在自由場或原位測量建筑材料的聲學(xué)特性時，目標材料周圍的反射和樣品邊緣的衍射通常會導(dǎo)致明顯的測量誤差。為克服這一問題，提出一種使用參數(shù)揚聲器測量聲學(xué)特性的方法?；诟邏撼暤姆蔷€性而具備良好的指向性，這一方法會通過將聲音聚焦在狹窄的空間范圍來減少不必要的干擾聲波。然而，這樣的超強超聲波在麥克風(fēng)表面上會造成聲音失真，也會增大測量誤差。當使用參量揚聲器進行聲學(xué)測量時，必須通過減小目標和接收點附近的超聲來防止傳聲器膜上的聲音失真，而超聲壓必須很大才能沿傳播軸產(chǎn)生可聽見的聲音。在本文實驗研究中，通過以下兩種策略以減少這種測量誤差：“聲子晶體進行聲波濾波”和“超聲波的相抵消”。

聲子晶體進行聲波濾波：該方法基于物理帶隙濾波器的使用，該物理帶隙濾波器僅反射具有特定頻率范圍的聲音，并傳輸其余的聲音。聲子晶體具有周期性結(jié)構(gòu)（如圖1所示）。通過聲子晶體傳輸后，超聲被抑制并且不產(chǎn)生可聽見的聲音，從而達到濾波的效果。

超聲波的相抵消：這種方法是Kamakura和其合作者提出的，圓形參量揚聲器的內(nèi)部和外部發(fā)射器發(fā)射180°超聲域中的相位差信號。因此，超聲波在傳播軸上被抵消，而可聽見的聲音具有與同相驅(qū)動幾乎相同的聲壓。如圖2所示為本文使用的參數(shù)揚聲器驅(qū)動系統(tǒng)。

圖1 聲子晶體排序，聲子晶體濾波器及其頻譜特性

圖2 參數(shù)揚聲器驅(qū)動系統(tǒng)正面（左）和 驅(qū)動系統(tǒng)流程（右）

研究結(jié)果表明，參數(shù)揚聲器的超指向性可以減少樣品邊緣的衍射和周圍環(huán)境的不良反射。在基于脈沖響應(yīng)的測量中，能夠區(qū)分主信號與干擾聲波是一個很大的優(yōu)勢。參數(shù)揚聲器用于聲學(xué)實驗相關(guān)測試的典型問題在于由聲音失真引起的測量誤差，即通過聲子晶體的聲波濾波和相抵消法可以降低測量誤差。兩者都可以通過消除聲音失真來提高800Hz以上頻率的測量精度。但是，在建筑領(lǐng)域中，通常會期望以較低的頻率進行精確的測量。接下來的研究會集中評估在低于800Hz的頻率下，本文所提出的測量方法的測量精度。

資料來源：Sugahara et al (2019) – Applied Acoustics Journal, pp54-62.