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COMSOL辅助催生Pantheon喇叭 |
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COMSOL Multiphysics 是一个建模及模拟任何物理系统的工业科学软件，它最特殊的能力是同时处理相互影响、耦合的多重物理现象。除了各种PDE模式，还提供针对不同领域专门设计的应用模块，包括：声学、化工、地球科学、高频电磁、低频电磁、热传、微机电系统和结构力学等。构建或测量声波的科学家与工程师们可在COMSOL Multiphysics产品线中找到专用的声学模块 (Acoustics Module)，作为研究固体与流体线性机械波现象的工具，很容易地模拟固体和稳态流场的声波传播，并包含研究移动流场的气动声波。
在声学工业中有几个应用领域，例如扬声器设计，包括独立式扬声器或手机之类的嵌入式电子装置；水下物体侦测和辨识；远场分析到辐射模态的预测与讯号强度等。声学模块内建各种应用模版，提供量身订做的使用者界面和参数设定对话框，使用者可以建立和加载各种几何模型，快速输入声波应用中非常重要的参数，并对物理参数进行微调，最后解决问题。
COMSOL表示，几项特点使得该公司声学模块产品适于声学领域的模拟研究。举例来说，大部分声波问题假设区域是无穷界限，对任何电脑来说，要仿真几乎无穷的区域是远超出计算机能力范围，为了成功地模拟，适当地截断空间区域，并理想地定义有限空间区域是必须的；声学模块采取完美匹配层(PML)来定义，这是目前已知最方便且准确的方法来截断开放性的声场环境，完美匹配层是一个额外的区域，能够吸收入射辐射而不造成反射；对广大范围的入射角提供良好的模拟结果，并且任何波前形状也不会受影响。 另一个声波研究的关键要素是阻尼，声学模块提供三种方法引入固体和流体的吸收：分别是Delany-Bazley方法，使用者可以输入流阻；输入特定的吸收系数；或广义吸收方法，从阻尼材料的量测中加载复数材质数据。
为了帮助使用者能快速地掌握使用软件的技巧与发展自身的模型，透过COMSOL Multiphysics声学模块提供的模型案例数据库，只需要开启模型案例，再利用操作步骤的说明文件与详细的理论背景，模拟工作将更具效率。 COMSOL Multiphysics提供的典型例子包括如何设计一个低音扩声器，这涵盖了电磁场、声场和结构等多物理量耦合；另一个案例是开放式管路问题，这是一个声波共振的经典案例；第三个案例是研究喷射引擎传播模态的反射，包含可压缩流和完美匹配层截断区域，其结果与已发表的模拟结果和半经验理论解比较相当吻合。
北大西洋公约组织海下研究中心Mario Zampolli就曾经表示，我们的研究不是一般传统的领域，所以都没有专门的软件符合我们海下侦测的专案，直到有了COMSOL Multiphysics，它适合每项专案需求，我对这套软件印象非常深刻。
日前，荷兰Hi End线材名厂Siltech为了欢度创立25周年，选择推出限量39对的Pantheon喇叭庆祝。
在荷兰Siltech原厂的全球记者会上，总裁Edwin深入说明了Pantheon的设计旨趣与细节，他表示Pantheon希望能达到低频响应不和空间相关、近乎电阻的恒定阻抗、相位正确的分频网络、最低的失真、极高的箱体阻尼、强大的重播音压（SPL）、受到控制的指向性与90dB的高效率。这一连串的“设计目标”，等于宣告Pantheon要挑战当今喇叭制作的最高技艺水平。为此，Siltech找来了两家印度顶级Hi End公司Cadence Audio和Finolex Industries合作。
为了追求“绝对音响”的最高境界，Pantheon几乎等于是全部重新开发的新产品。其所使用的静电振膜，使用了新的奈米材料，厚度仅0.03mm，而且加入了铁弗龙和氧化铟（Indium Oxide），构成抗潮耐湿的复合材料，同时让静电振膜也不受外在灰尘的影响。此一全新的航天级超薄静电振膜材料，委托德国Liebfrauen公司开发制造。
Pantheon的箱体结构极为复杂，为此动用了NASA专用的COMSOL Multiphysics仿真软件辅助设计，为了达到Edwin宣告的终极目标，Siltech斥资购买原本NASA使用的COMSOL Multiphysics仿真软件，进行箱体初步的设计，利用COMSOL Multiphysics仿真各种材质与结构的特性，透过计算机运算完成先期架构。从Siltech公布的Pantheon剖面图，可以发现内部结构相当复杂。高音使用前面所说的奈米薄膜制作的静电板，面宽19英吋，高度则是5英吋，可以调整静电面板的投射角度，达到最佳的时间相位补偿。
中音和低音是向Audio Technology订做的特殊动圈式单体。7吋中音安装在独立箱体内，采密闭式设计，内部则设计了完全不平行的特殊通道，避免任何内部箱体驻波。这个特殊的内部构造，是透过COMSOL Multiphysics软件反复演算，与一般多角型或水滴型设计相互比较，才决定Pantheon中音箱室内部的独特构造。而这个中音箱体后面还藏着一个电池盒，作为分音器和静电振膜的电力供应。
Pantheon的低音也是独立的箱体，看似方正的箱体，内部却设计了不平行的弧线，设计兼顾外观与音响效果。表面上看来只有一只16吋Audio Technology低音，但实际上内部还藏了一只一模一样的16吋低音，两者采Semi-Isoberik排列。与一般Isoberic排列不同，两只单体并没有排列在同一轴在线，而有特殊的夹角。为何会如此设计？当然还是NASA等级的COMSOL Multiphysics仿真软件的功劳。
低音独立箱体的剖面图。看似方正的箱体，内部却设计了不平行的弧线，设计兼顾外观与音响效果。两只16吋低音单体的摆放也很特别，采Semi-Isoberik，和一般推挽排列有所不同，两只低音单体在不同一轴在线
在Edwin宣告的设计目标中，几乎每一项都有优秀的测试表现，阻抗控制在4~5欧姆之间，全频段阻抗变化低于1欧姆；分音器使用精确的4阶分音；最大音压可达120dB。最令人瞩目的则是音箱的高阻尼，中音独立音箱的Q值为0.5，而低音则是0.38，显示Pantheon的箱体极为强固，不让单体受到震动的影响而产生失真。
Pantheon的推出，以及后续机种Model 20的产品“预告”，代表Siltech未来不仅是一家专门的Hi End线材厂家，也将正式跨足喇叭生产，音响迷且拭目以待，应该在明年初的CES就能看到Siltech全新的喇叭产品问世了。
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(投稿)
(8/30/2008) |
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