用参数扬声器测量多孔材料的声阻抗: 声子晶体的和相消法

在自由场或原位测量建筑材料的声学特性时，目标材料周围的反射和样品边缘的衍射通常会导致明显的测量误差。为克服这一问题，提出一种使用参数扬声器测量声学特性的方法。基于高压超声的非线性而具备良好的指向性，这一方法会通过将声音聚焦在狭窄的空间范围来减少不必要的干扰声波。然而，这样的超强超声波在麦克风表面上会造成声音失真，也会增大测量误差。当使用参量扬声器进行声学测量时，必须通过减小目标和接收点附近的超声来防止传声器膜上的声音失真，而超声压必须很大才能沿传播轴产生可听见的声音。在本文实验研究中，通过以下两种策略以减少这种测量误差：“声子晶体进行声波滤波”和“超声波的相抵消”。

声子晶体进行声波滤波：该方法基于物理带隙滤波器的使用，该物理带隙滤波器仅反射具有特定频率范围的声音，并传输其余的声音。声子晶体具有周期性结构（如图1所示）。通过声子晶体传输后，超声被抑制并且不产生可听见的声音，从而达到滤波的效果。

超声波的相抵消：这种方法是Kamakura和其合作者提出的，圆形参量扬声器的内部和外部发射器发射180°超声域中的相位差信号。因此，超声波在传播轴上被抵消，而可听见的声音具有与同相驱动几乎相同的声压。如图2所示为本文使用的参数扬声器驱动系统。

图1 声子晶体排序，声子晶体滤波器及其频谱特性

图2 参数扬声器驱动系统正面（左）和 驱动系统流程（右）