基于聲學參量陣的聲頻定向傳輸系統(tǒng)原理及應用研究.pdf

1、聲頻定向傳輸系統(tǒng)是一種可以使聲音像光束一樣沿固定方向傳播的裝置。該系統(tǒng)顛覆了人們認為可聽聲不具有方向性這一傳統(tǒng)觀念，它利用超聲波信號在空氣中的非線性傳播效應，自解調形成具有高度指向性的可聽聲傳至接聽者。本文在基于聲學參量陣理論的基礎上，對聲頻定向傳輸系統(tǒng)的基本理論，系統(tǒng)架構，關鍵實現技術等方面進行了深入的研究和論述。
　　論文首先從非線性波動方程出發(fā)，對兩列超聲波在空氣中傳播時的非線性相互作用進行了理論推導。在此基礎上對Weste

2、rvelt線源參量陣理論和Berktay寬帶參量陣遠場解進行了深入的研究，闡明了聲頻定向傳輸系統(tǒng)的工作原理。
　　根據聲頻定向傳輸系統(tǒng)總體硬件結構要求，設計了基于TMS320VC5509A DSP的音頻信號處理電路，該電路包括信號調理電路，數字信號處理模塊電路，信號輸出模塊電路，存儲擴展電路，JTAG接口，電源轉換電路等。
　　本文根據聲學參量陣自解調理論模型，對音頻信號處理算法進行深入的研究，分析對比了雙邊帶調制算法，開平

3、方預處理調制算法以及單邊帶調制算法的具體實現原理和過程。研究了當輸入信號分別為單頻信號和復合信號時，采用上述三種算法所得到的自解調二次信號的失真問題。
　　針對單個換能器無法滿足系統(tǒng)輸出聲音具有高指向性和高聲壓級這一缺陷，提出了采用多個換能器按一定方式組陣的方法來提高系統(tǒng)指向性和聲壓級。文中詳細推導了換能器陣列的指向性函數，利用MATLAB軟件對圓形活塞矩形平面陣的三維聲場指向特性進行了數值模擬和分析。與此同時分別研究了在陣元尺寸