Đề tài ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TAI NGHE (HEADPHONE)

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  Bài Thu Hoạch Môn Học PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Đề tài: ÁP DỤNG CÁC NGUYÊN LÝ SÁNG TẠO TRONG QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN TAI NGHE (HEADPHONE) Giảng viên hướng dẫn: GS.TSKH Hoàng Kiếm Học viên: Nguyễn Thanh Quân Mã học viên: 1211057 Khóa: K22 TP.Hồ Chí Minh, năm 2012 Phương pháp nghiên cứu khoa học 1 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 Lời nói đầu Với sự phát triển ngày càng tiến bộ của khoa học kỹ thuật nói chung và thiết bị điện tử nói riêng. Các thiệt bị điện tử ngày nay mang lại cho con người nhiều sự thuận lợi hơn như nhỏ ,đẹp và chất lượng ngày càng tốt hơn. Và headphone cũng là một loại thiết bị điện tử mà nằm trong sự thuận lời đó Trong suốt quá trình phát triển, headphone đã trở thành một thiết bị nhỏ gọn chứa đựng những thành tựu công nghệ tiên tiến nhất. Các sản phẩm tai nghe cao cấp không những hướng tới việc giảm tối đa độ ồn và tiếng động xung quanh người nghe mà còn tìm cách giảm độ méo trong kết nối giữa nó và thiết bị nguồn, nhằm tạo ra thứ âm thanh trung thực nhất có thể. Trong bài báo cáo thu hoạch lần này, em xin trình bày về sự phát triển cũng như lịch sử của headphone. Những hình ảnh từ ban đầu mới phát triển cho đến hiện nay. Và tại sao hay áp dụng những nguyên tắc nào, mà thiết bị headphone ngày nay mang lại cho con người nhiều sự tiện lợi như vậy? Em cũng xin cám ơn GS.TSKH Hoàng Kiếm đã nhiệt tình giảng dạy cho em trong suốt quá trình học. Chúc Thầy nhiều sức khỏe và thành công trong công tác giảng dạy. Phương pháp nghiên cứu khoa học 2 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 Mục lục Chương 1: Khái quát 40 nguyên lý sáng tạo ..................................................................... 5 1.1 Nguyên lý phân nhỏ ............................................................................................. 5 1.2 Nguyên lý “tách khỏi” ......................................................................................... 5 1.3 Nguyên lý phẩm chất cục bộ ............................................................................... 5 1.4 Nguyên lý phản đối xứng..................................................................................... 5 1.5 Nguyên lý kết hợp ................................................................................................ 5 1.6 Nguyên lý vạn năng ............................................................................................. 5 1.7 Nguyên lý “chứa trong” ....................................................................................... 5 1.8 Nguyên lý phản trọng lượng ................................................................................ 6 1.9 Nguyên lý gây ứng suất sơ bộ ............................................................................. 6 1.10 Nguyên lý thực hiện sơ bộ ................................................................................ 6 1.11 Nguyên tắc dự phòng........................................................................................ 6 1.12 Nguyên tắc đẳng thế ......................................................................................... 6 1.13 Nguyên tắc đảo ngược ...................................................................................... 6 1.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa ................................................................................ 6 1.15 Nguyên tắc linh động ....................................................................................... 7 1.16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” ................................................................ 7 1.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác................................................................. 7 1.18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học ........................................................ 7 1.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ ..................................................................... 7 1.20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích ................................................................. 8 1.21 Nguyên lý “vượt nhanh” .................................................................................. 8 1.22 Nguyên lý biến hại thành lợi ............................................................................ 8 1.23 Nguyên lý quan hệ phản hồi ............................................................................. 8 1.24 Nguyên lý sử dụng trung gian .......................................................................... 8 1.25 Nguyên lý tự phục vụ ....................................................................................... 8 1.26 Nguyên lý sao chép .......................................................................................... 8 1.27 Nguyên lý “rẻ” thay cho “đắt” ......................................................................... 9 1.28 Thay thế sơ đồ cơ học ....................................................................................... 9 Phương pháp nghiên cứu khoa học 3 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 1.29 Sử dụng các kết cấu khí và lỏng ....................................................................... 9 1.30 Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng ........................................................................ 9 1.31 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ ........................................................................... 9 1.32 Nguyên lý thay đổi màu sắc ............................................................................. 9 1.33 Nguyên lý đồng nhất ...................................................................................... 10 1.34 Nguyên lý phân hủy hoặc tái sinh các phần ................................................... 10 1.35 Thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng ................................................... 10 1.36 Sử dụng chuyển pha ....................................................................................... 10 1.37 Sử dụng sự nở nhiệt ........................................................................................ 10 1.38 Sử dụng các chất oxy hóa mạnh ..................................................................... 10 1.39 Thay đổi độ trơ ............................................................................................... 11 1.40 Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) .................................................. 11 Chương 2: Tìm hiểu về quá trình phát triển của tai nghe (headphone) .......................... 12 Chương 3: Phân tích những nguyên lý sáng tạo đã áp dụng vào quá trình phát triển của tai nghe ............................................................................................................................ 22 2.1 Nguyên tắc phân nhỏ ......................................................................................... 22 2.2 Nguyên tắc tắc khỏi ........................................................................................... 22 2.3 Nguyên tắc phẩm chất cục bộ ............................................................................ 22 2.4 Nguyên tắc kết hợp ............................................................................................ 23 2.5 Nguyên tắc chứa trong ....................................................................................... 23 2.6 Nguyên tắc cầu tròn hóa .................................................................................... 23 2.7 Nguyên tắc sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng ....................................................... 23 2.8 Nguyên tắc dùng vậy liệu nhiều lỗ. ................................................................... 23 Kết luận ........................................................................................................................... 24 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 25 Phương pháp nghiên cứu khoa học 4 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 Phương pháp nghiên cứu khoa học 5 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 Chương 1: Khái quát 40 nguyên lý sáng tạo 1.1 Nguyên lý phân nhỏ - Chia đối tượng thành các phần độc lập. - Làm đối tượng trở nên tháo lắp được. - Tăng mức độ phân nhỏ đối tượng. 1.2 Nguyên lý “tách khỏi” - Tách phần gây “phiền phức” (tính chất “phiền phức”) hay ngược lại tách phần duy nhất “cần thiết” (tính chất “cần thiết”) ra khỏi đối tượng. 1.3 Nguyên lý phẩm chất cục bộ - Chuyển đối tượng (hay môi trường bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất. - Các phần khác nhau của đối tượng phải có các chức năng khác nhau. - Mỗi phần của đối tượng phải ở trong những điều kiện thích hợp nhất đối với công việc. 1.4 Nguyên lý phản đối xứng - Chuyển đối tượng có hình dạng đối xứng thành không đối xứng (nói chung giảm bậc đối xứng). 1.5 Nguyên lý kết hợp - Kết hợp các đối tượng đồng nhất hoặc các đối tượng dùng cho các hoạt động kế cận. 1.6 Nguyên lý vạn năng - Đối tượng thực hiện một số chức năng khác nhau, do đó không cần sự tham gia của các đối tượng khác. 1.7 Nguyên lý “chứa trong” - Một đối tượng được đặt bên trong đối tượng khác và bản thân nó lại chứa đối tượng thứ ba. - Một đối tượng chuyển động xuyên suốt bên trong đối tượng khác. Phương pháp nghiên cứu khoa học 6 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 1.8 Nguyên lý phản trọng lượng - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng cách gắn nó với các đối tượng khác có lực nâng. - Bù trừ trọng lượng của đối tượng bằng tương tác với môi trường như sử dụng các lực thủy động, khí động. 1.9 Nguyên lý gây ứng suất sơ bộ - Gây ứng suất trước với đối tượng để chống lại ứng suất không cho phép hoặc không mong muốn khi đối tượng làm việc (hoặc gây ứng suất trước để khi làm việc sẽ dùng ứng suất ngược lại). 1.10 Nguyên lý thực hiện sơ bộ - Thực hiện trước sự thay đổi cần có, hoàn toàn hoặc từng phần, đối với đối tượng. - Cần sắp xếp đối tượng trước, sao cho chúng có thể hoạt động từ vị trí thuận lợi nhất, không mất thời gian dịch chuyển. 1.11 Nguyên tắc dự phòng - đắp độ tin cậy không lớn của đối tượng bằng cách chuẩn bị trước các phương tiện báo động, ứng cứu, an toàn. 1.12 Nguyên tắc đẳng thế - Thay đổi điều kiện làm việc để không phải nâng lên hay hạ xuống các đối tượng. 1.13 Nguyên tắc đảo ngược - Thay vì hành động như yêu cầu bài toán, hành động ngược lại (ví dụ: không làm nóng mà làm lạnh đối tượng). - Làm phần chuyển động của đối tượng (hay môi trường bên ngoài) thành đứng yên và ngược lại, phần đứng yên thành chuyển động. 1.14 Nguyên tắc cầu (tròn) hóa - Chuyển những phần thẳng của đối tượng thành cong, mặt phẳng thành mặt cầu, kết cấu hình hộp thành kết cấu hình cầu. - Sử dụng các con lăn, viên bi, v ng xoắn. - Chuyển sang chuyển động quay, sử dụng lực ly tâm. Phương pháp nghiên cứu khoa học 7 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 1.15 Nguyên tắc linh động - Cần thay đổi các đặc trưng của đối tượng hay môi trường bên ngoài sao cho chúng tối ưu trong từng giai đoạn làm việc. - Phân chia đối tượng thành từng phần, có khả năng dịch chuyển với nhau. 1.16 Nguyên tắc giải “thiếu” hoặc “thừa” - Nếu như khó nhận được 100 hiệu quả cần thiết, nên nhận ít hơn hoặc nhiều hơn “một ch t”. L c đó bài toán có thể trở nên đơn giản hơn và dễ giải hơn. 1.17 Nguyên tắc chuyển sang chiều khác - Những khó khăn do chuyển động (hay sắp xếp) đối tượng theo đường (một chiều) sẽ được khắc phục nếu cho đối tượng khả năng di chuyển trên mặt phẳng (hai chiều). Tương tự, những bài toán liên quan đến chuyển động (hay sắp xếp) các đối tượng trên mặt phẳng sẽ được đơn giản hoá khi chuyển sang không gian (ba chiều). - Chuyển các đối tượng có kết cấu một tầng thành nhiều tầng. - Đặt đối tượng nằm nghiêng. - Sử dụng mặt sau của diện tích cho trước. - Sử dụng các luồng ánh sáng tới diện tích bên cạnh hoặc tới mặt sau của diện tích cho trước. 1.18 Nguyên tắc sử dụng các dao động cơ học - Làm đối tượng dao động. Nếu đã có dao động, tăng tầng số dao động (đến tần số siêu âm). - Sử dụng tần số cộng hưởng. - Thay vì d ng các bộ rung cơ học, d ng các bộ rung áp điện. - Sử dụng siêu âm kết hợp với trường điện từ. 1.19 Nguyên tắc tác động theo chu kỳ - Chuyển tác động liên tục thành tác động theo chu kỳ. - Nếu đã có tác động theo chu kỳ, hãy thay đổi chu kỳ. Phương pháp nghiên cứu khoa học 8 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 - Sử dụng các khoảng thời gian giữa các xung để thực hiện tác động khác. 1.20 Nguyên tắc liên tục tác động có ích - Thực hiện công việc một cách liên tục (tất cả các phần của đối tượng cần luôn luôn làm việc ở chế độ đủ tải). - Khắc phục vận hành không tải và trung gian. - Chuyển chuyển động tịnh tiến qua lại thành chuyển động quay. 1.21 Nguyên lý “vượt nhanh” - Vượt qua các giai đoạn có hại hoặc nguy hiểm với vận tốc lớn. - Vượt nhanh để có được hiệu ứng cần thiết. 1.22 Nguyên lý biến hại thành lợi - Sử dụng những tác nhân có hại (thí dụ tác động có hại của môi trường) để thu được hiệu ứng có lợi. - Khắc phục tác nhân có hại bằng cách kết hợp nó với tác nhân có hại khác. - Tăng cường tác nhân có hại đến mức nó không còn có hại nữa. 1.23 Nguyên lý quan hệ phản hồi - Thiết lập quan hệ phản hồi. - Nếu đã có quan hệ phản hồi, hãy thay đổi nó. 1.24 Nguyên lý sử dụng trung gian - Sử dụng đối tượng trung gian, chuyển tiếp. 1.25 Nguyên lý tự phục vụ - Đối tượng phải tự phục vụ bằng cách thực hiện các thao tác phụ trợ, sửa chữa. - Sử dụng phế liệu, chất thải, năng lượng dư 1.26 Nguyên lý sao chép - Thay vì sử dụng những cái không được phép, phức tạp, đắt tiền, không tiện lợi hoặc dễ vỡ, sử dụng bản sao. - Thay thế đối tượng hoặc hệ các đối tượng bằng bản sao quang học (ảnh, hình vẽ) với các tỷ lệ cần thiết. Phương pháp nghiên cứu khoa học 9 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 - Nếu không thể sử dụng bản sao quang học ở vùng biẻu kiến (vùng ánh sáng nhìn thấy được bằng mắt thường), chuyển sang sử dụng các bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại. 1.27 Nguyên lý “rẻ” thay cho “đắt” - Thay thế đối tượng đắt tiền bằng bộ các đối tượng rẻ có chất lượng kém hơn (thí dụ như về tuổi thọ). 1.28 Thay thế sơ đồ cơ học - Thay thế sơ đồ cơ học bằng điện, quang, nhiệt, âm hoặc mùi vị. - Sử dụng điện trường, từ trường và điện từ trường trong tương tác với đối tượng. - Chuyển các trường đứng yên sang chuyển động, các trường cố định sang thay đổi theo thời gian, các trường đồng nhất sang có cấu trúc nhất định. - Sử dụng các trường kết hợp với các hạt sắt từ. 1.29 Sử dụng các kết cấu khí và lỏng - Thay cho các phần của đối tượng ở thể rắn, sử dụng các chất khí và lỏng: nạp khí, nạp chất lỏng, đệm không khí, thủy tĩnh, thủy phản lực. 1.30 Sử dụng vỏ dẻo và màng mỏng - Sử dụng các vỏ dẻo và màng mỏng thay cho các kết cấu khối. - Cách ly đối tượng với môi trường bên ngoài bằng các vỏ dẻo và màng mỏng. 1.31 Sử dụng các vật liệu nhiều lỗ - Làm đối tượng có nhiều lỗ hoặc sử dụng thêm những chi tiết có nhiều lỗ (miếng đệm, tấm phủ…) - Nếu đối tượng đã có nhiều lỗ, sơ bộ tẩm nó bằng chất nào đó. 1.32 Nguyên lý thay đổi màu sắc - Thay đổi màu sắc của đối tượng hay môi trường bên ngoài - Thay đổi độ trong suốt của của đối tượng hay môi trường bên ngoài. - Để có thể quan sát được những đối tượng hoặc những quá trình, sử dụng các chất phụ gia màu, huỳnh quang. Phương pháp nghiên cứu khoa học 10 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 - Nếu các chất phụ gia đó đã được sử dụng, dùng các nguyên tử đánh dấu. - Sử dụng các hình vẽ, ký hiệu thích hợp. 1.33 Nguyên lý đồng nhất - Những đối tượng, tương tác với đối tượng cho trước, phải được làm từ cùng một vật liệu (hoặc từ vật liệu gần về các tính chất) với vật liệu chế tạo đối tượng cho trước. 1.34 Nguyên lý phân hủy hoặc tái sinh các phần - Phần đối tượng đã hoàn thành nhiệm vụ hoặc trở nên không càn thiết phải tự phân hủy (hoà tan, bay hơi...) hoặc phải biến dạng. - Các phần mất mát của đối tượng phải được phục hồi trực tiếp trong quá trình làm việc. 1.35 Thay đổi các thông số hóa lý của đối tượng - Thay đổi trạng thái đối tượng. - Thay đổi nồng độ hay độ đậm đặc. - Thay đổi độ dẻo. - Thay đổi nhiệt độ, thể tích. 1.36 Sử dụng chuyển pha - Sử dụng các hiện tượng nảy sinh trong quá trình chuyển pha như: thay đổi thể tích, toả hay hấp thu nhiệt lượng... 1.37 Sử dụng sự nở nhiệt - Sử dụng sự nở (hay co) nhiệt của các vật liệu. - Nếu đã d ng sự nở nhiệt, sử dụng với vật liệu có các hệ số nở nhiệt khác nhau. 1.38 Sử dụng các chất oxy hóa mạnh - Thay không khí thường bằng không khí giàu oxy. - Thay không khí giàu oxy bằng chính oxy. - Dùng các bức xạ ion hoá tác động lên không khí hoặc oxy. - Thay oxy giàu ozon (hoặc oxy bị ion hoá) bằng chính ozon. Phương pháp nghiên cứu khoa học 11 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 1.39 Thay đổi độ trơ - Thay đổi môi trường thông thường bằng môi trường trung hòa. - Đưa thêm vào đối tượng các phần, các chất phụ gia, trung hòa. - Thực hiện quá trình trong chân không. 1.40 Sử dụng các vật liệu hợp thành (composite) - Chuyển từ các vật liệu đồng nhất sang sử dụng những vật liệu hợp thành (composite). Hay nói chung sử dụng các vật liệu mới. Phương pháp nghiên cứu khoa học 12 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 Chương 2: Tìm hiểu về quá trình phát triển của tai nghe (headphone) Mỗi người đều có sở thích riêng, tương tự âm nhạc cũng vậy. Khi một người nào đó nghe nhạc, thì không phải bất kỳ ai đều thích nhạc mà người đó đang nghe. Vì có thể phong cách đó không hợp với họ, hoặc họ ghét loại nhạc đó… Vì nhiều lý do khác nhau, headphone là hoàn toàn cần thiết trong cuộc sống hằng ngày của ch ng ta, đảm bảo sự riêng tư và sở thích cá nhân của từng người. Chiếc headphone đầu tiên ra đời năm 1937, tới nay đã được hơn 70 năm. Trong quãng thời gian đó, sản phẩm đã phát triển từ dạng stereo thông thường lên hiệu ứng âm thanh vòm, từ chiếc headphone chụp đến dạng earbud hay tai nghe Bluetooth. Cũng như nhiều thiết bị điện tử áp dụng các nguyên tắc vật lý và điện, lịch sử phát triển của headphone cũng xuất phát từ phát kiến của nhà khoa học vĩ đại Thomas Edison. (nguồn ) Phương pháp nghiên cứu khoa học 13 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 1881 – Trước những năm 1880, tai nghe đầu tiên đã được sử dụng bởi các nhà khai thác điện thoại. Đó là một tai nghe được đặt trên vai của người dùng và nặng hơn 10 pound (tham khảo thêm ) (nguồn ) 1895 – Nhờ hệ thống Electrophone (ống vi âm), vào năm 1895 người ta có thể nghe những tiếng hát tại chính ngôi nhà của mình, thay vì phải ra nhà hát để được nghe trực tiếp. Những người sử dụng dịch vụ đắt tiền này sẽ nghe thông qua tai nghe, nhìn giống như ống nghe, và những âm thanh rất lớn sẽ truyền qua những ống nghe này đến tai người nghe. (tham khảo thêm ) (nguồn ) Phương pháp nghiên cứu khoa học 14 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 1910 - Nathaniel Baldwin bắt đầu sản xuất tai nghe hiện đại đầu tiên. Anh đã vẽ chúng trong nhà bếp của mình và bán tất cả cho Hải quân Mỹ. Đây là lần đầu tiên một cặp hộp giống như một cái gì đó bạn sẽ thấy giống như ngày hôm nay. Tuy nhiên, Baldwin không bao giờ được cấp bằng sáng chế. (tham khảo thêm ) 1937 – DT-48 từ hãng Beyerdynamic đã trở thành tai nghe đầu tiên tung ra thị trường. Thời bấy giờ, Eugen Beyer gọi chúng là thiết bị “điện thoại năng động” (Dynamic Telephone – DT 48). Mặc d nó ra đời cách đây vài thập kỷ trước khi trở nên thông dụng, đều này rõ ràng là một bước tiến lớn về lịch sự của tai nghe. Đến những năm 50 công ty Beyerdynamic mới phát triển chúng thành tai nghe cao cấp đầu tiên trên thế giới.(tham khảo thêm portable-media-devices-314/historic-headphones-3765907.html ) (nguồn ) Phương pháp nghiên cứu khoa học 15 Nguyễn Thanh Quân – 12 11 057 1949 – Với thiết kế tiện dụng, AKG sản