Technical Papers and Presentations

作为智能家居的控制中心，智能音箱融合了人工智能、语音识别、大数据和云计算等诸多先进技术。但是，音箱还是其最基本的属性，发出悦耳的声音还是智能音箱最基本也是最重要的技术指标之一。智能音箱火爆全球，它给电声产业带来千载难逢的机遇和挑战。基于COMSOL®软件仿真一款Hobby HIFI经典开口式音箱的低频声场。扬声器磁路和振动系统的等效电路模型在“电路”接口中建立，可计算出活塞辐射面上的加速度；使用“压力声学，频域”和“压力声学，边界元”接口可分析得出音箱内部和外部的声场分布，它同时考虑了箱体的结构振动和声场的耦合作用，使得声场仿真结果更加准确 ... Read More

飞秒激光具有超短脉冲宽度、超高峰值功率的特点，飞秒激光与物质作用表现出的非线性和准热绝缘特性使其在微纳加工领域有着重要的应用。飞秒激光微纳加工中激光与物质突出的作用机制表现为光子-电子-声子的能量传输过程，其中的电子超快激发等动力学过程会对材料加工中微区能量传输、超快相变等瞬态过程产生重要影响，对飞秒激光微纳加工机理的研究具有非常重要的学术意义。本文介绍了采用COMSOL Multiphysics 的Heat Transfer模块对飞秒激光与多层金属膜作用的超快加热规律进行了数值仿真，对于多层金属膜，膜层分界面处声子温度具不连续的热边界条件，而整个膜系中电子温度处处连续 ... Read More

扬声器的失真问题一直受电声业界的关注，尤其是谐波失真，它是影响扬声器重放声音音质的主要因素之一。 本文提出了一种基于 COMSOL Multiphysics® 软件预测扬声器谐波失真的仿真分析方法。该方法需建立包括磁场、振动系统和声场等多个物理场的扬声器的全模型，给扬声器加载一单频电压信号，用瞬态分析的方法可求解得到该频率激励下的扬声器的多个重要物理量随时间的变化函数，如流经音圈的电流I(t)、音圈的受力F(t)、振动系统表面上任意点的位移x(t)，以及声场中任意点的声压P(t)等。给扬声器加载一个时间长度为0.1s的单频电压信号，仿真分析所得的防尘帽顶点的位移曲线 ... Read More

TC4钛合金有重量轻、塑性好、比强度高、耐腐蚀性好等诸多优良特性，因此被广泛用于航空航天、生物学、医学等领域。飞秒激光的脉宽为飞秒量级，远小于电子-声子耦合时间（皮秒量级），即在飞秒激光脉冲作用时间内晶格来不及升温，可实现真正意义上的“冷”加工。由于飞秒激光常用于微小区域的精密加工，在很短的时间内难以利用仪器直接检测材料温度，因此需要开发能够精确模拟材料温度的数值模型。利用COMSOL Multiphysic飞秒激光烧蚀钛合金的双温模型，建立一个二维轴对称数值计算模型，研究不同激光能量密度单脉冲飞秒激光的对Ti6Al4V基体的烧蚀情况。从烧蚀形貌 ... Read More

超材料是一类具有天然材料所不具备的特殊性质的材料[1-3]。近年来，有学者开始研究超材料对波的旋转效应，这一研究有着工程应用价值。江雪等[4]设计并实验验证了一种声场旋转器。江雪等[5]进一步研究了声场旋转器整体尺寸大小对其工作带宽的影响及声场旋转器中心处的旋转角度与其结构单元长度的关系。但未见声场旋转器结构单元尺寸对其工作带宽影响的研究。 本文采用 COMSOL Multiphysics® 的声学模块和结构力学模块模拟图1的俯视二维结构，采用完美匹配层以获得更好的模拟结果。 本文模拟了5个声场旋转器在不同频率下的声场，发现随着长方体结构单元长宽比的增加 ... Read More

亚波长/纳米尺度波导中的受激布里渊散射是近年来集成光学、纳米光子学、非线性光学、声子学等领域的热点问题。本报告详细介绍用Comsol Multiphysics软件对这类问题进行数值仿真的技术细节，主要内容包括：（1）采用波动光学模块计算光波导模式；（2）基于pde模块中的弱形式进行弹性波波导建模与计算；（3）声光耦合系数的数值积分计算。报告中将给出具体的数值算例，并对Comsol Multiphysics对处理这类问题的优势进行总结。 Read More

使用COMSOL APP开发工具，我们可以方便的将已有的模型进行拓展。非仿真工程师可以不用花费大量的时间去学习软件的使用、仿真的原理，也不用花费大量时间去调整模型、寻找错误，只需要使用已经整合的COMSOL APP，进行建的的模型导入和参数设置即可快速的完成仿真。 磁路仿真作为扬声器仿真的第一步，其优化的程度直接影响扬声器性能。使用COMOSL AC/DC模块可以方便的进行磁路优化仿真，但是对于初学者来说独立完成仿真建模需要花费大量时间。使用COMSOL APP开发器，我将磁路仿真、BL（x）仿真和后续的音圈参数仿真整合到一起，保证仿真精度的同时 ... Read More

传统声表面波（SAW）滤波器技术存在Q值低（＜1000）和频率随工作温度漂移的特性，已经难以满足频段越来越拥挤的5G时代射频终端对滤波器的要求，因此，传统的SAW滤波器必须向具备高频率-温度稳定性的温度补偿型SAW（TC-SAW）滤波器发展。鉴于SiO2层与压电层具有相反温度弹性的特性，且该工艺比另一种键合温补方法简单、成本低，是目前国内外声表厂家广泛采用的一种温补方式。 对该种TC-SAW谐振器进行COMSOL建模仿真，研究SiO2层、指条层厚度对SAW波导的影响，以及材料参数和结构尺寸与SAW滤波器频率温度系数（TCF）及机电耦合系数之间的关系 ... Read More

Love波由于没有垂直剪切方向的位移分量，在液相环境中传输信号衰减小，故更适合于液相生物传感器的应用。本研究利用COMSOL多物理场软件，仿真设计了一种叉指换能器（IDT）/(100)ZnO/SiO2/Diamond多层结构的Love波延迟线型传感器件，通过在Love波传输区域添加液体（以水为例）仿真了液体对器件传输特性的影响。仿真中使用了MEMS模块和声学模块，通过在瞬态研究中施加正弦和脉冲激励信号，分别仿真研究了声波位移、液体内的声压分布和输出响应，以及液体对传感器插入损耗的影响。仿真结果表明，在液相环境中Love波传感器输出信号会产生相位迟滞，但插入损耗变化很小 ... Read More

近年来，随着智能手机的普及和移动通讯技术的不断升级，对高频高性能SAW器件的需求也出现了激增之势。由于具有高的声速，包含金刚石的多层膜结构SAW器件成为了人们研究的热点。多层膜结构除了要具有高的相速度和大的机电耦合系数外，还需要IDT具有大的反射系数来设计低损耗和小尺寸的SAW器件 ，而电极厚度是影响反射系数的重要因素。本文利用COMSOL中的压电设备模块研究了ZnO/金刚石结构中Rayleigh波的m1和m2模式在最大机电耦合系数处的电极效应。仿真了ZnO/金刚石结构单端谐振器声表面波器件，计算了不同电极厚度下SAW的相速度、机电耦合系数和反射系数 ... Read More