上海大学生创新活动计划项目创新训练类申请书初定版模板范本.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362203199511060430院系信息科学技术学院年级2013级专业通信工程联系电话[phone]手机[e-mail]入
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绩课程名称学分成绩模拟电子线路292高等数学（一）589高等数学（二）583计算机应用基础282电路分析基础及实验378信息与通信导论171数字逻辑电路及实验3。583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或新实验开发
□基础性研究□应用性研究
□社会调研项目选题来源□自主立题□教师科研课题的子项目项目学科类别应用声学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，在家庭或者校园甚至博物馆中，不同区域不同声音的需求也比以前多了许多.家中的孩子希望音乐只在自己的房间里响起，而不会影响到父母的不满；校园里学生希望视频或者音乐只放映在自己的区域里,从而摆脱耳机的束缚，又不会影响到舍友的学习;博物馆里希望在不同的展品旁边游客可以听到不同的讲解而声音互不影响。因而，具有指向性或者区域性的声波设备研究意义重大。
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，从而实现了可听声波的定向传播.同时，由于超声波在空气中衰减十分迅速，因而通过合理的调制，可以实现可听声波在某个区域内的传播。
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David等人进行试验,他们对发射机进行修改并采用了一个非声频范围的声源，并得到了可听声波，说明在空气中声波也是非线性传播的。该实验暗示有可能通过超声波在空气中产生声波束。
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.例如应用于飞机、汽车座舱，可以使乘客不用带耳机就听到自己想听的声音；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;在博物馆的展品面前可以只听见该展品的有关知识介绍，而不会有其他介绍声音在耳边干扰。
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使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