上海大学生创新活动计划项目(创新训练类)申请书初定版..doc

华东师范大学 上海大学生创新活动计划项目（创新训练类）申请书 项目名称： 基于超声调制技术的定向传声系统的研究开发 项目负责人： 葛灵 项目指导教师： 李庆利 立项申请时间： 2015年 3 月 6 日 华东师范大学教务处编制 一、项目基本情况 项目起止时间 第一负责人 姓 名 葛灵 学 号 10132140249 性 别 男 身份证号 院 系 信息科学技术学院 年 级 2013级 专 业 通信工程 联系电话 手 机E-mail 1548144713@ 入 校 以 来 专 业 必 修 课 成 绩 课程名称 学分 成绩 模拟电子线路 2 92 高等数学（一） 5 89 高等数学（二） 5 83 计算机应用基础 2 82 电路分析基础及实验 3 78 信息与通信导论 1 71 数字逻辑电路及实验 3.5 83 项目性质□小发明、小创作、小设计等 □开放实验室或实习基地中的创新性实验□基础性研究□应用性研究□社会调研 □自主立题 □教师科研课题的子项目 项目受其他渠道资助情况（“无”或“具体资助来源和经费”，包括获奖情况） 无 二、立项背景和依据（包括研究目的、国内外研究现状分析与评价、研究意义，应附主要参考文献及出处） 研究目的： 声音在空气中的传播是辐散型的。由于可听声波频率较低，波长较长，故它在空气中传播的指向性非常差。因而在生活中随处可见各种噪声。而噪声本身为环境污染的一种。近几年由于广场舞的盛行，噪声对居民生活的影响越来越大。因此，研究出一种能使声音在空气中定向传播的设备意义重大。 另一方面 超声波具有很强的指向性通过用调幅技术将可听声波加载在超声波上并通过超声波与空气的线性作用在空气中可还原出可听声波 国内外研究现状分析 上世纪20世纪60年代，声呐研究者们发现把超声波脉冲发射到水中时，脉冲会自发的变成低频声波窄束。 1975年英国的vid等人进行试验他们对发射机进行修改 1980年日本Ricoh公司成功通过调幅技术把复杂声音变成超声波即得到由加在单频载波上的复杂声音信号和载波本身组成的符合波 1999年，MIT的F.J.Pompei发明了“声频聚光灯”，通过将得到的超声波信号进行反向失真，并利用蜂窝状阵列式超声波扬声器简单实现了声音的定向传播。 2004年，新加坡研发出一种指向性声音广播技术“音束系统”。 如今中国拥有相应的定向音响但其体积庞大造价极高且适用范围十分窄小 研究意义 利用声波定向传播技术可以产生窄的音波束，并且只有音波束正前方的人能听到。 声波定向传播技术在军事和民用领域均有广阔的应用前景在餐厅里顾客可以通过这项技术点播自己喜欢的音乐而不会影响到其他人 此技术也可用于定向发射高分贝噪声干扰暴徒而不影响警察从而产生威慑效 果也可以在战场上应用该技术声音在某个方向传播而干扰敌人判断力从而打乱敌人心理及其战术布局 目前“声波定向传播”技术研发仍然处于初始发展阶段。除国外极少数的公司和研究小组，国内并没有十分详尽的类似研究报道。因此该研究具有较大的理论意义和实际意义。 三、研究内容、拟解决的关键问题、研究方法 声波通常以声源为中心向四周传播,但实际上,声波在各个方向上的声压分布并不完全相同,其传播是有方向性的。在均匀媒质中,声源的指向性由其辐射面积(孔径)，辐射面结构和所传播声音的频率这三个因素确定。 声源的辐射面积(孔径)越大,其波束宽度越窄,指向性越强,当声源的有效孔径远大于要传播声波的波长时,大部分声波会集中在一条窄带内，但是对于可听声波,为了形成这种波束,即使是最短的波长也需要大约10米大小的扬声器。 声源的辐射面结构可以改变声波的传播形式,不同的传播形式,其声波的声压和波束形状受距离的影响是不同的,如在理想媒质中平面波的声波强度与距离无关,并易于形成窄的波束。 3.与声源指向性密切相关的另一个因素就是所传播声音的频率。频率越高,声 波的发散角就越小,其指向性就越强，通过提高声音的频率,把声波的波长变得 更小,可以获得良好的指向性。例如对于超声波信号,用一个l米大小的扬声器 就可以很容易地产生波束。 考虑到前两点实施性不强，而当超声波信号在空气中传播时,利用空气对声音的非线性效应,可以自发地把超声波还原成可听声波，使得可听声波的定向波束传播成为可能，所以我们采用第三点。 研究内容及拟解决的关键问题： 音频信号在空气中的定向传播技术主要包括与声频定向扬声器研究相关的基础声学、超声