01
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虚拟麦克风
一束高度聚焦的超声波束穿过房间。在几米的距离处,超声麦克风再次接收到超声波。 可听声源场被超声波束覆盖。接收到的超声波信号产生相移,从而获得了叠加声场的信息。
因此,超声波束本身就是声音的接收器,在声音接收的位置没有像膜片等器件。由于这种声音接收器不可见或不可触摸,因此将其称为“虚拟麦克风”。
1.超声阵列,2.超声波束,3.接收器,4.可听声源,5.互调区域
02
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理论和实验
用压电陶瓷超声换能器组成阵列。产生一定振幅的频率为40 kHz的超声波束。再使用一个麦克风接收超声波信号。另外用一个音箱,产生1kHz的正弦波。
下图是麦克风接受到信号的振幅频谱。在40kHz附近出现了,39kHz和41kHz两个旁瓣,幅度约为-60dB。
粒子速度
其中pa是声压,ρ0是空气密度,c0是小信号下声速
空气粒子运动引起的超声波声速变化
如果可听声和超声波正交,α = 90◦,则不会产生影响。
介质密度引起的超声波声速变化
总的超声波声速变化
在特定角度α = 103°时,声速不变。
声速变化和位置相关
相位移动
音箱使用80dB信号,从100Hz扫频到10kHz
计算和实测的相移频率响应曲线
计算(线)和实测(⚪和※)的相移和距离的关系