فهرست مطالب

مجله انجمن مهندسی صوتیات ایران
سال پنجم شماره 2 (پاییز و زمستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/10/05
  • تعداد عناوین: 7
|
  • روح الله طالبی توتی*، مهدی گنج خانلو، امیر محمد چوداری خامنه صفحات 1-11
    در این مقاله، اثرات پارامترهای هندسی در مافلرهای محفظه ساده انبساط با لوله های ورودی و خروجی امتدادیافته بر عملکرد میرایی صوتی به روش های تحلیلی و عددی بررسی شده اند. در الگوی تحلیلی به شیوه ماتریس تراگسیل (تی ام ام) و هم چنین، در الگوی عددی به کمک شیوه عنصر متناهی (اف ای ام) به بررسی پارامترهای موثر می پردازند. این اثرات شامل پارامترهایی نظیر امتداد دادن لوله ی ورودی و خروجی به درون محفظه انبساط و افزایش طول آن، تغییر موقعیت لوله های ورودی و خروجی، افزودن روزنه ها و تغییر قطر و تعداد آن ها در محفظه می گردند. نتایج نشان می دهند که عملکرد میرایی شنیداری با افزودن تورفتگی و افزایش طول آن بهبود می یابد. هم چنین می توان دریافت که با افزودن سوراخ به تورفتگی و افزایش تعداد این سوراخ ها، بسامد مرتبط عملکرد، اوج میرایی صوتی، افزایش می یابد. لذا می توان از آن ها برای بهبود طراحی مافلر در بازه بسامدی مورد نظر استفاده کرد.
    کلیدواژگان: مافلر، افت تراگسیل صدا، شیوه ماتریس انتقال (تی ام ام)، الگوی عنصر متناهی (اف ای ام)
  • میلاد مهدوی فر، علی نوری*، سهراب آسترکی صفحات 12-21
    در این مقاله، بهینه سازی افت تراگسیل صدای ورق های مدرج تابعی با طول متناهی با استفاده از الگوریتم ژنیتک چند هدفه مورد مطالعه قرار گرفته است. هدف اصلی این مقاله، شناسایی و بهینه نمودن پارامترهای موثر بر روی تراگسیل توان صوتی این سازه ها می باشد. در این راستا، ابتدا معادلات دینامیکی ورق، با استفاده از نظریه کلاسیک صفحات نازک به دست آمده؛ سپس، معادلات حاکم بر انتشار موج با توجه به نظریه راسس استخراج شده است، سپس با اعمال شرایط مرزی ضریب افت تراگسیل صدای سازه محاسبه می شود. اثر پارامترهای موثر بر افت تراگسیل صدا به صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته و در ادامه بهینه سازی افت تراگسیل صدا با استفاده از الگوریتم ژنتیک چند هدفه با رتبه بندی نامغلوب انجام می گیرد. هدف از بهینه سازی، بیشینه نمودن مقدار افت تراگسیل ورق مدرج تابعی هم زمان با کمینه سازی وزن آن بوده و بسامد بحرانی ورق نیز به عنوان قید مساله در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهند جنس لایه های ورق مدرج تابعی، ضخامت ورق، ترتیب قرار گرفتن لایه ها، ابعاد ورق، توان حجمی و زاویه موج برخوردی، نقش مهمی در کاهش تراگسیل توان صوتی از طریق این سازه ها دارند.
    کلیدواژگان: افت تراگسیل صدا، ورق مدرج تابعی، طول محدود، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی چند هدفه
  • حامد صادقی*، امیر قاسمی صفحات 22-42
    اخیرا، آرایه های فروصدا به دلیل توانایی یگانه آن ها در پایش دوربرد حوادث طبیعی و بشرگن توسط پژوهشگران (ساخت بشر) مورد توجه زیادی قرار گرفته اند. چون پیکربندی های مختلف هندسی دارای عملکرد متفاوتی برحسب احتمال آشکارسازی و نیز دقت جهت یابی می باشند، همواره این سوال مطرح بوده است که چینش بهینه برای یک آرایه فروصدا چه می باشد. در این مقاله سه شیوه برای ارزیابی عملکرد آرایه های حسگری میکروفونی فروصدا معرفی شده و در هر مورد، روابط تحلیلی مربوطه استخراج گردیده اند. اول، شیوه موسوم به چگالی طیف توان بسآمد- عددموج به عنوان معیاری معروف جهت سنجش عملکرد آشکارسازی آرایه توصیف شده است. به عنوان شیوه دوم، بستگی- جهتی ضریب هم دوسی میانگین روی آرایه، برای اندازه گیری (دقت آشکارسازی) کارآیی پیشنهاد گردید. در آخر هم، به عنوان معیار عملکردی میزان عدم قطعیت در تخمین پارامترهای موج دریافتی توسط آرایه پیشنهاد گردیده است. سپس با استفاده از شیوه های پیشنهاد شده، عملکرد با چینش های مختلف آرایه ها با انجام شبیه سازی های متعدد بررسی گردیدند. نتایج این مقاله خصوصیات لازم راهبرد یک پیکربندی بهینه جهت به کارگیری آرایه های فروصدا را تبیین می کنند.
    کلیدواژگان: هندسه آرایه، آرایه میکروفون، پیکربندی بهینه، فروصدا
  • مهدی سبزیان*، سجاد مظلومی جرکویه، محمد طیبی رهنی، حمیدرضا مساح صفحات 43-53
    در این پژوهش، مودهای ویژه و بسامدهای ویژه ی صوتی بدنه ی، صفحه و کاسه، ساز سه تار ایرانی بررسی شده اند. ابتدا حالت های (مودهای) ویژه ی صفحه ی سه تار و مودهای ویژه ی کل بدنه، بدون احتساب روزنه ها، به صورت جداگانه محاسبه و به طور مقایسه ای تحلیل شده اند. این نحوه ی تحلیل موردی جداگانه بخش های مختلف ساز سه تار، منجر به درک و شناخت بهتر نقش هریک بر صدای عمومی خروجی ساز خواهد شد. در مقوله بندی و ارزیابی کیفیت صدای سازها مشخصه های تابع پاسخ بسامدی اهمیت دارند. در مورد سازهای زهی مثل سه تار، قله اول تابع پاسخ بسامدی و مکان آن بسیار مهم هستند. این قله اول، همواره مصادف با بسامد ویژه هوایی اول است که در پژوهش پیش رو در بسامد 377 هرتز رخ می دهد. بدین ترتیب، بقیه مودهای ویژه بدست آمده مثلا در 588 هرتز یا 740 هرتز، باقی تابع پاسخ بسامدی را می سازند. هم چنین، می توان اثر عواملی نظیر ضخامت صفحه، جنس چوب، شکل کاسه و دیگر ویژگی های ساختاری این ساز را بر روی مقدار بسامدهای ویژه اصلی بررسی نمود. علاوه براین، با محاسبه، رسم و تحلیل پرچین های (کانتور) فشار هوا- صوتی داخل بدنه، و مودهای ویژه ی سازه (صفحه ی صدا و بدنه، بدون احتساب روزنه ها) سه تار و هوا می شود منشا و سرشت (هوا، سازه یا هوا- سازه) مود های صوتی را تعیین کرد. مطالعه و شناخت مقادیر ویژه چنین سامانه صوتی مقدمه پژوهش های آینده در مورد صوتیات سازهای ایرانی مانند سه تار خواهد بود.
    کلیدواژگان: سه تار، بسامد ویژه، هوا- صوتی، شیوه عنصر نامتناهی
  • سعید خدامی، پیمان حوائج*، حامد صادقی صفحات 54-66
    میرایی صدای منتشر شده در جو، به عوامل مختلفی از جمله جنس زمین، دما و شرایط جغرافیایی، بستگی دارد. در این پژوهش، انتشار صدا در جو بالای سطح زمین، مورد مطالعه قرار گرفته است. برای الگوسازی سطح زمین، از الگوی چهار پارامتری اتنبروگ برای محاسبه مقاومت ظاهری صوتی ویژه سطح زمین، استفاده شده است. ابتدا معادلات حاکم بر انتشار صدا و روش معادلات سهموی ارائه شده اند؛ سپس با استفاده از روش گسسته سازی اختلاف محدود و تقریب کرنک- نیکلسون، دستگاه معادلات جبری حاصل شده است. دستگاه معادلات جبری توسط روش ماتریس سه قطری حل شده تا بتوان فشار و میرایی صدا را در دامنه مورد محاسبه، ارزیابی نمود. پس از اعتبارسنجی شبیه سازی عددی، نتایج برای نیم رخ خطی و نیم رخ لگاریتمی سرعت صدا اعمال و نتایج در محدوده بسامد 10-100 هرتز، ارائه و مقایسه گردیده اند. در نیم رخ های سرعت صدای مورد بررسی، دو حالت فرض شده است؛ در حالتی که امکان تشکیل ناحیه سایه وجود نداشته و در حالت دیگر که امکان تشکیل ناحیه سایه وجود داشته باشد. در شرایطی که امکان تشکیل ناحیه سایه وجود داشته باشد، در محدوده بسامد 40-100 هرتز، میرایی بیش از 100 دسی بل برای حالت دوم، حاصل می شود. در این شرایط با افزایش بسامد، میرایی افزایش یافته اما نوسانات بیش تری در میرایی مشاهده می گردد. هم چنین برای سطح هموار زمین، با در نظر گرفتن نیم رخ های مختلف برای سرعت صدا، میرایی صدا مورد ارزیابی قرار گرفته است. در انتها نیز اثر ناهمواری سطح زمین در میرایی صدا با در نظر گرفتن نیم رخ سرعت صدای لگاریتمی، در بسامدهای مختلف بررسی شده است.
    کلیدواژگان: انتشار صدا، الگوسازی سطح زمین، روش معادلات سهموی، میرایی صدا، گسسته سازی اختلاف محدود
  • علیرضا تقی، منیژه مختاری دیزجی*، زینب سادات احمدی، ساحل حیدرحیدری صفحات 67-76
    سامانه‏ فراصدای داپلر در میان روش های تشخیصی اهمیت شایان توجهی کسب نموده است. به دلیل اهمیت اطمینان از خروجی این‏گونه سامانه ها که کمیت‏ های فیزیولوژیک را اندازه‏ گیری می‏ کنند، آزمون‏ های عملکردی با استفاده از روش های آزمون ای آی یوام و بی اس آی روی 20 سامانه فراصدایی داپلر تپی (پالسی) در 9 مرکز درمانی شهر تهران که از مرکزیت برخوردارند، انجام شد. در این آزمون ها، پارامتر صوتی سرعت سامانه ‏های فراصدای داپلری مورد بررسی قرار گرفت. به منظور انجام آزمون‏ های عملکردی سامانه‏ های داپلر تپی (پالسی) ، فانتوم ریسمانی برای اولین بار در کشور ساخته شد و این فانتوم در بررسی سامانه‏ های فراصدای داپلر تپی (پالسی) مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل نشان می دهد که حداقل خطای اندازه گیری سرعت جریان خون روی 20 سامانه فراصدایی داپلر 23 سانتی متر بر ثانیه و حداکثر خطای سرعت، برابر 83 سانتی متر بر ثانیه می ‏باشد. 6 سامانه فراصدای داپلر 7/5 مگاهرتز، دارای میانگین و انحراف معیار خطای اندازه گیری سرعت برابر 16±11 سانتی‏ متر بر ثانیه در محدوده 10 تا 140 سانتی متر بر ثانیه سرعت جریان خون است. این میانگین و انحراف معیار خطا برای 12 سامانه فراصدای داپلر با بسامد 3/5 مگاهرتز برابر 9±28 سانتی متر بر ثانیه می باشد. این مقادیر خطا بر لزوم انجام آزمون های عملکردی در سامانه های فراصدای داپلر تاکید می‏ کند.
    کلیدواژگان: سامانه های فراصدای داپلر، آزمون های عملکردی، فانتوم ریسمانی
  • اکبر قاسمی یکلنگی، سیامک اسماعیل زاده خادم*، سارا درباری صفحات 77-83
    بلندگوهای گرماصوتی نسل جدیدی از بلندگوهایی هستند که در سال های اخیر مورد توجه جامعه علمی قرار گرفته اند. این بلندگوها به دلیل عدم استفاده از قطعات مرتعش در تولید صدا و عدم نیاز به آهنربا، قابلیت کاربردهای مختلف در صنعت را دارند. با توجه به جدید بودن مبحث، نیاز به انجام بررسی های نظری در این زمینه بسیار احساس می شود. در پاسخ به این نیاز، در این مقاله از یک روش نظری برای بررسی اثر متغیرهای مختلف بر عملکرد یک بلندگوی گرماصوتی استفاده شده است. نتایج حاصل برای انتخاب ساختار بهینه بلندگوهای گرماصوتی بسیار مفید هستند و میزان کمیت های مختلف مانند ضخامت، ابعاد، توان الکتریکی ورودی، نوع زیرلایه، جو فعالیت و شکل میدان فشار صوتی حاصل برای ماده ی تولید کننده ی حرارت در بلندگوی گرماصوتی را مشخص می کنند. از دیگر نتایج این روش نظری به دست آوردن طیف فشار صوتی در بسامدهای مختلف از 1 هرتز تا 1 مگاهرتز برای بلندگوی مد نظر در فواصل مختلف است.
    کلیدواژگان: بلندگوی گرماصوتی، گرافن، گرماصوتیات
|
  • R. Talebitooti *, M. Ganjkhanloo, A.M. Choudari Khameneh Pages 1-11
    In this paper, the effects of geometrical parameters in a simple expansion compartment with input and output tubes on its acoustic damping performance are studied by analytical and numerical method. In analytical model, the transfer matrix method (TMM), and in numerical model, the finite element method (FEM) are utilized to study the effective parameters. These effects include parameters such as extending the inlet and outlet tubes into the expansion chamber and increasing their lengths, changing the position of the input and output tubes, adding holes and varing their diameters and their numbers in the chamber. The results show that the performance of the audio damping improves by adding segmentation and increasing length. It can also be found that by adding holes. Into the pit and increasing their numbers, the frequency associated with the peak of acoustic damping is increased. Therefore, they can be used to improve the design of muffler in the desired frequency range.
    Keywords: Muffler, sound transmission loss, Transfer matrix method, FEM
  • M. Mahdavifar, A. Nouri *, S. Astaraki Pages 12-21
    In this paper, the optimization of sound transmission through finite-length Functionally Graded Materials (FGM) plates by the use of genetic algorithm is studied. The main objective of this paper is to identify and optimize the effective parameters for sound power transmission of these structures. In this regard, at first, the dynamic equations of the plate are obtained using the classic theory of thin plates, then the governing wave propagation equations are extracted according to the Roussos theory. Next, the transmission loss coefficient (TL) of the structure is calculated by applying the boundary conditions. The effect of parameters effective on sound transmission loss is numerically investigated and optimization of sound transmission loss is executed using multi-objective optimization using Non-dominated Sorting in Genetic Algorithm (NSGA). The purpose of optimization is to maximize the sound transmission loss of FGM plate with minimization of its weight simultaneously, and the critical frequency of the plate is also considered as the problem constraint. The results show that the FGM material, plate thicknesses, layers layout, plate dimensions, power law exponent and the angle of incidence play an important role in reducing the sound power transmission through these structures.
    Keywords: Sound transmission loss, FGM plate, Power law exponent, Genetic Algorithm, Optimization
  • H. Sadeghi *, A. Ghasemi Pages 22-42
    Recently, infrasound arrays have been greatly considered by researchers because of their unique ability in long-range monitoring of natural and anthropogenic events. Since different geometric configuration have different performance in terms of detection probability and direction-finding accuracy, it has always been the question of what the optimal arrangement for an infrasound array is. In this paper, three methods for performance evaluation of infrasound microphone arrays are introduced and in each case, associated analytical equations are derived. Firstly, the so-called frequency-wavenumber power spectral density is described as a well-known array-based detection performance evaluation criterion. As the second method, direction-dependency of array-averaged coherence coefficient is proposed for measurement of detection accuracy. Finally, the degree of uncertainty in estimation of parameters of incoming wave over the array is proposed as a performance criterion. Then, by using the proposed methods, performance of different array geometries are studies through several computer simulations. The results of this paper show the required characteristics of an optimum configuration strategy for the deployment of infrasound arrays.
    Keywords: Array geometry, Microphone array, Optimum configuration, Infrasound
  • M. Sabzyan *, S. Mazloomi Jorkuye, M. Tayebi Rahni, H.R. Massah Pages 43-53
    In this work, eigen modes and eigen frequencies of the body (sound board and sound box) of the setar, a persian stringed musical instrument, are studied. Eigen modes of the sound board and the whole body, neglecting the holes, are calculated independently and analyzed comparatively. This scheme of separate modal analyses for different parts of the setar will lead to the understanding of their individual roles in the overall output sound. In categorizing and assessment of sound quality of musical instruments, the study of characteristics of frequency response function (ERF) is important. In case of stringed musical instruments like setar, of the defining parameters are the first peak of FRF and its location. This first peak usually coincides with first air eigen frequency which in the present research occurs at about 377 Hz. Thus, all the other eigen modes like 588 Hz and 740 Hz, construct the rest of the FRF. Also, the effects of such as sound board thickness, wood material properties shape of sound box and other structural features of setar on two value of eigon frequencies can assessed. Furthermore, analysis of the aero-acoustic pressure contours and the eigen modes of the setar structure (sound board and box) and air allows the nature (air, structure or coupled air-structure) of a acoustic mode to be determined.
    Keywords: Setar, Eigen frequency, Aero-acoustic, Finite element method
  • S. Khodami, P. Havaej *, H. Sadeghi Pages 54-66
    The sound attenuation in the atmosphere propagation depends on several factors, such as ground material, temperature, and geographical features. In this study, the propagation of sound in the atmosphere above of ground has been studied. For the simulation of the ground surface, the four-parametric model of Attenborough has been employed to compute the specific impedance of the ground surface. At first, the governing equations of sound propagation and Parabolic Equations (PE) method were presented; then, by employing Finite Difference Method (FDM) discretization and Crank-Nicolson approximation, algebraic equations were obtained. The algebraic equations were solved by Three Diagonal Matrix Algorithm (TDMA) in order to evaluate the sound pressure and sound attenuation over the computational domain. After validation of the numerical simulation, the results of the linear and logarithmic sound velocity profiles were presented and compared in frequency range of 10-100 Hz. For the assumed sound velocity profiles, two cases were considered; in the case that the shadow zone could not exist and in another case, where the shadow zone was possible to formed. The sound attenuation over 100 dB was achieved in range of frequency of 40-100 Hz in second studied case. In this situation, with increasing frequency, attenuation was increased but more oscillation was observed in the attenuation. Also for the flat surface ground, sound attenuation was examined for different sound velocity profiles. Finally, the effects of ground surface roughness on the sound attenuation, by considering the logarithmic sound velocity profile, were investigated at different frequencies.
    Keywords: Sound propagation, Ground surface simulation, Parabolic Equation (PE) method, Sound attenuation, Finite Difference Method (FDM)
  • A.R. Taghi, M. Mokhtari Dizaji *, Z.A. Ahmadi, S. Heydarheydari Pages 67-76
    Doppler ultrasound system is of great importance among the diagnostic modalities. To ensure the output of such systems that measure the physiological quantities, performance tests were carried out using AIUM and BSI protocols on 20 pulsed wave Doppler systems in 9 reference centers in Tehran. In these tests, velocity of Doppler ultrasound systems as an acoustic parameter were assessed. To evaluate the performance of pulsed wave Doppler, an in-house string phantom was designed for the first time in the country. This phantom was used to investigate pulsed Doppler ultrasound systems. The results show that the minimum and maximum errors in blood flow velocity measurement on 20 Doppler systems were 23 (cm/s) and 83 (cm/s), respectively. The mean±SD for velocity measurement errors in 6 Doppler systems (7.5 MHz) and 12 systems (3.5 MHz) were 11±16 and 28±9 (cm/s), respectively, the velocities ranged from 10-140 (cm/s). These errors emphasize the necessity for doing performance tests in Doppler ultrasonic systems.
    Keywords: Doppler ultrasound systems, Performance tests, String phantom
  • A. Ghasemi Yeklangi, S. Esmaelzadeh Khadem *, S. Darbari Pages 77-83
    Thermoacoustic speakers are a new generation of speakers that have come to the attention of the scientific community in recent years. These speakers have various applications in the industry due to the lack of use of vibrating parts in sound production and the need for a magnet. Due to the newness of the topic, the need to conduct theoretical studies in this field is felt severely. In response to this need, in this paper, a theoretical approach for investigating the effect of different variables on the performance of a heat sink speaker has been used. The results are very useful for choosing the optimal structure of the acoustic speakers, and determine the amount of different quantities such as thickness, dimensions, electrical input power, substrate type, activity atmosphere and the shape of the sound pressure field for the heat-producing material in the heat sink speaker. Another result of this theoretical approach is to obtain a spectral pressure range at various frequencies from 1 Hz to 1 megahertz for the speaker at various distances.
    Keywords: Thermoacoustic loudspeaker, Graphene, Thermoacoustics