏度,這是一個頻率的函數;靈敏度一般定義為:當裝置輸入一AC交流電壓4V時,在距離一公尺內量測得到的聲壓級(Sound Pressure Level,SPL)。此單體驅動器通常直接安裝在一無限反射板且隔絕單體週遭環境效能。 利用COMSOL Multiphysics有限元素分析軟體,結合「壓力聲學,頻域(acpr)」及「聲-殼耦合,頻域」等物理域分析,模擬低音反射箱內揚聲器單體的聲學行為,並將模擬物件參數化,可方便使用者變更幾何尺寸參數或輸入電壓、力因子(BL)及共振頻率等初始值,得知其聲學特性模擬結果。 透過COMSOL Multiphysics APP功能,可讓使用者快速上手及了解專案模擬結果,達到產業應用及教學使用之目的。【由電聲聯盟-劉育成教授指導】

2017

專利申請中,暫不公開【由電聲聯盟-黃錦煌教授指導】

濾波器的應用在音頻上是相當重要的一部分,透過濾波器可 以將訊號做調整,因著不同材質、不同大小的揚聲器而有不同的 功能,它們在表現上都有不同的效果,每顆單體的頻率響應的有 效帶寬也都不同,濾波器能使得不同功用的揚聲器能發揮其最好 的特性,將整個揚聲器系統的音域可以修飾,使得播放出來的聲 音更平均,整體的頻率響應也可以更為平坦。本研究嘗試改變率 波器的品質因數來調整頻段的增益,不同的增益也可以使聽感有 著不一樣的感受。 本論文是由 Sallen-Key 濾波器中的多重回授主動濾波器下去 做設計與量測。首先,利用轉移函數來設計出濾波器的功能以及 電路中元件的值,經過模擬軟體模擬濾波器頻率響應後,將濾波 器製作出來,並且量測。最後再將濾波器搭配功率放大器與揚聲 器,來組成整個主動揚聲器系統進行量測,觀察並調整使揚聲器 系統的頻率響應可以更平坦,來達到更寬廣的有效帶寬。 本文中,濾波器的調變是利用單晶片控制的可變電阻,利用 數位的調變方式,可以使電阻控制得更精準,也可以藉由這樣大 概知道濾波器的狀態是如何。【由逢甲大學 電聲碩士學位學程 -蕭敏學教授指導】

本論文呈現兩個以Delay and Sum Beamforming為理論基礎的應用,主要貢獻有兩方面:其一,以聲學相機為主軸,深入研究其原理與設計實作過程,並將傳統實驗室中笨重的聲學量測儀器整合到方便攜帶的嵌入式裝置中;其二,將前項技術延伸應用至智慧視訊會議系統,結合聲音與影像處理技術使得視訊會議系統能聰明地在眾人中對準發言者。在聲音擷取的部份,兩套系統皆使用LabVIEW FPGA module中的Xilinx HLS將圖形化語言轉譯硬體描述語言至NI MyRIO平台之FPGA區塊上來做Pulse-Density-Modulation (PDM)麥克風之數位訊號擷取,將聲音訊號經過空間關係的延遲在Real-time處理器(ARM)上做運算,最後將聲音能量以等位色階圖顯示在相機影像當中,找出聲源在空間中的相對位置與角度,並針對不同的環境與情況,實現可以切換4、8、16麥克風之環型聲學相機和智慧視訊會議系統。過程包含了麥克風陣列的設計方法與模擬和CIC濾波器的設計,並在無響室的進行測試與模擬驗證。 本論文成功實現聲學相機使用16個麥克風和採樣頻率96kHz以每秒4.31張更新聲源位置,在掃頻測試中,接收5kHz~20kHz的訊號可以達到最低-7dB的Side-Lobe-Level(SLL)與11.96 cm的空間解析度;使用8個麥克風則可以將速度提升為每秒8.73張,並且在5kHz~12.5kHz的訊號中達到-6dB的SLL和同樣的空間解析度,兩者的偵測距離皆為0.05m至2m。影像疊合的部分則以解析度160×120和360×240解析度下達到每秒29.24和8.31張更新率在PC端顯示聲源位置圖。在智慧視訊會議系統當中,提供以每秒7.94張更新聲源定位角度,並以每秒旋轉33.23度驅動伺服馬達轉動視訊鏡頭,達到發言者追蹤的功能,在160×120的解析度之下以每秒17.3張更新率在PC端使用人臉偵測與追蹤校正人臉位置。【由逢甲大學 電聲碩士學位學程 -陳冠宏教授指導】

除油煙機廣泛應用在家家戶戶廚房裡,目的就是保持廚房空氣品質以及降低空氣汙染。但是在設計上總是一成不變或依據經驗法則製造,若能先利用電腦輔助工程分析求得離心式除油煙機排風量與噪音,將可以大幅節省開發時間與成本。 本論文即透過ANSYS Workbench軟體之CFX與FLUENT兩套套裝軟體,模擬分析在不同轉速下除油煙機流場狀況排風量與氣動力噪音大小,並將模擬結果分別與實驗值比對以確認其正確性,並比較兩套軟體準確性再做更進一步分析。 後續將以初始排風量為基準,使用修改葉片形狀與放大幾何等方式成功改善其噪音。【由電聲聯盟-方俊教授指導】

台灣的廚房環境必備除油煙機,能減少油煙對廚房環境和人體健康造成的傷害,除油煙機的選擇上,排風量不一定越大越好,過大的排風量會帶走過多的熱量,影響烹飪的火候,也會產生過大的噪音,所以在兩者之間做一個取捨,我們選擇減少噪音,藉由犧牲一點排風量,達到減少噪音的效果。本論文目標在影響軸流式除油煙機系統排風量10%左右或者更少的情況下,降低整個系統的噪音2dB~3dB(約減少1.6倍聲壓到2倍聲壓),以達成現今軸流式除油煙機系統低噪音的條件。 使用電腦輔助工程分析軟體來分析軸流式除油煙機,了解其排風量和噪音之間的關係。首先量測軸流式除油煙機的實驗噪音值,使用ANSYS Workbench之Geometry建立除油煙機模型,利用ANSYS Workbench之CFX流場分析模組模擬流場及噪音,並與實驗值比較。發展出可以降低噪音的改善方法,例如,改變葉片外型、調整風扇大小、降低轉速、葉片數量、葉片傾角與改善蝸殼。 研究結果顯示,效果最好在風扇葉片傾角多10度,可以使除油煙機噪音值由61.66dB降低為57.98dB,整體降低3.68dB,排風量增加2.32%。【由電聲聯盟-方俊教授指導】

微型揚聲器至今已發展多年,且製造品質也越來越好,相對市場上也相當的競爭,因揚聲器品質評量與測試就顯得十分重要。然而揚聲器的量測技術繁多,但由於微型化的趨勢與複合材質的研發,以往的雷射位移感測器可能會因為材質的感測變化,以及更微小的振膜振動而產生不可避免的隨機性測量誤差。所以雷射量測系統可能需要重複使用多次量測才得以確定非線性參數的正確性。 有鑑於此,本文針對複合金屬薄膜的微型揚聲器提出一種利用電容磁場原理的非接觸式電容位移感測器來量測其微小的振膜。由於金屬薄膜與感測器前端之間極微小的振動位移偏移量即可反應在電容值上的變化,並且非常準確,因此可量測獲得更好的揚聲器的非線性參數結果。除此之外,本文在最佳化非線性參數的求解方面,有三點新改進,其一加入了Brent搜尋法可獲得更好的搜尋步階,加速迭代的效率;其二,利用揚聲器的阻抗曲線方程式為限制條件,可減少最佳化參數量的運算,同樣可獲得更佳的參數解。另外,以高斯分佈函數取代原有的多項式函式,減少量測所產生的誤差量。本研究的模擬和實驗結果,分別探討了不同的量測誤差、各種非線性參數的結果,以及比較了Klippel儀器的量測曲線。由結果驗證可準確的預測出所有非線性參數之結果。【由電聲聯盟-蔡鈺鼎教授指導】

由於現今3C 高品質的趨勢,耳機等配件發展越來越多元化,市場需求已從過往的通話功能提升至Hi-End 音響產品的階段。為求迅速與高端開發的市場需求,耳罩式耳機的模擬與量測設計就顯得重要。 相較於一般開放式和封閉式耳機的不同之處,本論文提出一種特殊貫通腔體結構的新型耳罩式耳機之理論模擬與結構最佳化方法,此種耳機的特殊之處,在於可使用較少量的材料構成一貫通腔體結構並提升低頻感度,且此腔體中的複雜氣體流動方式及所表現的聲學特性,將有別於以往傳統耳罩式耳機。 本文內容之敘述分為二個部分,第一部分為耳機之量測設計開發,係結合CAD 與積層製造技術,設計、產出一具有特殊貫通腔體之新型耳罩式耳機,並建立標準化量測流程,包含:(1)曲面重建軟體建立三維人耳立體圖像、(2)耳機建模設計與製作、(3)建立標準化耳機量測架構;第二部分則是以理論模型搭配設計最佳化法,以等效電路法建立其理論模型與粒子群優化演算法,針對複雜的耳機多孔腔體結構參數作最佳化改善,提升頻率響應曲線的模擬準確性。 結果表示,本文的實驗與模擬分析可更加準確地預測頻率響應特性曲線,並廣泛適用其他類型耳機來滿足多元化與快速變化的消費市場,有效節省耳機開發時間與成本。【由電聲聯盟- 黃錦煌教授指導】

本論文運用Leaky Filter-x Normalized Least Mean Square (Leaky Filter-x NLMS)演算法,並搭配前饋式主動噪音控制原理,將主動噪音控制系統建置於抽油煙機之中,期望藉由逐漸發展成熟的噪音控制系統,將抽油煙機中擾人的噪音有效的降低。 於硬體部分,本論文在麥克風放大器端收錄音訊並放大時,就首先對訊號進行一次低通濾波,使主動噪音控制系統能有更優秀的發揮。此外本論文嘗試新的降噪放置點,將主動噪音控制系統放置於抽油煙機風箱內,並觀察此放置點是否具有降噪的功能。 在抽油煙機抗噪軟體的方面,本論文有別於傳統只考慮Filter-x LMS演算法的結構,額外將Leaky LMS演算法與NLMS演算法所考慮的因素,一併包含進了Filter-x LMS演算法中。新增的影響因子,將使主動噪音控制方面,能有更靈活的變化與調整,因此對於抽油煙機複雜的結構,所造成不穩定的噪音,能擁有更多的噪音控制方案來進行改善。【由電聲聯盟-黃錦煌教授、蔡鈺鼎教授指導】

【改良式非接觸式之物體自然振動頻率與振動模態量測模組】

【產品特色】

(1) 新式改良式非接觸量測技術。

(2) 降低傳統接觸量測對待測物可能產生之破壞。

(3) 提高量測精度。

【歐式除油煙機葉扇-葉片波浪狀】

【產品特色】

利用改變風葉片的形狀,減少葉扇所產生的氣動力噪音與結構噪音。

【新式具主動抗噪功能之內耳式耳機】

【產品特色】

(1) 具優化後之主動抗噪演算法相關參數。

(2) 具優化後之主動抗噪晶片。

(3) 具完整抗噪特性評估系統。

2016

本文主要針對迴響室進行完整的設計、製作與量測驗證。在有限的空間及成本考量下,本文參考迴響室之相關規範以及搭配COMSOL有限元素分析軟體,針對一個標準迴響室所應具有的基本聲學特性進行事前的模擬與分析,透過此空間聲場對於中心頻率內的模態分佈,了解迴響室之特性。此外,透過LabView介面搭配相關硬體,建構完整的訊號分析系統,並藉由後端的處理完成迴響時間T20的計算,進而獲得材料的隨機入射吸音係數及各種不同型態擴散板之擴散係數與散射係數等之量測,並從所量得之參數與實際標準環境所量得之參數做討論量測分析結果顯示,本文所建構之小型迴響室對於材料之隨機入射吸音係數量測之結果與標準迴響室在趨勢上幾乎相同,雖然在大小仍有0.1左右的差異,但在考量設計與成本的條件下,此小型迴響室已具有相當的實用性與正確性。【由電聲聯盟-劉育成教授指導】

2015

本文以共軛梯度法與變尺度法為基礎發展出一個方法,其可用來估算動圈式揚聲器中重要但難以量測的非線性電域參數。藉由揚聲器電流及音圈位移訊息之量測,可透過正解問題、伴隨方程式問題及靈敏度問題等三個計算程序,同時反算出未知的磁力轉換因子 及音圈電感 這兩個非線性電域參數與揚聲器振膜質量 、非線性阻尼係數 及振膜懸吊系統剛性係數 這三個難以量測的機械域參數。經由數值模擬之驗證,顯示本文所提出之電聲逆運算理論具有計算時間短、迭代次數少、準確性高之特性。並發現係數比例調整之加入確實可有效改善預測結果的穩定性。此外本方法透過簡易之電聲量測及數值計算,即使在具有量測誤差的情況下,依然可獲得良好之結果,顯示本文所提出之電聲逆運算理論可有效減低量測誤差所造成之影響。

本文使用前饋式主動噪音控制原理,搭配自適應性演算法與數位訊號處理器晶片,將主動式噪音控制技術實踐於自行設計之入耳式耳機中。為驗證自適應性演算法之最佳化,文中利用數種演算法模擬語音結合噪音之結果,找出最佳的濾波器階數與收斂係數,並進行單頻與隨機噪音的實際量測。 為突破傳統雙麥克風之主動式噪音控制架構,本文提出改良式前饋主動式噪音控制系統。此系統主要是在前饋式適應性抗噪演算法架構上,整合了人耳配戴內耳式耳機之被動消噪轉移函數P(z)及內耳式耳機轉移函數S(z),即可省去了第二支誤差麥克風,而內部誤差訊號則由系統來預測獲得,並進行單頻與隨機噪音的實際量測。比較改良前饋式系統與前饋式系統,發現改良前饋主動式噪音控制系統可以達到與前饋主動式噪音控制系統有一樣的消噪效果,並可達成減少成本、控制空間、消除迴授等優點。

本論文主要針對無油螺旋空氣壓縮機於工作轉速下所產生的噪音進行預先的量測與評估,了解且掌握無油螺旋空壓機的噪音量、噪音分佈以及噪音源定位等,最後完成頻譜分析,獲得此噪音源於各頻率點的分布狀況,並藉由有限元素法分析軟體COMSOL Multiphysics模擬出五種基本型的抗性消音器,以及改變其幾何與尺寸參數之變化型消音器,整理出各種幾何及尺寸對於消除噪音效果之影響,進而針對無油螺旋空壓機之尺寸,設計出適合且有效地降低空壓機噪音影響最劇烈之頻段,並提出改善之建議,達到無油螺旋空壓機減噪特性之目的。

現代工業發展速度日新月異,為了因應精密科技的需求,對於產品精度的要求非常嚴格。為改善表面粗糙度及縮短加工時間,配備高速精密主軸的工具機已成為必要的生產設備,但高速主軸(High-speed Spindle)的製造技術難度很高,因此國內工具機相關產業起步較晚。 高速精密主軸工具機的主要元件即為高速主軸與軸承,運作時若整體結構的自然頻率(Natural Frequency)太接近工作頻率則會產生共振(Resonance),如此將大大影響加工的精度。另外,軸承的預壓力(Preload)與軸承間的跨距(Bearing Span)會影響主軸的剛性(Stiffness)與自然頻率,因此是高速精密主軸系統設計的重要考量之一。 本研究以電腦輔助工程分析軟體ANSYS Workbench結構模組計算軸承端的剛性值,再整合主軸端以模態分析模組求解主軸系統之自然頻率與模態。其次,針對不同的軸承跨距來觀察主軸系統的模態變化。最後,再轉入熱流模組以評估主軸旋轉所發出之噪音量。

隨著科技的進步,聆聽音樂變得不再是貴族才享有的權利,已成為人們生活中不可或缺的休閒娛樂;受到聆聽者的感覺影響,音響的種類越來越多,每一種類之音箱類型均有其獨特性。音箱的箱體與結構,均會對聲場以及頻率響應有所影響,以同一顆揚聲器單體而言,雖然放置於相同容積的音箱內,但其體積及結構若有所不同,則著實大大影響了音響聲音特性及聲場。 本文針對在反射式音箱中揚聲器與導音孔位置、相距的距離及導音孔大小,對聲音特性及聲場之影響,透過有限元素法電腦輔助分析軟體COMSOL Multiphysics模擬分析改變導音孔與各發燒友設計之音箱,了解不同設計之導音孔與音箱之關係和相同容積下結構不同而造成的影響。由分析結果可知,導音孔位置與揚聲器同側和置於揚聲器之後方效果較好;音箱結構體複雜擁有較好的聲音特性及聲場表現。

本研究主要目的為發展揚聲器模組之非線性失真模擬技術,提供揚聲器設計者使用,藉以加速產品開發。 以揚聲器模組為待測物,採用Matlab軟體自行開發時域等效電路模擬程式,運用Runge-Kutta method作為計算核心,應用於非線性電-機-聲類比等效電路模型。本方法不僅能與頻域等效電路得到相同模擬結果,更能模擬揚聲器模組之總諧波失真,改善以往時域等效電路只能針對揚聲器單體進行模擬的缺點。 本論文利用COMSOL Multiphysics有限元素分析軟體建構揚聲器模組頻率響應之模擬方法,並針對揚聲器模組有無加入假振膜進行頻率響應的分析並與實測作比較。

本文旨在建立平衡式電樞受話器在對稱性與非對稱性磁場中之傳導方程式,並探討平衡式電樞受話器的電聲參數與非線性參數。當輸入的激發訊號與音圈電流為已知時,文中利用離子群演算法搭配共軛梯度法、直接解問題、伴隨問題、靈敏度問題及約束方程式等六個計算步驟,逆解求得電聲參數及四個非線性電聲參數:機械剛性 、非對稱磁場產生的外力 、音圈電感 、磁力耦合因子 。結果顯示本文所提出之方法可以精準地預測這些電聲參數及非線性電聲參數。與目前只能量得頻率響應曲線而卻無法獲得平衡式電樞受話器之電聲參數的量測儀器相比,本文的方法簡單只需量測電流、成本低、不須無響室等優點,並可獲得非線性電聲參數。於平衡式電樞受話器量測方法上,本文的方法具有突破與創新性。

本研究主要目的為探討特殊的耳塞式耳機,即耳塞式耳機加上不同長度的導音管後,對其聲音頻率響應的特性作分析。使用Klippel量測系統,利用雷射光反射偵測耳機單體的T-S集中參數,並將之應用於結合導音管與人工頭的等效電路分析。在無響室測試環境中,將耳機置於人工耳內,使用SoundCheck量測系統量測該耳機之頻率響應曲線,藉以評估該耳機的聲音特性。 本研究結果顯示導音管長度對低頻的頻率響應有較大的影響,亦即導音管長度越長,其低頻表現越佳。以導音管長度5.6 mm為例,在 100 ~ 600 Hz低頻聲壓響應,較無導音管之耳塞式耳機約提高2 ~ 3 dB,證實導音管確實有助於提升低頻的音質。

2014

本研究嘗試進行可攜式病態嗓音診斷系統的設計,這種系統之所以有較大的現實意義及誕生條件,歸結於以下幾個方面: 1. 喉病發生率的上升使得醫療診斷及保健的需求不斷增長。 2. 近年來,醫療領域中電腦輔助診斷方式在快速發展。 3. 智慧型手機已達醫療輔助診斷系統的運算及交互需求。 本論文以自回歸模型結合赫斯特指數提取聲音樣本的特徵參數,以支持向量機為分類器進行疾病類型識別,在試驗中不斷加入新的思路,以實現準確率的提升。階段性貢獻如下: 1. 設計與構建科研用病態嗓音資料庫,聲音樣本名稱的阿拉伯數字對應疾病種類、性別、年齡等資訊,便於機器讀取分析。 2. 提出為男女兩性分別建模的方法,以及使用多分類病種比對的思路,使得系統實用性得到提高。 3. 利用田口法進行參數優化實驗,發現了聲音特徵參數特定階數之特異性,提高的系統的準確率。 4. 以上述研究為基礎,在智慧型手機iPhone上較成功地實現了可攜式病態嗓音診斷系統試用版的設計與開發。

近年來環保意識抬頭,火力發電與核能發電等主流的發電方式所導致的連帶效應受到社會高度關注,尋找下一代發電主流的綠色能源即為重要課題。而可再生的風能為自然界中的一種無汙染能源,目前大陸地區已經普遍使用,台灣中小型風機產業也在迅速發展,然而風機在狹小的都市內運轉所產生的噪音是個嚴峻的考驗。本文以ANSYS Workbench 內之CFX與Fluent模組為工具,開發葉片2米內1kW之垂直軸小型風力發電機。以不同造型與葉片為基礎,於ANSYS軟體中建模,並以熱流模組之CFX為流場分析工具,進行風機之空氣動力性能分析。其後加入葉尖小翼,透過Fluent之聲學模組計算運轉時所衍生的氣動噪音,並比較其差異。最後進行優化設計,獲得風力機最佳的發電性能,並討論安裝葉尖小翼對於噪音的影響。

本論文主要探討1.5MW風力發電機葉片複合材料疊層方向結構設計,使用ANSYS Workbench電腦輔助分析(Computer-Aided Engineering, CAE)軟體裡的Explicit Dynamic動態分析模組,模擬分析風力發電機葉片遭鳥體撞擊時,葉片撞擊點的受力情形與受損變形狀況,利用複合材料異向性的材料性質,設計不同的複材纖維疊層方向,在不同角度位置的撞擊下,比較風機葉片結構上抵抗鳥體衝擊之強度變化,並繼續探討風機葉片材料裡的巴沙木與結構上的腹板設計,對於耐衝擊之影響力,透過此分析提供葉片設計之參考,減少開發與實體測試之成本,為本論文研究目標。

本研究主要目的為改善微型揚聲器音箱模組的分析、設計及其單體T-S參數之取得。以矩形微型揚聲器為待測物,採用軟體LabVIEW自行開發阻抗量測程式,目的為補償修正線材傳遞之損耗與放大器之增益以取得正確之阻抗特性。透過量測系統測得阻抗曲線並結合已知機械質量參數(M_m)以求得電、機T-S集中參數,改善以往KLIPPEL量測系統對於微型揚聲器量測T-S參數之不穩定性,可應用於音箱模組之類比等效電路模擬分析,建構音箱模組其封閉音箱之設計分析模型。 利用有限元素軟體FEMM建構矩形微型揚聲器磁力耦合因子之模擬方式,針對矩形揚聲器之特徵長度進行比例變化模擬,顯示揚聲器磁路系統長度與寬度愈相近,將可得更大的驅動力。

樂器的製造生產已經發展相當長的一段時間,然而現今樂器有著各種的樣貌皆由長時間演變而來的,其演變之原因,皆為樂器成型並由演奏者使用它之後,才發現其音準及音色表現欠佳。本論文主要目的是發展利用電腦模擬的方式仿真中音薩克斯風的發聲表現,如此便可免去製造成本,便可預先知道如何設計樂器會有預想中的表現。 要建立可以實際應用的幾何模型,必須理解各自幾何結構的聲學理論其中包括直管與錐形管內空氣柱的自然頻率與模態。而本文做模擬時主要使用LMS VirtuaLab軟體,模擬表面聲壓時使用有限元素法,模擬聲壓分布時使用邊界元素法,模擬對象為YAMAHA牌的中音薩克斯風。 本文探討的薩克斯風設計幾何參數包括:吹口管角度、喇叭口直徑、喇叭管掃出弧度的半徑。這些參數的變化對各個音準的基頻影響以及聲場變化。

由於小鼓是一個複雜的系統,依靠多個組件之間的相互作用來達到鼓手認為的好音色。本文中選擇了一個最常需要汰換及調整的「鼓皮」來做探討,對製作鼓的人來說,一直都是以人耳當工具的經驗法則,且在這部分缺乏了相關的量測研究。此篇論文最終目的希望能創造一個簡單的電聲分析模型,此方法利用揚聲器來激發鼓皮,並用其量測之聲壓曲線與等效電路模型來求得鼓皮的等效機械參數,要了解其聲音變化最基本的就是由量測之頻率響應曲線來觀察,再針對此等效參數做出比較與探討其物理意義。 此外,本文也針對鼓皮的模態另外作出研究與模擬。結果得知傳統的敲擊試驗不太適合量測鼓皮,會有相當大的誤差,所以本篇論文找出了一個新的改進方法來量測,使用揚聲器當作激發源代替衝擊錘並使用雷射感測器取代加速規,作一個光學結合聲學的改進試驗,將額外附加的誤差減到最小,最後利用電腦輔助分析軟體做有限元素法分析的模擬與驗證,並作出相關討論。

隨著科技的進步,行動電話儼然已成為個人生活中不可或缺的隨身物品;在考量使用者攜帶與使用上的便利性前提下,相關通訊產品的功能越來越多,但相對地體積卻越作越小,智慧型手機即是一個具代表性的產品。隨著手機一方面在整體尺寸上微小化的要求,另一方面卻必須提升特性的前提下,產品內部的設計上相形越來越具有難度。就通訊產品收音系統的麥克風來說,其收音位置也由傳統常見手機正面直的接收音位置,變化移置手機底部等處,此在設計上看似簡單卻有不得不的位置變化,卻著實大大的影響了產品的收音特性表現。 因此,本文將針對手機機殼表面對於不同麥克風收音位置的障板效應影響進行音場分析,透過有限元素法電腦輔助分析軟體Abaqus模擬分析整體音場變化與各廠牌實體手機之麥克風收音系統,藉以徹底了解手機結構與收音間的音場關係;再藉由實際量測進行比較與驗證。分析結果可知,手機之障板效應常見起始於1 kHz,並約莫於5 kHz~6 kHz間將出現一轉置頻率,此頻率的存在對於手機障板設計上具有相當的重要性。最後,利用LabVIEW整合等效電路模擬,建立一套適用於具障板效應之通訊產品之麥克風收音模擬分析流程與量測方法,便利未來模擬設計使用。

隨著科技快速的進步,伴隨著微型電子產品的發展,行動免持裝置揚聲器的需求量大增,揚聲器的音質追求也變得更為重視。揚聲器的溫升一直以來是電聲領域相當重要的課題。動圈式揚聲器是一種轉換效率相當差的換能器,通常只有5%的能量會轉化為聲能輸出,其餘95%皆會轉為熱能散發出去,也由於熱對於揚聲器頻率響應的表現會有負面的影響,因此揚聲器的散熱就顯得非常重要。   本文首先透過量測來說明溫度上升會降低揚聲器的效率,然後建構一揚聲器溫升等效電路來分析揚聲器溫升,從結果發現微型揚聲器的溫升模擬曲線會由於熱參數不準確導致模擬準確率下降,為解決此問題,本文透過量測微型揚聲器的穩態溫度搭配有限元素法來得到正確的微型揚聲器溫升曲線,然後透過最小平方法擬合此溫升曲線來獲得準確的熱參數。以熱參數為基礎透過有限元素法來改變微型揚聲器的音圈、磁鐵及極片的尺寸及改變音圈軸材料和增設鰭片來探討對微型揚聲器溫升的影響,並彙整出設計資料庫,方便未來於開發中解決溫升問題。當輸入大功率給揚聲器時,時常會因為音圈溫度超出音圈膠負荷,導致音圈散圈、脫膠或短路等的永久損毀,因此本文透過量測得到微型揚聲器的最大耐溫,並搭配有限元素法來得到微型揚聲器的最大耐功率。

專利申請中,暫不公開。

幾年來4C產業(電腦、通訊、消費性產品、車用電子)需求和發展迅速,筆記型電腦、手機和其他網路通訊設備對於聲音品質的要求也從過去“有聲音、聽的到”演變成必須“聲音大聲(感度好)、音質清晰”,尤其對於背景噪音的要求也由過去“不要太大聲影響聲音品質”演變成“必需消除提升聲音品質”。 陣列式麥克風的出現和商業化帶來有效的解決方式和應用,利用陣列中的每一顆麥克風對於同一個的音源有不同感度和延遲時間的特性,可以保留主要需要的聲音將其他不需要的聲音和噪音衰減,達到”聲音大聲(感度好)、音質清晰、噪音消除”的結果。 本論文針對陣列式麥克風的原理和應用做研究的方向,先探討單體麥克風的原結構和原理,進而探討和研究陣列式麥克風中麥克間的距離和拾音束的角度的關聯性,最後根據測試和結果證明麥克風間距離近所形成拾音束(Beam-forming)的角度小,寬陣列麥克風間距離越遠所形成拾音束(Beam-forming)的角度相對也會就變大。

2013

陣列式揚聲器自19世紀末發展至今,在應用相當的廣泛,舉凡室內演唱會場、戶外演唱會場、演藝廳、音樂廳、教堂、購物中心、戶外廣場…等等都可見到陣列式揚聲器的應用。在技術方面已相當的成熟,透過精確的運算控制軟體,可以準確計算出音束的投射方位,如此能以最有效率的方式將聲音能量聚集在需求的覆趕炾鴗滿A對於所需的場地均能調整出所需的最佳音場效果,所以不論建築裝潢的硬體環境為何,均可調整出匹配的設定。 然而,市面上的書籍及一些相關之論文,都僅僅只是做陣列式揚聲器的模擬及探討,鮮少會有將理論、模擬、設計、實做、量測…等等放在一起做相互之比對研究,故本文將對此作一系列整個完整研究。在理論及模擬方面,先尋找全音域之揚聲器,藉由MLSSA系統所量測到之 TS 參數(Thiele-Small Parameters),代入等效電路中進行模擬分析,再與實際的揚聲器單體裝入音箱之後的量測作比對探討。 接下來以 Mathematica 軟體來模擬揚聲器單體數量、頻率、相位、強度、單體間距…等等特性,以便設計出所需的線陣列式揚聲器音箱。最後才是針對此線陣列式揚聲器音箱做系統式的量測、模擬與探討。

現代化的影音都走向薄型化以及微型化,例如:手機、電視、平板電腦…等,因此平面揚聲器應運而生。本論文目標為研發一可撓且薄型的揚聲器,利用高分子壓電薄膜PVDF,因PVDF具有可撓的特性。本論文目標為分析壓電式可撓性薄型揚聲器之各項參數對於頻率響應曲線的影響,參數共有四種,包括PVDF厚度、振膜材料、壓電驅動方式和揚聲器形狀。 參數設定如下,PVDF厚度為130μm和40μm,振膜材料包括聚丙烯(PP)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)和鋁箔紙,壓電驅動方式分為單層壓電驅動及雙層壓電驅動,最後改變其揚聲器形狀為平面狀及圓弧狀。揚聲器量測部分是在無響室內利用Sound Check儀器作所有參數的量測,最後利用量測數據圖中比較四種參數與頻率響應曲線之間的關係,找出壓電式可撓性薄型揚聲器的最佳參數,這些參數將是未來發展壓電式可撓性薄型揚聲器的重要依據。

本文探討在普通環境與無響室利用噪音計進行量測,比較各種不同因素對吊扇噪音頻譜曲線的影響;並找出一套修正方法,可由普通環境量測得到的噪音總量與噪音頻譜圖反推至無響室量測之結果。利用三組吊扇於無響室進行量測,改變不同影響因素如增加地板、葉片重量、桌面反射以及吊扇燈飾等,並將量測結果進行比較,探討各種因素對吊扇噪音總量及噪音頻譜圖有何影響。修正方法部分,利用於四種不同大小與背景噪音的空間進行量測,將結果進行修正運算後與無響室量測值進行比較,並探討誤差的原因。 其結果顯示,於量測吊扇正下方放桌子與增加地板會在中低頻段產生影響,在吊扇葉片上增加質量與吊扇本體增加燈飾影響的頻段為高頻;而修正方法在噪音頻譜圖上適用於背景噪音較小的普通有限環境,噪音總量方面利用此修正方法可以準確的推算出無響室量測之結果。

本研究主要以ANSYS Workbench軟體,探討高速葉輪之流場特性變化與結構,利用ANSYS Workbench的CFX模組,分析葉片參數設計對葉輪性能的影響,以數值方式分析不同葉片入口角、葉片出口角及變更葉片數對於前傾式離心葉輪的性能影響,並將分析之數值繪成葉輪特性圖。最後進行葉輪振動頻率與靜態結構分析,分析研究模型於90000 RPM之結構等效應力、等效應變與安全係數並討論是否易發生共振破壞情形。 分析結果顯示本研究中,葉片入口角與出口角角度參數較大時,其性能較佳,變更葉片數的多寡則對於流線的情形影響較大,且葉片數較多之葉輪其內部渦流情形與流體出口處回流情形較少。結構方面葉輪材料選用不鏽鋼UNS G40630可於90000 RPM下保持正常運作,並從坎貝圖得知葉輪振動頻率並不易與外界90000 RPM之離心力發生共振破壞之情形。

音頻必v放大器廣泛應用於各種音頻放大器輸出設備之電路系統中。常見的線性必v放大器有A類、AB類以及G類放大器之分,依弁鄐坐ㄕP而而各有其應用範圍;但是無論在哪一類中,必v需求與相對的耗損都與實際使用的電源供應電壓大小有接近平方的關係。其中,A類必v轉換效率低但具有最低的諧波失真特性,適用於低必v輸出;AB類雖然失真略高於A類,但是效率卻遠高於A類,所以被廣泛地使用於中/高必v系統。由於AB類使用的單一互補電源供應電壓在設計上必需依最大輸出必v來設計,而實際聆聽使用時卻受限於空間約束(無法開大聲)與音樂特質(聲音大多輕柔偶有澎湃),造成釵h無謂的必v耗損。所以,針對應用的實際效率,本文所提出的G類放大器基本上為AB類的改良型結構,輸出端電源依輸出實際必v之不同,採用兩階段電源切換的方式達到整體效能的提升,特別是在大必v的應用需求中。雖然利用此種方式可以有效的降低所需的耗電量,但無疑的,在做高低必v切換時所產生的高諧波失真卻是G類放大器實質存在與必需解決的問題。 本論文將針對G類音頻必v放大器之高低電壓切換所產生的電路系統總諧波失真影響進行分析與探討。過程中除了使用電路模擬分析軟體MultiSim V-11進行總諧波失真之模擬外,並將進一步完成整體電路的最佳化設計;最後並結合實際電路的建置進行量測,加以驗證之方式,完成降低G類音頻必v放大器總諧波失真的目的。 模擬結果顯示,利用加入額外電容調整的方式,將有效的降低電路系統所產生的總諧波失真,其THD值可低到約0.062%;實際電路量測部分,其總諧波失真與輸出必v之趨勢與模擬結果亦相近。由此可知,本論文所提出之切換準位與優化處理方式可有效地降低G類音頻必v放大器之總諧波失真。

隨著人類文明及文化的進步,科技產品的逐一發明及工作環境的改變,漸漸的改善人類的生活品質。在1979年Sony發展出第一台隨身聽(walkman)之後,耳機也隨之流行發展至今,由於個人休閒的意識抬頭,個人娛樂生活逐漸豐富及掌上娛樂設備迅速普及等因素推動下,使用手機及耳機等個人消費性電子產品成為一種時尚風潮。因此,在耳機市場有了快速的發展,對於聲音品質也越來越講究。 本文採用網路問卷的方式作耳機的市場調查,針對耳機市場供需、價格、型式等分析,以瞭解耳機產品市場發展全面現狀並深入掌握。在問卷結果中表示頭罩式耳機是最流行的類型,因頭罩式耳機能在音質上有高傳真的性能。然後再將不同的品牌的頭罩式耳機以一套完善的質量評估方式─群組評估系統(Jury Test)進行聽測。在此方法中,使用一系列的指標,包含頻寬、平衡、解析、樂器類真度、人聲類真度、動態範圍,抑揚頓挫及音質來評估耳機聲音品質,這些指標代表了聽測者的反應,以衡量判斷哪一個聽起來最好的和最差的。

后里的薩克斯風發展到現在已經有60年了,在后里薩克斯風的全盛時期,全鄉就有將近30家的薩克斯風製造工廠,是歐美品牌業者的最佳代工夥伴,也是一個極富特色又傳奇的地方產業;但由於技術始終無法提升,也隨著產業外移、中國大陸低價競爭的挑戰,后里的工廠數萎縮了一大半,所以製作樂器的技術勢必要改善。   此論文針對於樂器之細部結構做改善,請廠商實做出幾支不同結構的樂器與配備,拿到無響室進行量測,並邀請多位薩克斯風演奏家實際測試,經由實驗數據與實際測試來設計出最佳結構產品,提升樂器性能!另一部分,則是做出薩克斯風各位置的音壓量測,做為薩克斯風消音裝置的事前研究。

隨著科技快速的進步,伴隨著微型電子產品的發展,行動免持裝置揚聲器的需求量增大,揚聲器的音質追求也變得更為重視。有鑑於此,本文將建立塞耳式耳機及耳罩式耳機分析模式,以便幫助產品快速設計及開發。量測的部分,各項參數以Klippel量測系統求得揚聲器單體的電聲特性參數,供等效迴路使用,而耳機之頻率響應曲線則以SoundCheck量測系統搭配B&K量測儀器於無響室環境下獲得。 藉由得到耳機結構及相關電聲參數,利用等效迴路法模擬,便可以快速求得耳機單體之頻率響應,也可以由系統方式來模擬整體耳機的表現,並與實驗量測結果比較。針對耳機通氣材料的部份,除了探討通氣材料在耳機中不同位置所造成頻率響應的影響外,同時也建立包含通氣材料之等效迴路模型,更提出利用逆運算求解耳機之通氣材料阻抗值,最後針對聲學參數對耳罩式耳機之影響進行探討。結果顯示,本文所提出的等效迴路分析模型可以確實地應用在模擬B&K HATS及耳機等等的頻率響應,證實通氣材料對耳機的頻率響應設計有絕對的影響及實用性。

揚聲器的非線性行為一直以來是電聲領域相當重要的課題,揚聲器在大振幅情況下的非線性行為包含了磁力耦合因子、剛性、電感隨音圈位移的非線性行為,而這也是造成失真的主要因子。以往開發揚聲器時只能透過錯誤嘗試法(Trial & Error Method),不僅開發時間冗長且研發成本過高。因此本文利用有限元素模擬揚聲器之主要的失真參數,包含磁力耦合因子Bl(x) 、電感Le(x)及振膜剛性Km(x),並利用KLIPPEL 量測系統驗證Bl(x)、Le(x)及Km(x)模擬的準確性,並嘗試搭配參數樣線法來求解揚聲器頻率響應特性及失真,建立一套揚聲器特性預測及診斷流程。

隨著音響產品的多樣化與競爭的激烈,工廠在生產上的人工與測試成本也愈趨錙銖必較。然而在如何降低生產成本與提升製造品質上,通常存在著極大的矛盾。所以如何測試,用什麼設備來測試,與測試的可靠度與穩定度,就決定了產品的品質與工廠的信譽。 本研究目的在開發一套完整的音響測試系統來降低測試成本,提高生產品質的穩定性,並控制零件的品質。本論文針對音響系統中的必v放大電路板測試做探討,主要是利用NI-6221資料擷取卡並搭配一塊數位、類比信號轉接卡及測試程式來開發一套完整的測試系統,它必須能滿足下列要求:成本低廉的設備、完整且高涵輔v的測試項目、具備數位與類比的輸入弁遄A以及能將所有測試數據完整保存於電腦從而對測試數據來做完整的分析。因此,工程師便能獲得足夠且有用的資訊與數據資料,以供作設計變更與改良的依據,並且從這些資料得以去監控工廠生產的品質穩定性以及零件品質的掌控。

2012

聲壓曲線是業界對於揚聲器優劣的評斷基準,目前聲壓曲線之模擬大多藉由等效迴路法之理論分析或有限元素法之數值模擬。雖然等效迴路法已廣泛應用在此方面,但對於高頻響應之聲壓模擬仍有失準之現象,此乃因高頻之模態分裂所造成。另外在有限元素軟體模擬方面,由於對於三維非對稱揚聲器之聲場模擬需要大量之網格分割及龐大之電腦資源,是故其計算效率顯得特別不理想,此問題一直為業者目前所致力待解決之問題。本研究採用有限元素法與邊界元素法耦合之分析,用以改善微喇叭在高頻響應之聲壓曲線模擬。採用此耦合分析之主要因素在於同時兼顧有限元素法對於振膜模態分析之優點以及邊界元素法對於聲場模擬之優點,以最有效之方式分析二者耦合之效應。在作法上本研究採用ANSYS軟體模擬出動圈式微型揚聲器振膜之模態,再將其法限速度梯度資料直接匯入邊界元素軟體Virtual Lab來模擬其聲壓曲線分布。最後,模擬所得之結果再與無響室中所實際量測值以及集中參數系統(等效迴路法模擬)作一比較。另外,再以耦合分析模擬不同觀察場點之聲壓曲線,同時並與實際量測所得結果作一比較,以了解在非對稱中心處之聲壓分布差異。經由此分析比較,吾人發現本研究所採用之邊界元素法與有限元素法耦合分析能較精確地模擬出微喇叭在中高頻時之聲壓響應,明顯地補足並改善了整體聲壓曲線模擬之精度與效率。本論文之研究提供一較為精確及有效率之數值模擬方法,用以分析及模擬揚聲器之聲壓曲線分布,所得之結果可作為整體揚聲器設計參考,同時並可大幅縮減產品設計開發的時間與成本。本研究模擬分析之方式於聲場中觀察場點聲壓曲線之取得極其容易,可進一步應用於模擬多重揚聲器在不同相位時,其整體綜合聲壓之頻率響應,此分析對於一般高規格之視聽室設計將顯得特別重要。由於相位差之故,等效迴路法之傳統分析並無法應用於模擬此多重揚聲器在不同相位時之整體綜合聲壓,而有限元素法因過度龐大之計算亦無法應用於此模擬。綜合以上論述,本論文所提出之研究具有無限之應用潛力。

本文針對耳機用薄型化揚聲器單體進行設計與分析,由於目前耳機用揚聲器單體逐漸朝向薄型化,使得聲音表現、感度、失真,皆無法與傳統所使用的揚聲器單體相比,所以本文針對耳機用揚聲器構造的探討與設計重點加以分析,並說明選用材料時的考量因素。文中並應用有限元素軟體ANSYS,來輔助求得當磁鐵與極片變更設計時對性能的影響,以及振膜變更設計尺寸後,對第一共振頻率之影響。最後將上述探討的因素納入考慮,針對所設計出來的振膜進行實際單體的測試,驗證是否與模擬結果相對應。分析結果顯示,振膜花紋對揚聲器單體曲線,只要變更尺寸,隨即對曲線模式產生很大的變化。這些設計原理與分析結果,對於日後研發耳機用薄型化揚聲器提供參考的數據,並有助於改進現有揚聲器的性能。

聽診,聽取器官(如心臟、肺)所發出的聲音以利用於診斷或治療的輔助行為。心臟在運作時有其特殊的聲音,醫生在初步診斷時,會利用聽診器來聽取心音,當心臟有異常症狀時,其心音也會異常。由於聽診的結果是相當主觀的,所以,醫生需要大量的經驗以及時間來得到準確的聽診技術。因此,需要開發一套由電腦自動診斷心音的辨識系統來輔助診斷。 本論文一方面是使用動態時軸校正(Dynamic Time Warping,DTW)演算法來比對資料庫,以進行心臟疾病上的特徵差異度辨識;另一方面探討利用心理聲學的基本參數分析各病因,用心理聲學參數來量化人耳對聲音的聽覺特性,觀察是否與臨床診斷相呼應。由實驗結果表明,這些方法可充分地表達出主觀的聽診感受,以及心臟疾病的辨識。

當3C產品體積越來越小,釵h弁鄐w無法滿足使用者的需求,因此產生了很多周邊產品,若含有音箱,最困難的就是低頻重放問題。低聲頻的重放受揚聲器音箱所左右,揚聲器音箱有釵h種型式用以重放不同特徵的聲音,如何以有效降低低頻臨界將是個值得探討的課題。 本論文以一市售消費性電子周邊商品為導向的可攜式筆電散熱座揚聲器做研究,量測時發現中頻部分有一波谷,進而探討為何造成此波谷及此波谷對人們聽覺的影響;文中提出一解析方法針對揚聲器單體、封閉式揚聲器音箱、開口式揚聲器音箱做模擬,且與實驗做驗證,並探討導音管長度、導音管管徑、音箱容積大小與可攜式筆電散熱座揚聲器一些零件設計對頻率響應的影響,這些分析結果將可以當成設計音箱的依據。

以往開發耳罩式耳機時通常以錯誤嘗試法來進行產品設計與改善,開發時間冗長且增加研發成本。有鑒於此,本文嘗試建立耳罩式耳機(Headphone)結合人工耳之等效迴路分析模型,進行頻響模擬與分析,同時也嘗試建立耳機產品內通氣材料的分析模式。各項參數以Klippel量測系統求得揚聲器單體於空氣中的電聲特性參數,供等效迴路使用,而耳機之頻率響應曲線則以操作SoundCheck量測系統搭配B&K量測儀器於無響室環境下獲得。 文中以內耳式耳機為例,探討通氣材料在耳機中不同位置所造成頻率響應的影響,及耳機在同一位置上使用不同的通氣材料進行頻響變化的研究,同時也針對耳罩式耳機所使用的泡綿進行探討。將所建立的通氣材料分析模式結合耳機等效迴路分析模型,及搭配人工耳等效模擬迴路來模擬人耳聽覺的頻率響應,並與實驗量測結果比較。對於耳罩式耳機搭配的人工耳,本文提出以多段式的T電路來提高耳機結合人工耳不規則聲腔的頻響模擬準確度。結果顯示,本文所提出的耳罩式耳機分析模式,可縮短開發時程,快速預測其頻率響應,且所提出的通氣材料分析模式也有助於改善及預測耳機整體效能。

吊扇製造商開發產品時,傳統方式多是依據累積的經驗或原型成品的實驗。若能利用電腦模擬技術預測吊扇之風量與噪音,將可大幅節省開發時間與成本。因此,本論文以ANSYS軟體之FLUENT模組為工具,模擬吊扇於三種不同轉速下之風量與氣動噪音值。吊扇風量之求解採用穩態模式,氣動噪音則採用暫態求解,並選擇LES大尺度渦流與FW-H模式。 模擬結果並與實驗值比對以確認其正確性。實驗所用吊扇及其風量實驗值是由吊扇廠商所提供,並依美國能源之星標準量測。dBA噪音值則以噪音計於實驗室中量測獲得。最後,本論文修改風扇幾何模型之參數,並探討其對風量與氣動噪音變化之影響,以期作為吊扇業者開發產品的參考。

本研究,使用計算流體力學(Computational Fluid Dynamics,簡稱CFD)的模擬軟體,來建立一個簡單容易上手的吊扇模擬流程,且模擬出來的結果與實驗值能準確在容頂~差範圍內。本研究中使用52吋的風扇,並在風扇的葉片表面以增加材料與減少材料的方式,並且刻出橫條紋與直條紋兩種,當吊扇在兩種轉速下的風量模擬值予以比較,分析修改參數後的葉片與原本的葉片,在風量方面是否有改善。並且使用相同的模型在FLUENT模組模擬噪音。 最後,使用與流場相同的模型去做噪音模擬,由模擬值的變化觀察修改參數是否達到增加風量與噪音減量的效果,依照模擬值的趨勢來做報告,期待本研究能對之後的吊扇相關產業能有所參考與貢獻。

本研究主要目的為探討耳機的特性與其頻率響應的分析,以某商用內耳式耳機為待測物,利用Klippel 量測系統量測其集中參數值。在逢甲大學中科無響室之測試環境下,使用SoundCheck 測試系統量測其聲壓頻率響應曲線,以作為耳機特性分析。本文針對耳機量測的方法、儀器做詳細的介紹,實驗部份包括探討有無通氣紙對頻率響應的影響、不同耳塞型式之變化與導音管通氣網對感度的差異。 針對內耳式耳機的特性,選用人耳模擬器HATS(Head and Torso Simulator )進行耳機性能量測。本研究探討耳道的電路模擬並應用於耳機的等效電路中,進而預估耳機的聲壓位準曲線並與實測值做比較。本研究同時針對前後洩音孔的封閉與開通,透過等效電路法可快速的模擬其頻響曲線並與實際量測之聲壓值做比對,藉以評估本論文模擬方法之準確性。

近年來,風機發電技術漸趨成熟,成為綠色能源的主要代表,各型風力發電機的市場需求因此快速增加,也吸引了眾多廠商加入風機的製造工作。而風機製造商提升競爭力的主要方式之一,即是運用電腦輔助工程軟體縮短研發時程。所以,本研究之目的即在使用套裝軟體ANSYS的CFX模組,開發一套適當的風機流場模擬步驟,並準確預測風機的發電效能。其次,本研究以一具小型升力型垂直軸風機為基礎模型,並針對風速、風機旋轉速度、葉片長度、攻角、扭轉角等參數進行分析及獲得最佳效能,以確定風機達成1仟瓦的發電目標。最後使用FLUENT分析風力發電機的氣動噪音,且改變葉片扭轉角度,探討葉片扭轉角度對噪音的影響。

2011

本研究運用有限元素法分析軟體COMSOL Multiphysics模擬分析揚聲器之聲壓分佈曲線,在與實際的揚聲器聲壓分布曲線相比較之後,確認模擬的準確度,之後再藉由改變懸吊系統的參數與幾何形狀,探討懸吊系統的設計對聲壓曲線影響的變化,以提供揚聲器設計上的參考,並且運用ANSYS Workbench模擬分析懸吊系統的勁度,代入等效迴路分析並且與COMSOL Multiphysics模擬之聲壓分布曲線比較。這些分析結果與方式可提供往後設計揚聲器的參考,並且有助於減少揚聲器設計時所需耗費的時間與成本。

首先經由複合材料積層板理論計算三種纖維角度0o, 30o, 60o複材板之機械性質,接著並利用Multisim模擬電路設計相位差迴路,並實際以電阻、電容、放大器組合具有90o,120o,150o相位差之電路,搭配壓電蜂鳴片驅動複合材料振動板並量測頻響曲線。其他參數設計包括蜂鳴片數量1~4片,複材板小(82x42mm)中(164x42)大(164x82)三種尺寸,及以軟性CD封套材質作為泡棉懸邊(3mm)。揚聲器量測部分是在無響室內作所有參數的實際量測,最後從量測數據圖中比較五種參數與聲壓位準SPL間的關係,找出壓電式平面揚聲器的聲壓曲線表現較好的參數,這些參數將是未來發展壓電式平面揚聲器的重要依據。

近年來顯示器,電視,筆記型電腦、行動電話、MP3等產品產業發展迅速,已逐漸平面化、薄型化、微小化的引響下,對於揚聲器的要求,已經由傳統的錐形振動板轉變為平面振動板的揚聲器,其中又以長方形,橢圓形的揚聲器對於空間上的應用較大,而揚聲器的品質優劣,最重要的是整體感度曲線的表現,所以在設計相關產品時都是以高感度、高品質的聲音表現為追求的目標。傳統的設計方法多藉助設計者的經驗來尋求高品質的揚聲器,其缺點不僅浪費時間和成本,效果往往也不好。有鑑於此本論文本研究乃運用有限元素分析軟體COMSOL Multiphysics以三維模擬分析一非軸對稱揚聲器之聲壓分布曲線,並和在無響內實驗結果比對驗證。此外,本論文藉著改變振膜長寬比了解其改變對感度曲線的影響。這些分析的結果,對於未來揚聲器的研發可以提供參考的數據,並有助於減少開發揚聲器的時間與成本。

針對電、機、聲等效電路模擬時,將揚聲器系統視為集中參數系統,結合實際量測提出新的修正方法,使等效電路模擬得以突破高頻模擬之困難。本論文所提出修正後等效電路,其模擬結果與實驗量測結果相當吻合,可藉此快速提升評估揚聲器聲音品質之準確度。 最後利用COMSOL Multiphysics有限元素分析,成功模擬出揚聲器振膜高頻作動時的位移變形,再計算出聲壓頻率響應曲線。COMSOL Multiphysics模擬之結果與實際量測值在中低頻相當吻合,高頻部分也有波峰出現,本研究有效提高有限元素分析法對微型揚聲器在中高頻部份之準確度。

隨著時代與科技的進步,人們對於產品不僅追求功能,時尚的設計 ,更促使銷量大增,儼然已成為市場的趨勢。 本文主要是結合技術與整體外觀及色彩設計,技術部分,除考慮已有的研究結果,提出五角形的音箱設計。更自行設計伸縮滑軌結構增加性能,妥善利用有限空間達到便利效果。此外,考慮干涉、障板理論改良音箱,更針對市場相似產品問題,提出改善。外型部份,則以雨傘節為藍圖自行設計創意組合,並搭配色彩學理論設計外觀配色。整體而言,本文重點為音箱造型與技術的結合設計,以美觀、高品質、高便利性的創新產品,為主要訴求。

本文探討大型揚聲器與微型揚聲器之振動系統設計與分析。大型揚聲器主要針對懸邊厚度、音圈筒打洞及改變肋條數目做設計;微型揚聲器則針對振膜花紋數目及形狀做分析及探討,並將結果歸納出其趨勢以利後續設計。實驗部分以雷射掃描儀器 KLIPPEL 量測揚聲器之模態,藉此了解揚聲器受激振後所產生的模態情況,並與有限元素分析軟體 ANSYS 所獲得之模態相比對,以確認揚聲器分析模型之準確性後,然後利用此模型設計振膜花紋幾何形狀。同時,本文也將 ANSYS 之模態位移代入 Rayleigh integral 獲得聲壓曲線,以判斷揚聲器振膜設計的優劣,找出其缺陷並加以改進。

失真是現階段微型揚聲器的最大問題,以往開發揚聲器時只能透過錯誤嘗試法(Trial &; Error Method)來解決失真問題,不僅開發時間冗長且研發成本過高。因此本文建立一套揚聲器之失真分析模型與流程,利用有限元素模擬揚聲器之主要的失真參數,包含磁力轉換因子Bl(x)及振膜剛性Km(x),並利用Tytron 250微拉力試驗機及KLIPPEL 量測儀器驗證Bl(x)及Km(x)模擬的準確性,同時將失真參數代入理論分析模型中計算其頻率響應及失真。本文也探討Bl(x)與Km(x)對於失真的相對關係,且修改磁路及懸吊系統的尺寸,研究其對Bl(x)與Km(x)的影響。對Bl(x) 來說,增加下片高度0.2 mm、磁鐵厚度0.1 mm並減少極片厚度0.1 mm可有效降低失真;對Km(x)來說,彎曲花紋的失真比直線花紋來的好,花紋在長軸比長短軸皆有花紋的失真來的好。將Bl(x)最佳化與Km(x)最佳化代入至失真程式,可發現失真降低約20%,效果顯著。藉由以上分析結果,本文最後提出一套微型揚聲器設計準則,可協助微型揚聲器在開發階段時,能預測其頻率響應及失真,使設計之產品不僅在模擬階段就能獲得改善,亦可減少開發時間及研發成本。

隨著科技的日新月異,移動式手持裝置已然成為生活的一部分,現今一般消費性電子產品中,如行動電話、MP3/MP4 Player、MID、PDA已到處可見,產品開發上已朝向微小化及高音質設計,幾乎隨時隨地都可見到揚聲器及麥克風的蹤影。為提昇麥克風的收音品質,麥克風的收音頻寬及收音位置之音場變化將成為研究的重點,因電容式麥克風結構簡單、體積較小、成本低廉,在較寬的頻率範圍內可以滿足人們的要求。本文將針對電容式麥克風作導音管最佳化設計及音場分析,為得到手持裝置的最佳化麥克風收音設計,透過聲學理論及機電聲轉換的等效電路來建立麥克風單體及收音系統,再以此等效電路來模擬麥克風收音系統之導音管頻率響應特性,並利用實際量測數據來驗證模擬的準確度及差異分析。最後再以電腦輔助設計軟體ABAQUS求解聲場分佈特性,以瞭解麥克風單體與導音管及裝設位置彼此間的音場相互關係,進而建立起一套有效的麥克風導音管模擬及音場分析方法。

聲音品質為研究聲音的一門重要課題,其中隱含了人耳對於音樂及噪聲等聲音聽覺感受。對於聲音品質的評估,現今已發展出許多,以響度及頻率為主的各種量測技術,能客觀地表現出聲音的物理品質。本文以心理聲學的響度、尖銳度、粗糙度等參數,從主觀聽覺的層面來量化人耳對聲音的聽覺特性,並衍伸出,符合人耳對音樂聽感的主觀量化數據,分析、建立出一種評估聲音品質的模型。此外,以往對於聽覺粗糙度的計算,並沒有考量人耳聽覺頻帶的特性。因此,本文將臨界頻帶,加入聽覺粗糙度計算中,進而獲得人耳在各種不同頻帶的聽覺粗糙度感受。實驗分析方面,本文以主觀聽測來了解受測群對其音樂的各種聽感及聽覺喜好程度,並透過相關分析及多元迴歸分析,驗證人耳主觀聽感與主觀量化數據之間的對應關係,及評估該受測群對其之聽覺喜好度。分析結果表明,本文所提出的評估模型可用於評估由耳機所錄下來的聲音,表示此聲音品質評估模型,能充分地表達出主觀的音質感受。

2010

本研究乃運用有限元素法分析軟體COMSOL Multiphysics 以模擬分析一可攜式揚聲器於無響室內之聲壓分佈曲線,並藉由此獲得其最佳之幾何形狀尺寸參數來提升可攜式揚聲器之性能表現。揚聲器發生作動是耦合了電磁、振膜的機械作動以及聲場。並在有限元素法分析軟體COMSOL Multiphysics內進行模擬分析並和在無響內實驗結果比對驗證。模擬分析藉著改變如磁鐵形狀探討後,了解其改變對聲壓曲線的影響變化。這些分析結果,對於日後研發新的可攜式揚聲器可提供參考的數據,並且有助改進現有揚聲器的性能。

隨著生活品質逐漸上升,人們對娛樂需求及品質也日益增加,一般社會大眾從早期注重視覺娛樂到現在也開始注重聽覺的享受,但一般市售的動圈式麥克風所標示的規格很難告訴消費者該產品的性能,故本研究將介紹心理聲學,包含臨界頻帶基本概念和響度、尖銳度、粗糙度、浮動強度等心理聲學參數,進而制定出一套標準化的聲音品質參數量測作為客觀性能優劣的依據,最後再將從陪審團評分得出主觀性評價與頻譜分析儀所量測的聲音品質參數結果作相關性比較。

分析步驟首先經由ANSYS有限元素法求得碳纖及玻纖複材平板的數個模態,將模態中的節點位置找出,當作壓電致動器擺放位置的參數。揚聲器量測部分是在無響室內作所有參數的實際量測,最後從量測數據圖中比較四種參數與聲壓位準SPL間的關係,找出壓電式平面揚聲器的聲壓曲線表現較好的參數,這些參數將是未來發展壓電式平面揚聲器的重要依據。

本論文之主要目標在使用電腦輔助工程分析軟體來分析一組常見之低旁通比渦輪噴射引擎葉片以了解其對噪音的影響。本研究首先使用電腦輔助工程設計軟體Pro/E Wildfire 4.0為前處理器以建構與修改扇葉特徵。另外,在分析過程中,除將這些扇葉轉入電腦輔助工程分析軟體ANSYS Workbench,並以其計算流體力學模組CFX及結構分析模組Simulation進行流場、噪音及結構共振之分析。 其次,將分析所得的葉片自然頻率、等效應力,及其周遭流場速度與噪音分佈值的進行比較。最後,本研究確定採用前掠葉尖的扇葉可降低數個dB的噪音量並且仍可維持原有的空氣動力性能。

揚聲器的品質優劣評比中,聲壓頻率響應曲線的表現為重要指標之一。在運用電、機、聲等效電路模擬時,需先用儀器量測單體的集中參數值,本論文使用LMS及Klippel兩套儀器,分別對五顆同類型微型揚聲器單體進行集中參數量測,再將此參數代入電、機、聲等效電路模擬,求出其對應阻抗及聲壓頻率響應曲線,藉以探討不同量測儀器之集中參數對聲壓頻率響應曲線的影響。 為模擬振膜在高頻時所可能產生的模態分裂,在機械阻抗部分,本文使用有限元素分析軟體進行音圈與振膜的振動分析,求出機械阻抗(Zms)值後,再代入電、機、聲等效電路計算其聲壓頻率響應曲線。研究結果顯示,此聲壓頻率響應曲線與傳統機械阻抗(Zm)值代入求得聲壓頻率響應曲線相當貼近實際量測曲線。 此外,本論文針對電、機、聲三部分的等效電路做研究,找出最佳模型組合,探討不同模型對微型揚聲器頻率響應曲線之影響。最後本文提出電磁方面以LR-2 model,結合機械阻抗Zm以及將出聲孔洞等效為一個大孔後的聲學阻抗,此三者為最佳之電、機、聲等效電路組合,目的為縮短研發微型揚聲器的時程與成本。

首先,根據ASTM規範標準設計聲學阻抗管並搭配雙麥克風轉移函數法進行實驗量測,再藉由聲場模擬軟體以數值分析之方法計算阻抗管內部聲場的特性,並透過實驗量測與數值模擬分析之結果進行相互驗證,確認所建構之數值模型的準確性及本方法的可行性。 接著利用標準阻抗管的模型進行模擬分析,討論不同參數的設定或模型的變更對於阻抗管聲場特性的影響,進一步歸納出模擬分析與實作結果。 最後希望藉由本論文的研究,建立一套聲場模擬分析的方法,並透過此模擬分析技術,可縮短設計開發的時程、降低實驗試作的成本與評估不同聲學阻抗管模式之可行性。

近幾年來3C產業迅速發展,手機、MP3與筆記型電腦等3C產品對聲音品質也越來越重視,這些產品均廣泛使用電容式麥克風,它有著成本低、尺寸小、重量低等等優點。將麥克風組裝至裝置內,常因為不良的設計造成麥克風靈敏度在某些頻率被過度放大造成聲音失真,過去常常利用詴誤法解決問題,本論文分別利用等效電路法與微拉力實驗機,將電容式麥克風和麥克風振膜機械性質參數化,可迅速找出問題所在並迅速解決問題。本論文另一部份在研究建築音學,研究吸音材料特性,進而用來調整室內聲場;研究隔音材料和隔音結構,進而用來模擬如何有效地隔絕噪音穿透,打造優良的聆聽環境。

人們已在許多領域,如聲學、光學與物理相關學科,研究無繞射貝索(貝賽爾)束。已有的研究結果顯示,在孔徑為無限大的理想情況下,貝索聲束非線性二次諧波,像基波一樣,仍具有無繞射特性。波束寬度則為基波的二分之一,不像一般聲源多為1/ 。 本文主要目的是在實際情況下,研究貝索聲束的基波與二次諧波聲場,也就是說我們在實際研究過程中,考慮了波束孔徑的有限性及媒質聲衰減等因素對貝索聲場的影響。研究的出發點是根據KZK方程在微擾近似下的聲場積分解。為了簡化數值積分和降低計算量,我們應用高斯展開法來計算實際情況下貝索聲束基波與二次諧波聲場分佈。分析結果顯示,當孔徑比較大的情況下,貝索聲束仍保有理想情況下的主要特徵。另外,我們還利用COMSOL這套軟體模擬了不同形狀活塞聲源輻射的聲場分佈,分析並討論其結果。而在模擬有限孔徑貝索聲束的聲場時,更發現模擬結果與高斯展開所得結果趨勢吻合很好。這顯示了COMSOL是很好的聲場分析工具。

本論文之主要目標在使用電腦輔助工程分析軟體來分析一組常見之低旁通比渦輪噴射引擎葉片以了解其對噪音的影響。本研究首先使用電腦輔助工程設計軟體Pro/E Wildfire 4.0為前處理器以建構與修改扇葉特徵。另外,在分析過程中,除將這些扇葉轉入電腦輔助工程分析軟體ANSYS Workbench,並以其計算流體力學模組CFX及結構分析模組Simulation進行流場、噪音及結構共振之分析。其次,將分析所得的葉片自然頻率、等效應力,及其周遭流場速度與噪音分佈值的進行比較。最後,本研究確定採用前掠葉尖的扇葉可降低數個dB的噪音量並且仍可維持原有的空氣動力性能。