超聲波定向揚聲器在民用領(lǐng)域中的創(chuàng)新應(yīng)用和技術(shù)特性分析

孫 然

泰戈特(天津)工業(yè)技術(shù)有限公司

超聲波定向揚聲器在民用領(lǐng)域中的創(chuàng)新應(yīng)用和技術(shù)特性分析

孫 然

泰戈特(天津)工業(yè)技術(shù)有限公司

超聲波聲頻定向傳播技術(shù)是讓聲音以波束形式在一定方向傳播的新聲源技術(shù)。本文簡單介紹了采用此技術(shù)的超聲波定向揚聲器在全球民用領(lǐng)域中的兩種創(chuàng)新應(yīng)用方向，以及對世界各國同類熱門產(chǎn)品的技術(shù)特性介紹和分析，供行業(yè)內(nèi)人士參考借鑒。

超聲波定向揚聲器；發(fā)展創(chuàng)新；選型分析

超聲波定向揚聲器利用超聲波在空氣中的非線性交互作用，產(chǎn)生高指向性自解調(diào)可聽聲，從而實現(xiàn)聲頻的定向傳播[1]。超聲波在空氣中傳播過程具有指向性好、穿透力強、功率大等優(yōu)點，滿足人們對聲音傳播的方向、位置、區(qū)域等特殊需求，實現(xiàn)聲音的定向、定點發(fā)聲。例如：在很小的角度范圍內(nèi)，正對揚聲器的方向能夠聽到清晰的聲音，而在其他方向或區(qū)域聽不到任何對應(yīng)的聲音[2]。近年來，該調(diào)制技術(shù)已經(jīng)非常成熟且易于實現(xiàn)，大大降低了此類設(shè)備進入民用領(lǐng)域的門檻。因而，超聲波定向揚聲器可廣泛應(yīng)用于家居、通訊、交通、商業(yè)、大型會議、環(huán)保等廣泛的民用領(lǐng)域，給人們的日常生活工作帶來全新體驗，推動相關(guān)科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展[3]。

1 超聲波定向揚聲器在民用領(lǐng)域中的創(chuàng)新應(yīng)用

1.1 語音提示交通系統(tǒng)

為了防止交通事故的發(fā)生和彌補上述警告方式的不足，可以在關(guān)鍵交通地段采用紅外感應(yīng)系統(tǒng)和超聲波定向音響提示音廣播系統(tǒng)進行配合使用的方式進行改善。將此系統(tǒng)安裝在人行橫道和一般人行道之間，采用紅外傳感器感應(yīng)行人。在紅燈亮起時，如有行人經(jīng)過，聯(lián)動觸發(fā)超定向揚聲器向行人位置播放語音提示。在發(fā)生觸發(fā)條件的瞬間，聲音突然發(fā)射，且不受其他任何噪音的干擾，只對當(dāng)事人播放語音提示，起到很強的警示作用。此系統(tǒng)還可以應(yīng)用于公交車、地鐵、城鐵等公共交通工具到站提示，令不同區(qū)域等待人群時刻了解自己需求的對應(yīng)站點和到站時間等信息，從而提升公共交通運營效率。此類測試項目，韓國走在世界的前列，自2015年以來，韓國警察廳已經(jīng)制定了針對此類交通系統(tǒng)規(guī)格的國家標(biāo)準(zhǔn)和安裝方式的國家標(biāo)準(zhǔn)，并在全國范圍內(nèi)幾十處試點安裝并投入使用。

1.2 環(huán)繞條形音響系統(tǒng)

條形音響是最近幾年興起的新型音響，每年全球市場的銷量以80%的平均速度提升。此類音響可以采用有線或無線方式連接電視、電腦等外部設(shè)備，具備可移動和安裝便捷等優(yōu)點。但因其物理結(jié)構(gòu)約束，在環(huán)繞立體聲效果方面很難和傳統(tǒng)音響抗衡。此問題將在很長的時間內(nèi)成為制約條形音響取代傳統(tǒng)音響的關(guān)鍵因素。

2 主流超聲波定向揚聲器產(chǎn)品的技術(shù)特性分析

2.1 主流品牌超聲波定向揚聲器產(chǎn)品概況

(見表1)

2.2 主流品牌超聲波定向揚聲器技術(shù)特性分析

JD SOLUTION產(chǎn)品采用壓電陶瓷的蜂窩形和圓形超聲波震蕩結(jié)構(gòu)。對比其他各國知名品牌同類產(chǎn)品價格較低，性價比較高，指向性指標(biāo)較高，聲輻射相對均勻，造型新穎精致且緊湊。此外，產(chǎn)品大小和形狀可以根據(jù)客戶的不同需求進行設(shè)計和訂單生產(chǎn)，有較強的可塑性，可以和其他產(chǎn)品進行結(jié)合，可廣泛應(yīng)用于交通、場館、家庭影院等多用途場景。例如：可以嵌入三星或LG生產(chǎn)的條形音響，增強人聲的指向性。

表1

Sonic Beam是美國Brown Innovations公司的產(chǎn)品，究其性能指標(biāo)和測試數(shù)據(jù)觀察，這款產(chǎn)品是所有公司產(chǎn)品中性能最好的，但其產(chǎn)品以條形揚聲器為主，尺寸相對較大，價格也是所有同類產(chǎn)品中最貴的，外形為其多用途應(yīng)用限定了條件。其應(yīng)用方向更加適合高端商務(wù)客戶追求高質(zhì)量高清晰度定向效果、性能要求較高的產(chǎn)品展示和高級家庭定向音響使用。

Audio Spotlight是美國Holosonic公司的產(chǎn)品，此公司業(yè)內(nèi)知名度很高，是最早將超聲波定向揚聲器商品化生產(chǎn)的廠家。此產(chǎn)品采用壓電薄膜的超聲波震蕩結(jié)構(gòu)，因此在生產(chǎn)中可以做出很薄的產(chǎn)品，但在主要競爭對手中其聲壓最低，價格較高。其聲輻射指向性很好，但均勻性不佳。其接口豐富支持藍牙、microSD卡等多種播放形式。可用于ATM機、家庭、圖書館、醫(yī)院等相對距離較近的室內(nèi)環(huán)境中使用。

Hypersound(HSS-3000)是美國Parametrics公司代表作品。采用壓電薄膜的蜂窩形超聲波震蕩結(jié)構(gòu)，其聲壓相對較低，從測試指標(biāo)分析，聲波從起點就開始逐步擴散，其指向性相對較差，性價比一般。

Acouspade是斯洛文尼亞Ultrasonic公司的主打產(chǎn)品，采用壓電陶瓷的蜂窩形和圓形超聲波震蕩結(jié)構(gòu)。通過測試數(shù)據(jù)觀察，其不同頻率的聲輻射不夠均勻，在1Khz頻段出現(xiàn)聲壓降低，而在10KHz頻段輸出了最大聲壓。總體分析，其整體音頻輸出質(zhì)量較低。但其售價相對最低，適合預(yù)算較低對性能指標(biāo)要求不算苛刻的項目或環(huán)境中使用。

[1] 彭妙顏， 周錫韜. 定向揚聲器系統(tǒng)特性及其在展陳建筑中的應(yīng)用[J].電聲技術(shù)，2015(39)：21-30

[2]張淑慧.淺談超聲波定向發(fā)聲器原理及應(yīng)用[J].科技向?qū)В?014 (21)：212

[3]潘建龍，張逸，劉航，童凱麟.基于超聲波的可定向傳播音響系統(tǒng)[J].科技向?qū)В?014(20)：258，263

孫然(1982—)，男，天津武清區(qū)人，軟件工程碩士、工學(xué)、經(jīng)濟學(xué)雙學(xué)士，研究方向為企業(yè)信息化選型、開發(fā)及實施，信息服務(wù)工程外包，弱電工程設(shè)計與實施。