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音圧レベル合成のCOMSOLベンチマークモデル

Computation of Overall value of Sound

目的

複数周波数で採取した音圧レベルのオーバーオール値の算出
 1) 周波数領域での音圧レベルの合成
 2) 時間領域での音圧の2乗の時間平均値の算出
 3) 上記1)2)の比較
 4) COMSOL関数の動作検証

二音源のある圧力音響問題

周波数領域
 周波数100[Hz]から100[Hz]間隔で500[Hz]まで
時間領域
 周期1/500[Hz]を12分割した時間間隔で出力し、時刻1/100[Hz]までを計算。
 マイクまでの往復伝搬時間を過ぎたところから平均演算処理を実施。



利用ソフトウェア

COMSOL Ver.5.6 音響モジュール
圧力音響(周波数、過渡)インターフェース

理論

1.線形圧力音響を周波数領域で計算すると音圧レベルを算出できる。
周波数をf1, f2の二通りで得られたマイク位置の音圧レベルをL1[dB], L2[dB]とすると、合成した音圧レベル、つまり音圧レベルのオーバーオール値L[dB]は、𝐿=10log10($10\frac{L1}{10}+10\frac{L2}{10}$)[dB]として、計算できる。 

2.線形圧力音響を時間領域で計算すると音圧の時間変化を算出できる。
この場合、加振源では振幅を𝑝_0 [𝑃𝑎]としたとき、𝑝[𝑃𝑎]=𝑝0 (sin(2π𝑓1 𝑡)+sin(2π𝑓2𝑡))として圧力を振動させ、マイク位置で音圧の2乗の時間変化を算出し、dB換算をする。

検証結果 オーバーオール値はよく一致
利用関数 大変便利

solnum番目のデータにアクセス(Ctrl+スペースバーで検索可)
 with(solnum, expr)

式exprの時間平均値
 timeavg(expr,t1,t2)

式exprのmをLからUまで変化させたときの和
 sum(expr,var,L,U)

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