使用传输矩阵计算来分析蜡罩声学

助听器旨在管理不同类型的听力损失，为了维持其功能，主动维护至关重要。声学工程师和设计师将蜡护罩整合到助听器中，以保护微型扬声器（通常称为助听器中的接收器）。使用ComsolMultiphysics®软件和传输矩阵方法，工程师可以分析蜡罩的小尺寸并模拟更快的声学响应。

利用蜡守卫进行助听器维护

当涉及到我们的耳朵时，我们自然会产生充当天然清洁剂和捕获异物碎片的保护性障碍。但是，耳波和助听器不是最好的组合，因为它会导致阻塞并引起用户扭曲的声音。

可以采取预防预防措施，以避免助听器故障，例如使用蜡保护器捕获蜡和渗透助听器的水分。使用蜡保护器是一种具有成本效益的方法，可以帮助改善助听器的功能和整体寿命。

蜡保护器是一个小的，可更换的防护网，用于可耳式接收器（仪式）和纳入接收器（RIC）助听器。下图显示了助听器的组装和蜡保护罩的位置。微型扬声器（也称为接收器）是通过连接到用户耳朵后面的助听器主体的电线的动力。蜡保护器放置在一个可以去除并更换的小结构中。使用comsol多物理和声学模块，我们可以通过5.5版可用的功能来分析蜡保护器及其声学特性的小尺寸。

接收器组件和蜡罩的位置的插图。S0R代表长度为0和右耳的小型类型。图片是Widex的版权。

在ComsolMultiphysics®中建模蜡保护器的导入的CAD几何形状

本教程分为两个部分：

1. 使用该蜡护板的传输矩阵使用港口边界条件和港口扫荡功能
2. 在典型的测量设置中计算蜡保护器的响应，并将其与实际测量进行比较

在步骤1中计算的转移矩阵在步骤2中使用，其中在Comsol多物理学中设置了集总传输矩阵方法。

在此模型中，Nanocare™Wax Guard CAD几何形状，接收器传输矩阵数据，耦合器传输矩阵数据，麦克风阻抗数据和测量数据是WIDEX的版权。蜡罩的几何形状如下所示。

蜡罩几何形状。CAD几何形状是Widex的版权。

转移矩阵：总计表示

传输矩阵（也称为两端口）是一种有用的且常用的方法，用于通过系统分析传播波。在本教程中，计算由入口和插座组成的蜡罩的转移矩阵；它代表了其子系统的集体模型。由于蜡罩尺寸很小，因此使用传输矩阵在整个频率范围内是理想的选择，因为只有平面波才能传播（我们远低于截止频率）。重要的是要承认，由于尺寸很小，转移矩阵表示需要包括热边界层损失衡量这些损失如何影响声学系统。如果您知道模型中所有组件的传输矩阵，那么模拟声学响应非常快。这也意味着研究同一系统中不同接收器的性能是简单而迅速的。

在Comsol Multiphysics中，您可以选择定义矩阵来设置完整系统的总体表示（需要进行一些工作）。在本教程中建模的完整测量设置由串联的四个两端口组件组成。每个都通过其传输矩阵描述，用于接收器（t_rec），接收器管（t_RT），蜡卫（t_WG）和耦合器（t_CP），以及测量麦克风阻抗（Z_麦克风）。模型的输入是电压V_在应用于接收器（请记住，这是助听器中的微型扬声器）。耦合器是一个卷代表标准耳道。除了蜡罩之一之外，所有转移矩阵都依赖于现有数据（供应商测量或提供）。蜡罩的传输矩阵是在模型第一部分中计算出的传输矩阵。该系统以下面的示意性表示：

为了计算蜡罩的传输矩阵，该模型使用热门声学，，，，频域接口，港口边界条件和港口扫荡功能，从5.5版本开始使用。完成端口扫描后，自动计算分析系统的传输矩阵（此处，蜡罩）。由于端口假设了平面波的传播，因此它们需要远离任何突然的几何变化（例如蜡罩中的穿孔板）。为此，将长度为1 mm的进气管添加到几何形状中。仿真域是蜡罩内部的空气体积，包括入口管，如下所示。

模拟域由蜡罩内部的空气域以及额外的入口管组成。

这港口功能设置窗口，包括用户自定义，，，，数字， 和圆端口类型选项。

评估蜡守卫声学

声压力和瞬时变化如下所示。在模型中，频率参数和端口令人兴奋的系统可以更改（入口和出口）。更改频率参数使您可以可视化粘性和热边界层的程度。粘性边界层之所以出现，是因为由于粘度（无滑动条件），空气颗粒无法在实心边界处移动。在情节中，可以看出速度在墙壁（深蓝色）处为零。粘性耗散（阻尼）出现在速度中有较大梯度的地方。这与蜡罩中的穿孔（颜色的快速变化）一致。

在10 kHz处的压力分布，用于出口处的端口激发（左）和1 kHz的速度分布，端口激发在出口处（右）。

下图显示了典型的蜡保护测量设置（上面示意图）的响应以及测量与使用传输矩阵方法建模的系统之间的比较。当驾驶员具有0.1-V峰值输入谐波信号时，它显示了麦克风处的声压水平。测量和模拟在大约6000 Hz时对应得很好。使用这种方法，工程师可以在进行任何测量之前比较多个设置，从而使设计具有成本和时间效率。可以虚拟研究和测试几种蜡保护器设计，并且可以存储组件的传输矩阵以进行进一步的分析和比较。

比较在耦合器中麦克风上测量的SPL响应的模拟和测量值。测量值是Widex的版权。

使用COMSOL多物理学中的自动传输矩阵计算，工程师和设计人员可以在几秒钟内测试蜡罩及其声学特性的各种设计。这种方法允许将总系统分解为较小的子系统，以进行更快的声学响应分析。

下一步

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