超声波指向性喇叭阵列波束之高频宽自动量测系统The-先进工程学刊.PDF

先進工程學刊第六卷 第二期 79 Journal of Advanced Engineering Vol. 6, No. 2, pp. 79-85 / April 2011 超聲波指向性喇叭陣列波束之高頻寬自動量測系統 The High Bandwidth Automatic Measurement System for Beam Patterns Induced by Ultrasonic Directive Loudspeaker Array 1 1 1,2 *1,3,4 鄭志強 陳昱吉 吳光鐘 李世光 Chih-Chiang Cheng1 1 1,2 *1,3,4 , Yu-Chi Chen , Kuang-Chong Wu , Chih-Kung Lee 摘要 本論文針對超聲波指向性喇叭陣列之聲學特性，建構一套高頻寬、高動態範 圍之自動檢測平台。超聲波指向性喇叭陣列之工作原理係以壓電陣列發射高聲壓 超聲波為載波之調變波，於空氣中傳遞時藉由空氣介質本身之非線性，將低頻可 聽聲波解調於超聲波的波束範圍中。從頻域上分析，此種聲波由高聲壓之超聲波 載波與旁波及低聲壓之低頻可聽聲波所組成。此高頻寬與高動態範圍的量測需求 限制了解調訊號的量測精準度。為了精確地研究此超聲波指向性喇叭陣列之聲學 表現，本論文以標準麥克風系統接收調變聲波，並利用低通濾波的方法將高聲壓 高頻載波衰減，以壓縮量測所需之動態範圍，提升量測之可靠度與精準度。同時， 以 1/3 八度音程來分析訊號，配合自動化儀器控制，達到同步量測超聲波指向性 喇叭陣列產生之超聲波與解調聲波波束。 關鍵詞 ：非線性解調，波束量測，指向性量測，高頻寬量測，大動態範圍量測 Abstract We developed an automated measurement platform possessing both high bandwidth and high dynamic range to investigate acoustic characteristic of an ultrasonic directive loudspeaker array. An ultrasonic directive loudspeaker works by an amplitude-modulated ultrasonic beam with high intensity reproduced by a piezoelectric ceramic based ultrasonic array and then demodulated as a highly directive audible beam by the inherently non-linearity