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虚拟麦克风:使用超声波接收声波

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01

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


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







来源:声学号角
理论
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首次发布时间:2023-09-01
最近编辑:1年前
声学号角
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