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声学参量阵是两波非线性相互作用的理论应用,由于其在轻小体积下可以获得具有较高指向性的低频声波,而在水声领域受到普遍关注。参量阵所产生的差频声波是参量阵技术的核心,因此对差频声场分布特性的深入研究是发展参量阵技术与声波相互作用理论的基础。 本文首先阐述了莱特希尔、韦斯特维尔特等人的声学参量阵相关理论,推导了参量阵的声压及指向性计算公式,并仿真分析了原频波的幅度、选取频率等参数对差频声场声压和指向性的影响。然后推导得到三波相互作用仿真方程,通过 Matlab数值仿真分析了高频声波、中频声波和低频声波的声压、初始相位等参数对三波相互作用所产生低频声场声压和相位的影响。根据以上理论及仿真分析,提出了从参量阵的轴向声压、相位分布和差频波指向性三个方面来描述差频声场分布特性的实验方法。尤其是通过此方法可以获得往往被人忽略的差频声场相位分布规律。 设计并搭建参量阵声场测量系统。实验分析了参量阵中原频波声压幅度、初始相位和选取频率等因素对差频声场声压及相位分布规律的影响,其结果与仿真规律基本一致,因此证明了此测量方法的可行性。可以得出,原频波声源级大小只对参量阵差频声场的声压幅值有影响,但差频声场的相位分布与原频波初始相位成线性关系。而且差频声波指向性与原频波频率、选取差频波频率有关。最后实验给出两款不同频带的发射换能器所产生不同差频频率声场分布特性,并对结果进行了分析。