定向音响领域的应用

超声波传感器在定向音响中的关键作用与技术要求

1. 作为发射端：构建定向声束

· 单传感器发射：

单个超声波传感器可发射窄波束超声波，直接覆盖目标区域。例如，小型定向音响(如导览器)使用单个换能器实现近距离定向传音。

· 多传感器阵列(相控阵技术)：

· 声束方向控制：多个超声波传感器按特定阵列排列(如线性阵列、平面阵列)，通过调节各传感器的发射相位差，改变合成声束的方向(类似雷达的相控阵扫描)。

· 聚焦与扩散控制：通过调整阵列的振幅和相位，可聚焦声束到远距离点，或扩散覆盖特定区域(如扇形区域)。

· 应用案例：大型公共场所(如博物馆、展览馆)的定向讲解系统，通过阵列传感器精准控制声束指向不同展品区域。

2. 作为接收端：环境感知与反馈调节

· 回声定位(Echolocation)：

超声波传感器发射信号后，接收环境中的反射回波，用于：

· 障碍物检测：识别前方障碍物(如墙壁、人群)，避免声束被遮挡或反射产生干扰。

· 距离测量：计算目标区域距离，动态调整发射功率或波束角度(如车载定向音响根据车距调节声束聚焦)。

· 自适应声场优化：

通过接收端反馈的声学数据(如声压级、干扰频率)，实时调整发射参数(如频率、相位)，抑制环境噪声或反射回声，提升定向音质。

优势：

1. 极强的指向性：

超声波束宽度可窄至几度(如 5°~15°)，相比传统音响(扩散角 > 60°)，声音能量集中在目标区域，减少对周边干扰(如商场导购声不影响其他店铺)。

2. 隐私性高：

波束外区域声压级极低(通常 < 30dB)，几乎听不到声音，适用于需要私密传音的场景(如医院、图书馆)。

3. 远距离传播：

高频超声波在空气中衰减较快，但通过阵列聚焦技术，可实现数十米距离的定向传播(如广场广播、机场跑道引导)。