基于聲學(xué)參量陣的聲頻定向傳輸系統(tǒng)原理及應(yīng)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(yīng)，自解調(diào)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(xué)參量陣理論的基礎(chǔ)上，對聲頻定向傳輸系統(tǒng)的基本理論，系統(tǒng)架構(gòu)，關(guān)鍵實現(xiàn)技術(shù)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(dǎo)。在此基礎(chǔ)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(jù)聲頻定向傳輸系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)要求，設(shè)計了基于TMS320VC5509A DSP的音頻信號處理電路，該電路包括信號調(diào)理電路，數(shù)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(zhuǎn)換電路等。
　　本文根據(jù)聲學(xué)參量陣自解調(diào)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(diào)制算法，開平

3、方預(yù)處理調(diào)制算法以及單邊帶調(diào)制算法的具體實現(xiàn)原理和過程。研究了當輸入信號分別為單頻信號和復(fù)合信號時，采用上述三種算法所得到的自解調(diào)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(dǎo)了換能器陣列的指向性函數(shù)，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(shù)值模擬和分析。與此同時分別研究了在陣元尺寸