在刚刚落幕的第二届上交会,我系马建敏教授领衔的研究团队展示了他们所设计研发的有源定向扬声器,该扬声器可实现声音传播的定向控制。
据马建敏教授介绍,与传统扬声器的原理不同,有源定向扬声器首先将低频声音信号载于指向性很强的高频信号之上,再经过放大、发射到空气中,之后,空气会把高频信号迅速过滤,其中的可听声音信号便会自然滤出,实现像激光一样定向传播。这是同样几何尺寸的传统扬声器无法实现的。“有源定向扬声器能够把声波控制在特定区域内,在这个区域内的声波很强,而出了这个区域,声波就会很弱,甚至没有。”因此,对于当前中国流行较广的在广场播放舞曲,从而对附近居民造成干扰的情况,这一技术的应用将很好地解决这一问题。
另外,有源定向扬声器还可用于广告、会展、导盲、候机厅,实现声音针对所需人群的定向播报,而且还可用于火灾时公共场所安全通道和逃生门的定向引导;大功率的有源定向扬声器可用于雾天航道指挥、空中交通治安指挥、反恐等领域。
马建敏教授介绍,定向扬声器原理听着简单,但实际操作过程中,对技术、材料要求颇多,极易出现各种状况。课题组从2007年开始对该技术进行研究,先从最简单的两列差频超声波在空气中的定向传播入手,进行了大量的试验,最后选用特制的、经过频率和相位同一化处理的压电换能器阵列作为该系统的换能器。为了达到理想的可听声效果,课题组特别招聘了多年从事音频信号处理和功放研究的技术人员,进行了数万次数字模拟实验和数千次的电子线路调试试验。
目前国内市场还没有成型的产品,今年年末,研究团队将在真实环境下测试降噪效果,完善设计。此前,他们已在淮海中路的公交站点进行了小范围测试。