基于FEM-AML的鼠标噪声分析与设计

发布时间：2020-05-21 02:09

【摘要】：鼠标作为现代人日常工作、学习及生活中所不可或缺的一款产品,对其声学性能的精细化分析,一方面可以满足用户对低噪声鼠标的心理需求,另一方面可以有利于推动低噪声鼠标产品质量的提升,使产品更完善。目前国内外很多厂商或研究者都仅通过鼠标微动开关单一方面的改进来实现无声或低噪声,虽然能实现降噪要求但这并不能很好的满足用户使用时所需的点击感。本文以某型鼠标为研究对象,借助三维声学仿真软件LMS Virtual.Lab,应用声学有限元AML法(Automatic Matched Layer)分析其声学响应特性,在此基础上,分别从隔声、减振、降低激励力幅值三个角度提出满足目标设计要求的结构设计方案,并结合实验测试验证该仿真方法的可靠性及结构设计方案的有效性,具体工作为:(1)利用Hyper Mesh软件分别建立了鼠标结构和空腔有限元模型。综合考虑单元尺寸对分析结果精度和计算规模的影响,最终采用1mm的单元尺寸来对鼠标结构模型进行网格划分。(2)基于Virtual.Lab软件并采用声学有限元FEM-AML算法对局部结构设计改变前后的鼠标进行了噪声频响函数分析,分析了噪声频响函数的变化趋势对鼠标噪声的影响,并与实验测试结果进行对比,说明了有限元模型建立的合理性,同时也验证了加挡墙对降噪的有效性。(3)对点击鼠标的瞬时载荷进行简化并用近似正弦函数表示,通过傅里叶变换得到其频域数据,为分析降低激励力幅值方案的噪声谐响应分析提供了仿真基础。(4)分别对声源及开口处加挡板、滚轮处开口缩小及增大、底壳改为减振材料及微动开关底部加橡胶垫片进行噪声频响函数分析,对在按键处加软胶降低激励力幅值这一方案进行噪声谐响应分析。对声学仿真响应曲线的幅值趋势进行对比,发现声源及开口处加挡板、底壳改为减振材料、按键处加软胶降低激励力幅值这三种方案降噪效果较为明显,微动开关底部加橡胶垫片方案略有降噪效果,滚轮处开口缩小或放大方案均不能满足目标设计要求。(5)对满足目标设计要求的四种方案进行实物噪声测试,并与该款改进型鼠标量产时的噪声测试结果进行对比,可知在声源及开口附近增加挡板时,左右键分别下降了3.7d B(A)、2.3d B(A);底壳改为减振材料后,左右键分别下降了2.3d B(A)、3d B(A);微动开关底部加橡胶垫片后,左右键分别下降了1.4d B(A)、0.1d B(A);加软胶减小激励力幅值后,左右键分别下降了3.7d B(A)、3.1d B(A)。结果表明四种结构设计方案的仿真趋势与实验测试结果基本一致,说明了用CAE软件对鼠标结构噪声分析的可行性,也说明了以上四种结构设计方案对降低鼠标噪声的有效性。
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第一章绪论研究背景及意义景计算机的迅速普及，鼠标成为了电脑用户最频繁接触的外设产国科学家道格拉斯·恩格尔巴特（Douglas Englebart）博士和第一只鼠标，在近 50 年的发展时间里，，鼠标工作原理和性能[1]。鼠标的发展史，可通过图 1.1 窥视一斑，其功能研发迅速无线鼠标。在电子市场中鼠标也早已成为了一款不可或缺的附能配置的鼠标硬件、可调节的自定义配置系统、左右摆动的滚按键、可替换的外壳以及多点触控技术等都拥有着各自的用

鼠标,微动开关,控制研究,噪声分析

基于 FEM-AML 的弹片结构式的微动开关，薛方展等[10]则改变微动开关内重量抑制弹簧片在恢复形变时的自由振动，从而降低动所引起的噪声。刘志强等[11]、郑国书[12]、韩梅[13]也有uFFALO、ElECOM、Fuhlen 等公司通过改变微动开关的如图 1.2 所示，微软、双飞燕等公司则先后发布了利用无声鼠标，此类鼠标虽噪声较小或无声但手感偏差，所
【学位授予单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP334.2

【参考文献】