“远程定向强声扩音系统”是怎么实现令声波按照一定方向不扩散衰减的?

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10个答案
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莫俊宏超声波无损检测员

2014-03-31 21:38

远射程定向声引擎系统(或远程定向强声扩音系统):


注:图片来源于生产厂家网站


普通音箱喇叭释放的声波是球面波,即使不考虑空气造成的吸收衰减,它也是会随距离增大而衰减的。

什么是球面波?
尺寸远小于波长的点波源在各向同性介质中辐射的波可视为球面波,由于球面波波束向四面八方扩散,所以会随传播距离的增大而不断衰减。


什么是吸收衰减?
声波在介质传播时,由于介质中质点间内摩擦和热传导造成的衰减。


如果克服球面波的扩散衰减特性,想办法把声波聚焦起来,我们就可以把声音传播得更远,同时实现远距离定向传播。

什么是扩散衰减?
声波在传播过程中,由于声束的扩散,使得声波能量随距离增加而逐渐减弱的现象。


根据参照资料【1】db24100超远程定向矩阵声引擎系统的原理描述:
远射程定向矩阵声引擎系统不像普通喇叭那样以球面形式播放音响,最终导致声音的强度随着距离迅速降低,而是像聚光灯那样,可以把声音集中到一个方向远距离传播。

假设扩音系统的声源是球面波,那么球面波入射到曲界面上,其折射波将发生聚焦或发散。

情况一:发生聚焦的条件是:入射介质中声速大于透射介质的声速。这里透射介质为空气。

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情况二:发生聚焦的条件是:入射介质中声速小于透射介质的声速。


a:波源至透镜曲面顶点的距离
b:聚焦焦点至透镜曲面顶点的距离
f:焦距
x:轴线上某点至透镜曲面顶点的距离
Pa:轴线上某点的声压


如果扩音系统的声源是平面波,其聚焦的原理大同小异,也是可以利用透镜聚焦。

什么是平面波?
尺寸远大于波长的刚性平面波源在各向同性的均匀介质中辐射的波可视为平面波。平面波由于波束不扩散,不会存在扩散衰减现象。


以上的解释是我的个人猜测。具体原理实现得问厂家,不过有可能是商业秘密不告诉你。

以上是超声检测所使用的聚焦探头基本原理:加装透镜,实现聚焦。由于无法得知这种声波扩音系统内部结构,所以原理不一定一样。

更新:
原来已经有人回答过类似的问题:http://www.guokr.com/question/536260/

这又说明了善用搜索的重要性-_-||

参考资料:
【1】db24100超远程定向矩阵声引擎系统
【2】超声检测,第2章超声检测的物理基础:超声波的聚焦与发散

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PauLo专注声学第五年

2014-04-27 12:19

超声指向性天线,利用超声波为载波,将需要的声音和超声波载波调制在一起,然后将超声波定向发射,经过一段距离的传播后,超声载波自动解调,原来需要的声音就会显现出来。所以发射器的操作人员和任何靠近发射器的人员是完全听不到这个声音的,而被指向的对象会感觉声源就在自己面前,很多索马里海盗没文化就被这个东西搞得精神错乱了。而通过调节载波的频率,声音解调的距离也是可控的,加上一个激光测距仪后,这类发射器很容易地变成了非杀伤性武器装备,所以一直到2011年,美军才将这项专利公开。目前这类器材在国内仍然属于军警类装备,普通单位很难拿到审批,价格比贝塔斯3的公共广播系统要贵很多,一般装备武警防暴部队,公安特警,海军护航舰艇,如果是用来对付广场大妈略有些过分了,这个东西可以造成暂时性或者永久性耳聋,也有可能引发高血压。
http://en.wikipedia.org/wiki/Parametric_array

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支持者: biohu Schlarger

参考相控阵雷达啊,都是一个道理

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冰火梦幻信息与计算科学学士,算法控,AI爱好者

2014-04-01 19:21
支持者: PauLo 莫俊宏

超指向性扬声器用的是超声波定向传输。

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据说是用的超声波的差频信号得到人耳可辨别的声音,普通声波频率太低,定向性差,衰减也极大。

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前些天看到一个评论说,不如用氙气灯聚光到跳广场舞的地方就行了,费这么多事情。

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就知道这个音箱叫 贝塔斯瑞(β3) 原来组乐队的时候见到过 我个人感觉 一个4x12罗兰全频 可以秒广场舞

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个人估计,(因为咱们都没有测试过)定向性很差。因为几百赫兹的声波,波长很长,根本没有定向性。所以嘛,最后也拆了。超声波还差不多。不过大妈耳背,难说听得到。

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拆几个微波炉的磁控管放在卫星天线的焦点上,大妈们肯定跳不了几分钟的

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