超聲波定向音響喇叭知識(shí)-聲波定向傳播的四種實(shí)用解決方法

2022年03月17日 08:59無(wú)錫新益東科技發(fā)展有限公司點(diǎn)擊量：1124

　　可聽(tīng)聲波是一種罕見(jiàn)的機(jī)械波，其在空氣中傳達(dá)是球面的，發(fā)散的，容易衰減，影響傳達(dá)效果。同時(shí)，由于可聽(tīng)聲波默許會(huì)向傳達(dá)，容易擾民。假如可以處理好聲波的定向傳達(dá)，下面的成績(jī)就可以失掉很好處理。

　　聲波是球面波傳達(dá)容易衰減也容易擾民，我們往常聽(tīng)到的絕大少數(shù)的音箱其實(shí)收回的聲波都是360度輻射出去的，不同的頻率、角度下，聲波能量會(huì)有不同，但是在空氣中傳達(dá)時(shí)極容易衰減。

　　同時(shí)，聲波(尤其是低頻聲波)根本上是有方向性的，因而，就算受眾不在音箱的正面，而在音箱的正面和反面，聲響也覺(jué)得很響。高頻聲波，其方向性會(huì)強(qiáng)一些，但是其在音箱的側(cè)前方(45度/315度)，也只是衰減3~6dB左右而已。

　　因而，形成了兩種后果：聲波在空氣中傳達(dá)時(shí)極易衰減，傳輸間隔較短，當(dāng)可聽(tīng)聲波抵達(dá)受眾時(shí)，往往聲強(qiáng)變得很弱，影響了語(yǔ)音明晰度。同時(shí)，音箱傳出來(lái)的聲波簡(jiǎn)直沒(méi)無(wú)方向性，容易形成擾民成績(jī)。

　　所以今天我們就來(lái)講一下聲波定向傳達(dá)的四種比擬適用的處理辦法。

　　1.應(yīng)用音罩增強(qiáng)指向性

　　怎樣樣才干讓聲響集中起來(lái)，或許用專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)說(shuō)增強(qiáng)指向性呢？采用聚音罩是最復(fù)雜可行的辦法之一，這種技術(shù)相似于燈罩，只需在高頻揚(yáng)聲器上罩個(gè)大半球形的罩子，人在聚音罩下方即可清楚聽(tīng)到聲響。

　　2.應(yīng)用號(hào)角增強(qiáng)指向性

　　第二種辦法是在喇叭單元前加上號(hào)角，尤其在中高頻播送喇叭、歌舞廳里的專(zhuān)業(yè)音箱加上號(hào)角。號(hào)角音箱的低頻沒(méi)有變化，但是中高頻的指向性加強(qiáng)了。

　　中高頻音箱根本上垂直、程度方向可以控制在100度以?xún)?nèi)，該角度以外可以衰減12dB以上。

　　喉口到號(hào)角出口的兩頭和兩邊的間隔不等，聲響傳達(dá)到的工夫也不等(即出口局部的相位角差別很大)，所以出口局部的波陣面趨向于以喉口爲(wèi)中心的球面波。但是加了號(hào)角的音箱即使是球面波，聲波的分散角也比普通揚(yáng)聲器小的多。

　　不過(guò)，如今的近程投射號(hào)角曾經(jīng)有了些改動(dòng)，將八字型號(hào)角的兩頭局部加了個(gè)菱型的塞子。號(hào)角兩頭的菱型塞子可以將低音在號(hào)角兩頭局部的聲波做延時(shí)處置，使得聲波從號(hào)角的喉口到號(hào)角的出口各局部的工夫相等。這樣，聲波在該號(hào)角出口各局部的相位角是相反的，在號(hào)角的出口局部的波陣面也趨向于柱型。

　　3.運(yùn)用“線性陣列”增強(qiáng)指向性

　　除了號(hào)角外，另外一個(gè)辦法就是讓音箱收回柱面波，用多只喇叭單元停止陳列，播送音柱是比擬容易見(jiàn)到的柱面波音箱，很顯然，它的垂直指向性很強(qiáng)，但是程度指向性普通。假如想要加強(qiáng)程度指向性，可以采用“線性陣列”音箱或音柱，行將音箱或音柱陳列成一行。再在這些中低音單元前加聲學(xué)透鏡，將音頻信號(hào)數(shù)字化后停止分頻及復(fù)雜的數(shù)字效果處置，然后轉(zhuǎn)換爲(wèi)模仿信號(hào)辨別對(duì)每個(gè)單元獨(dú)立縮小驅(qū)動(dòng)。

　　4.運(yùn)用超聲波揚(yáng)聲器增強(qiáng)指向性

　　運(yùn)用超聲波揚(yáng)聲器來(lái)增強(qiáng)指向性，其原理是應(yīng)用超聲波的強(qiáng)指向性來(lái)完成定向聲波傳達(dá)的目的。

　　超聲波由于頻率較高，波長(zhǎng)較短，不容易發(fā)作衍射，指向角較小，擁有較好的指向性，而可聽(tīng)聲波的頻率較低，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，容易發(fā)作衍射，從而繞過(guò)傳達(dá)進(jìn)程中的妨礙。

　　與傳統(tǒng)揚(yáng)聲器的原理不同，超聲波揚(yáng)聲器將超聲波作爲(wèi)載波信號(hào)，再將音頻信號(hào)調(diào)制到高頻信號(hào)中完成在空氣中的定向傳輸，并最終在空氣中完成自解調(diào)，即可使人耳可以聽(tīng)到被復(fù)原的音頻信號(hào)。

　　詳細(xì)地說(shuō)，基于超聲波的聲波定向傳達(dá)技術(shù)，其根本原理是將可聽(tīng)聲響信號(hào)調(diào)制到超聲載波信號(hào)之上，并由*發(fā)射到空氣中，不同頻率的超聲波在空氣傳達(dá)的進(jìn)程中，由于空氣的非線性聲學(xué)效應(yīng)，這些信號(hào)會(huì)發(fā)作交互作用和自解調(diào)，從而發(fā)生頻率爲(wèi)原超聲頻率之和(和頻)與頻率之差(差頻)的新聲波。只需超聲波選取適宜，差頻聲波則落在可聽(tīng)聲區(qū)間，即20Hz-20000Hz。這樣，借助超聲波自身的高指向性，即完成了聲響定向傳達(dá)的進(jìn)程。

　　20世紀(jì) 60年代Westervelt(韋斯特維爾特)和 Berktay等人發(fā)現(xiàn)了超聲波在空氣中非線性傳達(dá)的自解調(diào)效應(yīng)，20世紀(jì)80年代，日本Kamkura T等人成功制造了這種揚(yáng)聲器安裝，從而實(shí)驗(yàn)上驗(yàn)實(shí)了這種原理的正確，2002年美國(guó)人Joseph則持續(xù)推進(jìn)了該項(xiàng)技術(shù)在實(shí)踐中的使用。目前美國(guó)、德國(guó)和日本業(yè)已開(kāi)端推行使用這種技術(shù)，新加坡和中國(guó)迷信院聲學(xué)研討所也正在停止這方面研討。

　　目前，國(guó)際有音響企業(yè)曾經(jīng)發(fā)布了基于超聲波調(diào)制的定向揚(yáng)聲器陣列，很好地完成了聲波的定向傳達(dá)，可以用于室內(nèi)擴(kuò)聲零碎、廳堂擴(kuò)聲零碎、公共播送零碎和公用會(huì)議零碎。

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