[发明专利]用于高指向性声频扬声器测量系统的声子晶体滤波装置

说明书

本发明涉及一种用于高指向性声频扬声器测量系统的声子晶体滤波装置，包括：有限长圆柱体阵列、边框、支架和传声器；其中，边框为一中空的长方体，它至少包括顶面、底面、左侧面与右侧面；所述有限长圆柱体阵列位于边框的顶面与底面之间，其包含多个等间距的有限长圆柱体；所述支架安装在所述边框上，其中心位置设有一用于穿设所述传声器的圆管，有限长圆柱体阵列位于所述传声器的前端。本发明提供的声子晶体滤波装置具有带隙特性，对超声有较大衰减，而对距离带隙中心频率较远处的声频声影响较小。因此，可以在高指向性声频扬声器测量系统中有效的减少因传声器引起的测量伪噪声，而对声频声没有太大的影响。

技术领域

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子晶体滤波装置。

背景技术

高指向性声频扬声器系统是一种基于参量阵原理的新型扬声器系统，能够向特定方向发射高指向性声频声。它的基本原理是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，在空气中非线性解调形成声频声。解调产生的声频声继承了超声波的高指向性，因此具有高指向性。高指向性声频扬声器能够广泛应用于声波定向传输、材料声学特性测量等领域。

当两列频率分别为f₁和f₂(假定f₁＞f₂)的超声波经超声换能器阵列发射后，由于空气中的非线性作用，可以产生多个包括两频率之差(f₁-f₂)、两频率之和、高阶谐波等在内的不同频率的声波。由于声波衰减系数与频率的平方成正比，其他高频成分在传播过程中衰减较快，因此在经过一段距离的传播后差频声波占主体地位。如果这个差频声波的频率范围在声频声范围内，就形成声频声。但是，在近场区域同时存在两列超声波和声频声波，并且由于两列超声波的声压级较高，一般能达到115dB以上，所以在此区域内直接用传声器进行测量时会产生伪噪声。产生的伪噪声的频率为两超声波的频率之差(f₁-f₂)，幅值与测量点处的两列超声波幅值的乘积成正比，即p_n∝p₁p₂，其中p₁和p₂分别为测量点处两列超声波的幅值。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频声波的频响曲线来判断伪噪声是否滤除或大幅度减少。

在高指向性声频扬声器测量系统中，伪噪声的存在严重干扰了实际解调得到的声频声的测量，尤其在近场时，伪噪声往往比高指向性声频扬声器实际产生的声频声要大很多，即p_n＜＜p_d，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，测量得到真实的声频声。同时尽可能对声频声没有太大的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术无法达到同时去除伪噪声以及保持声频声的缺陷，从而提供一种滤除伪噪声并最大限度保留声频声波的装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于高指向性声频扬声器测量系统的声子晶体滤波装置，包括：有限长圆柱体阵列1、边框2、支架3和传声器4；其中，

所述边框2为一中空的长方体，它至少包括顶面21、底面22、左侧面23与右侧面24；所述有限长圆柱体阵列1位于所述边框2的顶面21与底面22之间，其包含多个等间距的有限长圆柱体；所述支架3安装在所述边框2上，其中心位置设有一用于穿设所述传声器4的圆管，所述有限长圆柱体阵列1位于所述传声器4的前端。