一种用于高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置

暂无

一种用于高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及声学测量技术领域，特别涉及一种用于高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置。\n背景技术\n[0002] 高指向性声频扬声器系统是一种能够向特定方向发射指向性可听声的新型扬声器系统，它是基于参量阵原理，将声频信号调制到超声载波上，经过超声换能器阵列发射后，由于空气中的非线性作用，产生具有高指向性的可听声。高指向性声频扬声器能够广泛应用于声波定向传输、保密通信等领域。\n[0003] 当两列频率分别为f1和f2的超声波p1和p2经超声换能器发射后，由于空气中的非线性作用，可以产生多个不同频率的声波，即两频率之差(f1-f2)和两频率之和(f1+f2)，以及高阶谐波。由于声波衰减系数与频率的平方成正比，使得高频成分在传播过程中衰减较快，因此经过一段距离的传播后仅存在差频声波，形成可听声。但是，在近场区域同时存在超声波p1和p2和可听声波pd，并且由于超声波p1和p2的声压级较高，尤其在近场时一般在120dB以上，所以在此区域用传声器直接进行测量时会产生伪噪声。伪噪声来源于两方面，一是由于传声器预放大电路的非线性作用，二是由于传声器表面的辐射声压。这两者形成的伪噪声的频率均为两超声波p1和p2频率之差(f1-f2)，幅值与超声波p1和p2幅值的乘积成正比，即pn∝p1p2。由此可见，由测量系统引起的伪噪声与高指向性声频扬声器产生的可听差频声频率相同，但幅值与差频波的频率无关，而高指向性扬声器产生的可听差频声幅值与差频波频率的关系为 其中1≤n≤2。n由瑞利距离与吸收距离之比决定，当瑞利距离远大于吸收距离时，n＝2；当吸收距离远大于瑞利距离时，n＝1。因此，可以根据测得的差频声波幅值与频率的关系来判断伪噪声是否滤除。\n[0004] 伪噪声的存在严重干扰了实际可听声的测量，尤其在近场时，伪噪声比高指向性声频扬声器实际产生的可听声要大很多，因此有必要设计一种声滤波装置以滤除超声波，从而去除伪噪声，得到真实的可听声。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的在于，提供一种用于高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置以滤除伪噪声而保留可听声波。\n[0006] 为达到上述目的，一种用于高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置，其特征在于，该声滤波装置包括：底座1、传声器2、支架3和前面板4；\n[0007] 所述的底座1的中心设有一贯通孔，用于穿设传声器2；所述的前面板4通过支架\n3固定于传声器2的正前方；\n[0008] 所述的前面板4采用布氏硬度值大于100HB的金属材料制成。\n[0009] 所述的支架3长度为3cm～5cm。\n[0010] 所述的支架3分别垂直于所述的底座1与所述的前面板4。\n[0011] 所述的支架3采用至少2个支柱或环形网罩。\n[0012] 所述的前面板4是圆形、半球形或球冠形。\n[0013] 所述的前面板4采用铁材料或铝材料。\n[0014] 所述的前面板4圆面直径为12mm～20mm。\n[0015] 该声滤波装置还包括圆管；所述的圆管用于固定所述的传声器2。\n[0016] 本发明的优点在于，本发明提供的声滤波装置具有低通特性，对超声有较大衰减，而对声频声影响较小。因此，可以有效的减少因传声器引起的测量伪噪声。\n附图说明\n[0017] 图1是本发明高指向性声频扬声器测量系统声滤波装置的实施方式之一；\n[0018] 图2是采用实施方式之一时对超声波的隔声量测量结果图；\n[0019] 图3是采用实施方式之一时对可听声波的隔声量测量结果图；\n[0020] 图4是不采用滤波器时对高指向性声频扬声器的实际测量结果图；\n[0021] 图5是采用实施方式之一时对高指向性声频扬声器的实际测量结果图；\n[0022] 图6是本发明高指向性声频扬声器测量系统声滤波装置的实施方式之二；\n[0023] 图7是本发明高指向性声频扬声器测量系统声滤波装置的实施方式之三；\n[0024] 图8是本发明高指向性声频扬声器测量系统声滤波装置的实施方式之四。\n[0025] 附图标示：\n[0026] 1、底座 2、传声器 3、支架 4、前面板\n具体实施方式\n[0027] 下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。\n[0028] 为了更好的理解本发明，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述：\n[0029] 本发明在于提供一种具有低通特性的声滤波装置，滤除超声成分，而保留可听声波。技术方案为：\n[0030] 高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置，包括：前面板、支架和底座。\n[0031] 以上所述的声滤波装置，其特征在于，传声器通过底座中心的贯通孔，使得前面板通过支架安装在传声器的前端。\n[0032] 所述的前面板，其特征在于，直径大于12mm，以避免超声在前面板表面引起的共振。\n[0033] 所述的前面板，可以是铝、铁等布氏硬度值大于100HB的金属材料。由于超声波具有强指向性，而前面板具有一定硬度，因此，安装在传声器前端的前面板可以有效的衰减超声，而对于声频声，由于其波长较大，能够绕射至传声器，因此前面板对声频声的衰减几乎很小。\n[0034] 所述的前面板，形状可以是圆形、半球形或球冠形。\n[0035] 所述的支架，可以是2个或多个支柱或者是网罩。\n[0036] 本发明提供的声滤波装置具有低通特性，对超声有较大衰减，而对声频声影响较小。因此，可以有效的减少因传声器引起的测量伪噪声。\n[0037] 如图1所示，一种高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置的实施方式之一，其前面板4是圆形，支架3是2个支柱。\n[0038] 上述实施例对超声和声频声的隔声量测量结果如图2和图3所示。在指向性扬声器的30kHz-50kHz的超声波频段平均隔声量在15dB以上，在0kHz-10kHz声频声波频段稍有增大，但平均在5dB以内。可见此实施例可以有效的衰减超声波，但对声频声影响很小。\n[0039] 为了验证上述实施例的有效性，在消声室对高指向性声频扬声器进行了实际测量。高指向性声频扬声器由91个直径16mm的超声换能器单元组成，载波为40kHz，采用双边带调制技术。传声器采用G.R.A.S公司的1/4英寸、型号：46BE的传声器，置于高指向性扬声器轴向3米处，对高指向性扬声器的频率响应进行测量。图4是未加滤波装置的测量结果，由于伪噪声远大于指向性扬声器产生的可听声，并且伪噪声的幅值与超声原波的乘积成正比，所以此时测得的频率响应几乎与频率无关。图5是加入上述实施例后的测量结果，指向性扬声器的频率响应曲线与差频波频率的1.5次方趋势一致，证明此时伪噪声已被滤除。\n[0040] 如图6所示，一种高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置的实施方式之二，其前面板4是半球形，支架3是2个支柱。\n[0041] 如图7所示，一种高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置的实施方式之三，其前面板4是圆形，支架3是环形网罩。\n[0042] 如图8所示，一种高指向性声频扬声器测量系统的声滤波装置的实施方式之四，其前面板4是半球形，支架3是环形网罩。\n[0043] 最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。