这个事比较蹊跷,在我刚看到新闻的时候也对这个东西很感兴趣。但是当时几乎没有任何关于这个远程定向强声扩音系统的中文搜索结果,而原新闻也没有给出这个系统具体的厂家和型号。
所以看到这个问题以后我就去国外的网站查了下,找到了本文讲解的定向喇叭的工作原理。就翻译总结发在了知乎,@赵晗后来指出,这个叫弗雷效应。
这里郑重指出,陈升的答案才是这个新闻里用到的设备。
到本次编辑的时候,网上已经有大量对应"远程定向强声扩音系统"的搜索条目。很多博客和广告都分析了这个系统。大家可以自行搜索。
本文介绍的仅仅是利用超声波特性的定向喇叭,后面附上更详细的链接,感兴趣的朋友可以去看看:
这个系统利用的基本原理就是将声音调制到超声波上,然后利用超声波的频率特性将发射方向性提高。
所谓的定向,实际上是声音的方向性,声音是机械波,也是波的一种,所以也满足衍射定律,所以这里用水波的图片来表达一下声音的方向性是如何产生的:
这是水波通过一个窄缝时的情景
这是水波通过一个宽缝的情景
可以明显的看到,水波在通过宽缝的时候有更好的方向性。
反过来,看看通过同样大小缝隙的不同波长的水波:
途中A的频率最低,C的频率最高。
这样我们就得到结论:想要机械波的方向性更好,就需要频率更高。
而人耳能听到的声音范围是:20Hz到20KHz,这个频率是很难调制方向的。但是超声波可以,所以只要将声波调制到超声波频带就可以进行定向发射
图中左上绿色波就是发射的音乐波形,下面蓝色波维频率较高的超声波形,将两信号相乘进行发送就得到了调制信号。
但是人耳又是如何听到被调制的超声波的呢?
因为声音在空气介质以及人的皮肤骨骼中的传播可以看作是通过一个非线性系统,在通过非线性系统后会产生新的频率。
人耳则相当于只能接收20Hz到20KHz频率的滤波器,只接受了音乐的频率部分,这样就重新听到了声音。
补一个系统图吧:(不好意思图太丑了)
英文介绍:
Silent Sound视频介绍(需要翻墙):
http://www. youtube.com/watch? v=8wJ5Eff7hx0中文介绍:
http:// blog.yam.com/tjc6030/ar ticle/9595521