實驗名稱：聲頻定向系統自解調信(xin)號測(ce)試

　　研(yan)究方向(xiang)(xiang)：聲(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)定向(xiang)(xiang)系統(tong)(tong)是第一種可(ke)產生高指(zhi)(zhi)向(xiang)(xiang)性可(ke)聽聲(sheng)(sheng)的新概念聲(sheng)(sheng)源(yuan)。參(can)(can)量(liang)聲(sheng)(sheng)學陣的提(ti)出為利用空氣(qi)中聲(sheng)(sheng)波(bo)的非線性傳播效應產生指(zhi)(zhi)向(xiang)(xiang)性聲(sheng)(sheng)束提(ti)供了理(li)論依據。本文探(tan)索了利用參(can)(can)量(liang)聲(sheng)(sheng)學陣作為可(ke)聽聲(sheng)(sheng)源(yuan)，產生指(zhi)(zhi)向(xiang)(xiang)性聲(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)的基礎理(li)論及(ji)系統(tong)(tong)實現(xian)關鍵技術，以(yi)推動聲(sheng)(sheng)頻(pin)(pin)定向(xiang)(xiang)系統(tong)(tong)的基礎性研(yan)究與實用化進程(cheng)。

　　實驗(yan)(yan)目的(de)(de)：到目前為止(zhi)，聲頻定(ding)向系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)實驗(yan)(yan)研(yan)究(jiu)開展較少，使得(de)一些(xie)關(guan)鍵(jian)性(xing)問(wen)題仍然未能得(de)到有效(xiao)解決。這些(xie)問(wen)題中具有典(dian)型代(dai)表意義(yi)的(de)(de)主要有：1.目前聲頻定(ding)向系(xi)統(tong)(tong)采用(yong)的(de)(de)理(li)論能在多(duo)大程(cheng)度上指(zhi)導聲頻定(ding)向系(xi)統(tong)(tong)設計；2.聲頻定(ding)向系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)指(zhi)向性(xing)、諧波失真、自解調聲壓等(deng)關(guan)鍵(jian)性(xing)能參數該(gai)如何測(ce)試才能最大程(cheng)度地反應聲頻定(ding)向系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)總體性(xing)能；3.對聲頻定(ding)向系(xi)統(tong)(tong)自解調信號影響參數及規律(lv)缺(que)乏(fa)了解，無法建立(li)有效(xiao)的(de)(de)測(ce)試方法體系(xi)。探索聲頻定(ding)向系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)性(xing)能測(ce)試方法，通過實驗(yan)(yan)研(yan)究(jiu)找出這些(xie)關(guan)鍵(jian)問(wen)題的(de)(de)答案。

　　測(ce)試設備(bei)：信(xin)號發(fa)生器、動態信(xin)號分(fen)析儀、1臺電腦、高壓(ya)功率(lv)放大器、換能(neng)(neng)器：1個(ge)300mmx300mn的PVDF膜整體式(shi)換能(neng)(neng)器、傳(chuan)聲器1個(ge)：頻(pin)率(lv)響(xiang)應為20Hz~16.2kHz；信(xin)號采集(ji)設備(bei)1個(ge)，最(zui)高采樣頻(pin)率(lv)192kHz。

　　實(shi)驗過(guo)(guo)程(cheng)：聲(sheng)(sheng)(sheng)頻定向(xiang)系統自解調信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)測試(shi)大(da)體流程(cheng)為(wei):(1)由(you)(you)YB1639信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)發生(sheng)器(qi)，或(huo)(huo)(huo)Agilent35670A動態(tai)(tai)(tai)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)分析(xi)儀,或(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)腦產生(sheng)正弦(xian)輸(shu)入(ru)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)或(huo)(huo)(huo)寬帶音(yin)頻信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao);(2)輸(shu)入(ru)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)經(jing)DSP系統調用各種算法進(jin)行(xing)(xing)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)處理后輸(shu)出到功(gong)率放(fang)大(da)器(qi)進(jin)行(xing)(xing)功(gong)率放(fang)大(da);(3)功(gong)率經(jing)AigtekATA-4011B功(gong)放(fang)放(fang)大(da);(4)放(fang)大(da)后的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)經(jing)換能器(qi)轉換為(wei)超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)向(xiang)空(kong)氣(qi)中發射;(5)該超(chao)聲(sheng)(sheng)(sheng)波(bo)在空(kong)氣(qi)中傳播的(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)中自解調產生(sheng)高指(zhi)向(xiang)性可聽聲(sheng)(sheng)(sheng);(6)傳聲(sheng)(sheng)(sheng)器(qi)將自解調可聽聲(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)的(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)轉換為(wei)電(dian)(dian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)輸(shu)入(ru)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)采集設備;(7)由(you)(you)示(shi)(shi)波(bo)器(qi)TDS1012、動態(tai)(tai)(tai)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)分析(xi)儀Agilent35670A或(huo)(huo)(huo)電(dian)(dian)腦顯示(shi)(shi)、采集由(you)(you)聲(sheng)(sheng)(sheng)壓(ya)轉換成(cheng)的(de)(de)電(dian)(dian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)，并儲(chu)存該信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao);(8)將TDS1012示(shi)(shi)波(bo)器(qi)或(huo)(huo)(huo)Agilent35670A動態(tai)(tai)(tai)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)分析(xi)儀儲(chu)存的(de)(de)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)導(dao)入(ru)電(dian)(dian)腦中，通過(guo)(guo)MATLAB進(jin)行(xing)(xing)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)分析(xi)，或(huo)(huo)(huo)直接通過(guo)(guo)音(yin)頻信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)處理軟件對該測試(shi)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號(hao)(hao)(hao)進(jin)行(xing)(xing)分析(xi)。

　　實驗結果：在(zai)該(gai)項測試(shi)(shi)(shi)中(zhong)，測試(shi)(shi)(shi)條件如下(xia):(1)測試(shi)(shi)(shi)環境為(wei)一全消聲(sheng)室，背景噪聲(sheng)約為(wei)17~184B;(2)測試(shi)(shi)(shi)系(xi)統采用(yong)B&K公司專(zhuan)用(yong)聲(sheng)學測試(shi)(shi)(shi)系(xi)統;(3)測試(shi)(shi)(shi)距(ju)離為(wei)3m，并使(shi)傳(chuan)聲(sheng)器初始位置處于聲(sheng)波傳(chuan)播軸線上(shang)進行測試(shi)(shi)(shi);(4)聲(sheng)頻定向(xiang)系(xi)統采用(yong)的(de)信(xin)號處理方(fang)法(fa)為(wei)N階近似平(ping)方(fang)根法(fa)，且N=3，m=0.6。

　　本次測試對(dui)頻率分別為500Hz、1kHz和3kHz的輸入信號(hao)在空氣中產生的自解調聲頻波(bo)的指向性進(jin)行了測試。

　　由圖7-2(a)可知,當輸(shu)入(ru)為500Hz信(xin)號時(shi),測得的-3dB指(zhi)向性銳角(jiao)Θ-3dB/2≈2°,-15dB指(zhi)向性銳角(jiao)Θ-15dB/2≈5°，因此此時(shi)自解調(diao)聲(sheng)頻信(xin)號具有很(hen)強的指(zhi)向性。

　　由圖(tu)7-2(b)可知，當(dang)輸入為(wei)1kHz信號時,測得的-3dB指向(xiang)性銳(rui)(rui)角(jiao)Θ-3dB/2≈1°,-15dB指向(xiang)性銳(rui)(rui)角(jiao)Θ-15dB/2≈4.5°，自(zi)解調(diao)信號的指向(xiang)性略強(qiang)于500Hz的自(zi)解調(diao)信號指向(xiang)性。

　　由圖7-2(c)可知,當輸(shu)入(ru)為3kHz信(xin)號時,測得的-3dB指(zhi)向(xiang)性銳角(jiao)Θ-3dB/2≈0.8°-15dB指(zhi)向(xiang)性銳角(jiao)Θ-15dB/2~4°。自解(jie)調(diao)(diao)聲頻信(xin)號的指(zhi)向(xiang)性略強(qiang)于1kHz輸(shu)入(ru)信(xin)號的自解(jie)調(diao)(diao)信(xin)號指(zhi)向(xiang)性。

　　通過測試可得

　　結論7-1:(1)采用整體式(shi)PVDF膜換能器的(de)聲頻(pin)定(ding)向系統，可成功產生具有很(hen)強指向性的(de)聲頻(pin)波;(2)自解(jie)調信(xin)號的(de)指向性隨輸入信(xin)號頻(pin)率(lv)的(de)增大而(er)增強。

　　本文(wen)實驗素材由西(xi)安安泰(tai)電子整理發布(bu)。Aigtek已經成為在業(ye)界(jie)擁有(you)廣泛(fan)產(chan)品(pin)(pin)線，且(qie)具有(you)相(xiang)當規模(mo)的(de)(de)儀器(qi)設(she)備供(gong)應(ying)商(shang)，樣(yang)機都(dou)支持免(mian)費試(shi)用(yong)。公司(si)致力(li)于功率放大(da)器(qi)、功率信號源、計量(liang)校準源等(deng)產(chan)品(pin)(pin)為核心的(de)(de)相(xiang)關(guan)行業(ye)測試(shi)解決(jue)方(fang)案(an)的(de)(de)研究，為用(yong)戶提供(gong)具有(you)競爭(zheng)力(li)的(de)(de)測試(shi)方(fang)案(an)，Aigtek已經成為在業(ye)界(jie)擁有(you)廣泛(fan)產(chan)品(pin)(pin)線，且(qie)具有(you)相(xiang)當規模(mo)的(de)(de)儀器(qi)設(she)備供(gong)應(ying)商(shang)，樣(yang)機都(dou)支持免(mian)費試(shi)用(yong)。如想了(le)解更多(duo)功率放大(da)器(qi)等(deng)產(chan)品(pin)(pin)，請(qing)持續關(guan)注安泰(tai)電子官網(wang)hkdyw.cn或(huo)撥打029-88865020。