[发明专利]一种带反射吸声装置的声频定向声源

说明书

技术领域

本发明涉及一种声频定向声源，特别是一种带反射吸声装置的声频定向声源。

背景技术

声频定向声源是一种利用声参量阵实现声频声波定向传播的声源。与传统非定向声源相比，声频定向声源可使声频声波在一圆柱或圆锥状空间内定向传播，在很大程度上减少了声音对周围环境的噪声污染，并使声频声波在局部空间内传播以提供一种安静而私密的声音。

声频定向声源发出的声频声波束在无障碍的空间中定向传播时，听众只能在声波传播区域内听到该声波，但当碰到反射物时，如墙面、地面时，该声波束会像光束一样产生反射。这种反射，尤其是在多个反射面上的多次往返反射，会在一定程度上削弱声频定向声源所产生的声音私密性，

发明内容

本发明的目的是提供一种带反射吸声装置的声频定向声源，解决由于声频定向声源产生的声波束多次反射造成私密性下降的问题。

本发明的目的通过以下技术方案加以实现：一种带反射吸声装置的声频定向声源，包括：

声频定向声源信号处理及驱动电路，用以对声频信号进行处理、阻抗匹配与功率放大；

换能器阵，与声频定向声源信号处理及驱动电路输出端连接，并由多个换能器排布成阵列，将声频定向声源信号处理及驱动电路输入的电信号转换为声信号；

反射吸声装置，安装于换能器阵背后，用以对反射的声波束进行吸收，大幅降低一次及以上反射声波的强度。

本发明在声频定向声源的换能器阵后加入了吸声装置，并利用吸声装置吸收一次以上反射声波束的能量。与一般声频定向声源相比，本发明提供了一种降低反射对声束私密性影响的声频定向声源。

本发明的优点在于通过在声频定向声源换能器后方的反射吸声装置大幅降低了一次以上反射声波的强度，能够有效克服声波反射对声频定向声源声波束私密性造成影响的缺陷，使声频定向声源成为一种具有良好局部声波传播特性的私密声源。

附图说明

图1示出了带反射吸声装置的声频定向声源的系统结构。

图2示出了反射吸声装置的尺寸计算。

具体实施方式

图1示出了带反射吸声装置的声频定向声源的系统结构。带反射吸声装置的声频定向声源由声频定向声源信号处理及驱动电路(1)、换能器阵(2)及反射吸声装置(3)组成。声频定向声源信号处理及驱动电路(1)将声频信号处理后进行功率放大，然后通过阻抗匹配电路将电信号输入到换能器阵(2)中；换能器(2)将输入的电信号轮换为相应的超声信号发射到空气中。该超声信号在空气中通过声波传播的非线性作用，即声参量阵原理自解调出声频声波，该声频声波继承了超声波的指向性，从而实现声波声频的定向传播。

换能器(2)首先产生定向直射声频声波束(5)，并直射到地面等障碍物上；通过这些障碍物形成一次反射声波束(6)；一次反射声波束(6)会有一部分反射回换能器阵(2)及反射吸声装置(3)处，此时，通过控制换能器平面与反射平面平行、对中可以使反射声波束(6)的大部分被反射到反射吸声装置(3)覆盖的范围内，最大限度地实现对一次反射声波(6)的吸收，从而大幅降低反射声波对声频定向声源声音私密性的影响。此外，反射吸声装置(3)的形状与换能器阵(2)外形相似，但等于或大于换能器阵(2)的面积，一般要求其大小能够覆盖一次反射波束(6)。一次反射波束(6)经反射吸声装置(3)吸收后，其通过换能器阵(2)及反射吸声装置(3)反射的二次反射波束(7)的能量大幅降低，反射吸声装置(3)的吸声系数越大，二次反射波束(7)的能量就越低。

反射吸声装置(3)可采用共振吸声结构、穿孔板吸声结构，或将岩棉材料、离心玻璃棉、硅酸铝棉等制成平板状安装于换能器阵(2)之后以实现吸声；换能器阵(2)采用稀疏阵形式布置，在阵元与阵元之间放置吸声材料或结构，实现换能器阵(2)部分的局部吸声。

图2示出了反射吸声装置的尺寸计算。为保证最大限度地实现一次反射声波束(6)的吸收，反射吸声装置(3)的尺寸应确保能够覆盖一次反射声波束(6)。此时应确保换能器阵(2)及反射吸声装置(3)所在平面尽量与地面平行。以正方形换能器阵为例，反射吸声装置(3)也须为正方形，其边长L₂与换能器边长L₁、安装高度H、指向性半角θ之间的关系为：L₂≥L₁+4Htanθ。