声定向聚能系统性能测试研究

    摘 要：声定向聚能系统是未来重要的反恐防暴非致命武器之一，系统的再现声频信号的频率特性、系统的指向性、系统远场声压级是重要指标，通过测声定向聚能系统性能基本达到理想要求，并分析了误差原因。

    ０　引　　言

    近年来，伴随着声学理论的快速发展，声频定向技术发展迅速。它不同于超声波的发射，而是将人们可听频率范围内的声波汇聚成束发射出去，使可听声具有方向性，能够完全控制声音传播位置和分布，有着广泛的应用前景。

    目前国外对这项技术已经进行了深入的研究，并制作了相应的声频定向扬声器和军用声武器系统。声武器是指各种声波和声音发生装置，主要包括非致命次声武器、非致命强噪声武器和非致命超声武器［１］。声武器可产生并能定向发射声波，使人员丧失意识，失去能力，在极近的距离内甚至能破坏人体内脏器官［２］。已有研究表明，利用声频定向技术发射的声波在声压级超过１１８ｄＢ时就能使人明显感到焦躁、不舒服，站在这种声音下超过１０或者１２ｓ就会出现呕吐，如果反复地发射这种声束可使听者的耳朵不能真正恢复，并且不能振作精神而一直保持这种状态［３］。

    随着恐怖活动的多样化和恐怖手段的高科技化，我军现有反恐防暴武器装备序列尚不能完全满足未来多种反恐防暴行动的需要。反恐防暴的武器多属于致命性和硬杀伤性武器，而非致命性和软杀伤性武器较少［４－５］。由于恐怖活动多发生在人口密集的地方，使用致命性和硬杀伤性武器会对无辜人群造成伤害［６］。

    １　声定向聚能系统的总体构成

    设计了１套声定向聚能系统，该系统由４部分组成，如图１所地。

    １）信号发生模块　该模块主要由电源、载波信号发生器以及声频信号发生器组成，用以产生基于调幅技术的调制（差频）和载波（基频）声信号。

    ２）信号处理模块　该模块主要包括载波调制２部分，用来进行信号的调幅调制。

    ３）信号放大模块　该模块主要是通过功率放大器对调制的声波信号进行放大。

    ４）声发射模块　该模块通过钹式换能器阵列将放大了的调制信号发射到空气中，然后利用调制信号在空气中的非线性作用自解调出高度定向的可听声信号。

    ２　系统性能的测试

    ２．１　测试目的

    对于声定向聚能系统来说，系统的指向性、远场声频信号的强度以及整个系统的合理性都需要通过实验来测试验证，通过实验可以更好地为仿真提供可以参考的数据，进一步优化系统设计，为新型声束武器研究提供强有力的依据。针对所设计的声定向聚能系统，主要从以下几方面进行了测试：