声频定向扬声器的研究进展

声频定向扬声器是利用参量阵原理,产生高指向性声频信号的新一代扬声器。就其基本原理、系统特点、研究历史、研究进展与热点、应用领域作了全面阐述。指出该类扬声器是一技术含量高、市场应用前景极为广阔的新型扬声器。目前其在国际上还处于商业化的初级阶段,国内外市场基本还处于未开发状态,因而具有极大的市场发展潜力。     

声束扬声器的声频定向换能器阵列指向性研究

利用空气中超声波非线性传播效应制作一种可产生高指向性可听声的新型声束扬声器。以聚偏氟乙烯(PVDF)膜作为声频定向换能器的发声部件,根据惠更斯原理分析、讨论了声束扬声器单个换能器及换能器阵列的指向性,并指出当无法使点声源间的间距小于或等于声波波长的1/2时,可以通过增加点声源的个数来获得高指向性声波,使旁瓣的幅值得到有效抑制。     

超声调制的声频定向传输指向性分析

音频信号的指向性要求是声频定向传输系统的根本要求。使用单个超声波换能器很难达到指向性要求,需要使用超声波换能器阵列。超声换能器阵列的参数性质在一定程度上决定了声频定向传输的指向性。本文通过详细的理论推导与计算,分析了影响超声调制的声频定向传输指向性的相关参数。通过分析计算得到,声频定向传输指向性与超声波换能器阵列排列形式、换能器阵列中各个振元的间距、振元个数以及载波频率等有关。在设计声频定向传输系统时需要结合实际要求,综合考虑定向传输的指向性和传输效率选择载波频率和设计超声波换能器阵列。     

超声调制的声频定向传输指向性分析

音频信号的指向性要求是声频定向传输系统的根本要求。使用单个超声波换能器很难达到指向性要求,需要使用超声波换能器阵列。超声换能器阵列的参数性质在一定程度上决定了声频定向传输的指向性。本文通过详细的理论推导与计算,分析了影响超声调制的声频定向传输指向性的相关参数。通过分析计算得到,声频定向传输指向性与超声波换能器阵列排列形式、换能器阵列中各个振元的间距、振元个数以及载波频率等有关。在设计声频定向传输系统时需要结合实际要求,综合考虑定向传输的指向性和传输效率选择载波频率和设计超声波换能器阵列。     

微型声频定向换能器阵列指向性研究

通过对微型声频定向换能器阵列的指向性参量研究,设计并制造了基于微机电系统(MEMS)的锆钛酸铅(PZT)薄膜换能器阵列,为声频定向扬声器的发声部件微型化提供了一种可行的实现方法.从理论上分析了阵元半径、阵元个数和阵元中心间距等结构参数对指向性的影响,确定各阵元正方形排列可获得预期的圆柱形声音传播空间,阵元数量越多,声波指向性越强,并指出当阵元间距约为波长的1/2时,旁瓣抑制效果量明显.最后对微型MEMS换能器阵列实物做指向性测试,实验结果与理论分析结果基本一致.     

声频定向系统电声效率的提升方法和实验研究

压电陶瓷换能器是声频定向传输系统中的发声部件,以往的此类试验系统中,换能器和前级功放电路之间的阻抗匹配问题考虑较少,而阻抗失配会影响整个系统的工作效率,甚至造成功放和换能器的损毁。该文根据压电陶瓷换能器的电学特性,对声频定向传输系统中阻抗匹配对其电声效率的影响进行了研究,提出了该类系统的阻抗匹配理论方法,并通过实验对功放匹配电路的性能进行了测试。结果表明,利用该文所提方法可使距离系统3 m处的最大声压由58 dB增大到73 dB。     

一种数字式声频定向扬声器调制方法

提出一种数字式声频定向扬声器调制方法,采用频率为超声波换能器谐振频率的方波信号来控制桥武功率输出开关,同时将原音频信号加上一定的直流偏置并经D类功率放大器放大后作为桥武功率输出开关的电源,之后将桥式功率输出开关的输出经匹配和滤波后送至超声换能器.理论分析和实验结果表明:提出的数字式声频定向扬声器调制方法在保证输出信号质量的同时能够降低58％ ～67％的功耗,很好地解决了声频定向扬声器的功率放大问题.     

声频定向超声波扬声器的设计分析

声频定向系统利用了超声波在空气中传播的非线性交互作用和自解调效应直接在空气中产生具有高指向性的可听声音。介绍了声频定向扬声系统的原理和系统组成,重点分析了基于PVDF膜设计超声波换能器的要求和设计方法及一款超声波换能器。     

声频定向系统超声换能器频率特性及匹配

音频传输效率和音质问题一直是影响声频定向系统发展应用的主要因素.声频定向系统中需要对声频定向系统中的超声换能器进行频率特性分析及阻抗匹配,以达到最高的传输效率和最佳的音质效果.详细分析了超声换能器的频率特性及匹配方式,并对超声换换能器参数进行了测试,根据测试参数设计了阻抗匹配电路.理论分析和实验测试表明,良好的频率及阻抗匹配电路有利于优化超声波发射波形,提高音频传输效率和音质效果.     

基于超声调制的声频定向传播实验

利用超声波在空气中传播的非线性交互作用,可以产生高指向性的可听声音。构建了基于超声调制的模拟声频信号定向传播系统,设计了超声换能器阵列及其实验测试装置。利用该系统对不同频率声频信号在传输过程中的变化特征及其指向性进行了实验研究和对比分析。     

声束扬声器的换能器方形阵列设计

提出了一种利用空气中超声波非线性传播效应制作的、可产生高指向性可听声的新型声束扬声器。为提高其输出功率、缩短研发周期,以polyvinylidenefluoride(PVDF)膜作为换能器的发声部件,设计出了一种谐振频率可调的换能器。在此基础上,比较了换能器线性阵列与方形阵列的三维指向性问题,指出线性阵列无法像方形阵列一样产生预期的圆柱形声波传播空间分布,并由此指出声束扬声器的换能器阵列采用方形阵列设计较为合理。     

谐振频率可调式PVDF膜声频定向换能器

提出了一种谐振频率可调的聚偏二氟乙烯(PVDF)膜声频定向换能器的结构设计方案,用以解决困扰声束扬声器输出功率低的问题,并通过理论研究给出了该类换能器主要设计参数的理论计算公式。实际制作出的换能器频率测试结果表明,采用该方法能得到符合预期设计要求的较为精确的换能器谐振频率,这对于缩短声束扬声器的研发周期、降低开发成本、提高输出功率都具有较为重要的意义。     

参量阵扬声器系统的超声发射阵指向性研究

在参量阵扬声器系统中,需采用若干个压电陶瓷超声换能器单元组成换能器发射阵,换能器单元的数目和排列位置会对发射阵的指向性产生影响。通过改变换能器数目及之间的相对距离,模拟了超声发射阵的空间指向性。与实测结果进行了比较,验证了在设计超声发射阵列时,此模拟方法的可靠性和实用性。     

微型正四面体扬声器研制及性能测试

为了研究ILD和ITD对近场声源听觉距离感知的影响,研制了适用于近场HRTF测量的微型正四面体扬声器,根据GB／T9396--1996,在半消声室中测量了该扬声器的频率响应和空间指向性,并与正十二面体扬声器的频响曲线进行了比较。实验结果表明,微型正四面体扬声器在所需频带内的特性与点声源近似,因而可应用于近场HRTF的测量。