声场俯视图宽 6 m × 深 5 m,阵列在底边中央;点击设置听者位置
弱强(相对最大值,显示 40 dB 范围)
远场指向性图阵列因子,单位 dB
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波长 λ = 声速 / 频率
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间距 / 波长(> 0.5 可能出现栅瓣)
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主瓣 -3 dB 宽度(计算)
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最高旁瓣 / 栅瓣(相对主瓣)
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听者处声压级(相对声场最大值)
为什么能“定向”:每个阵元发出的声波在空间相遇时相互叠加。若给第 n 个阵元加延时 τn = n·d·sinθ / c,所有声波恰好在 θ 方向同相相加(变强),其他方向相互抵消(变弱)。阵列越长(阵元多、间距大),主瓣越窄。
栅瓣:间距超过半个波长时,除了主瓣,还会在别的方向出现同样强的“栅瓣”——声音同时射向不想要的地方。所以高频定向扬声器的阵元必须很密。
聚焦与声学全息:按每个阵元到目标点的距离设置延时,声波会在该点同相汇聚,形成一个“声点”。用成百上千个超声换能器精细控制每一路的相位,就能在空中重建任意声场,用于声悬浮、空中触觉反馈和全息展示中的定向声。
本实验的简化:阵元视为点声源,声速取 343 m/s,只计算二维平面内的声压幅度,不考虑房间反射和空气吸收。