【摘 要】
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在现代社会,噪声控制和私人信息保护越来越受到重视,构建局域声场的定向声技术也越发重要。参量阵扬声器是一种新型的定向声技术,它利用空气的非线性传播效应产生高指向性的可听声,具有尺寸小、指向性好等优点,但同时也存在着失真严重以及传播范围不易控等问题。因此本文围绕信号失真补偿和声束形状控制两个方面对基于参量阵扬声器的局域声场技术进行了研究。首先,对参量阵扬声器的工作原理进行研究,在此基础上,设计了参量阵
【基金项目】
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国家自然科学基金优秀青年科学基金项目(52022039); 国家自然科学基金重点项目(11532006); 装备预研领域基金项目(No. 61402100103); 江苏省自然科学基金面上项目(BK20181286);
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在现代社会,噪声控制和私人信息保护越来越受到重视,构建局域声场的定向声技术也越发重要。参量阵扬声器是一种新型的定向声技术,它利用空气的非线性传播效应产生高指向性的可听声,具有尺寸小、指向性好等优点,但同时也存在着失真严重以及传播范围不易控等问题。因此本文围绕信号失真补偿和声束形状控制两个方面对基于参量阵扬声器的局域声场技术进行了研究。首先,对参量阵扬声器的工作原理进行研究,在此基础上,设计了参量阵扬声器自解调信号的测试方案,包括测试平台和性能测试指标,根据测试指标分析了经典的信号调制算法。其次,针对电声换能器幅频特性带来的失真,基于Berktay远场解进行了理论推导及仿真,仿真结果表明换能器幅频特性主要是对基频波幅值以及边带波与载波的比例产生了影响,在此基础上设计了电声换能器幅频特性补偿滤波器,实验验证了补偿滤波器对降低电声换能器幅频特性影响的有效性。再次,针对空气非线性作用带来的失真,分别采用VF以及ODVF模型进行系统辨识,对比分析两种模型的性能,ODVF模型可以在计算成本非常低的条件下,较好的逼近参量阵扬声器系统。因此以ODVF模型为基础,设计了基于幂级数形式的失真补偿算法,并通过实验验证了补偿算法的有效性。最后,对参量阵扬声器的声束形状控制进行了研究。一方面分析了指向性与换能器阵列形式的关系,测试了本文所采用换能器的指向性。另一方面通过边带分离法对传播距离进行控制,对其控距作用进行了实验验证与分析。
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