[发明专利]一种点声源发声装置及发声方法

说明书

本发明公开了一种点声源发声装置及发声方法，包括激光发生器、设于激光发生器的激光出射口的脉冲激光头、位于脉冲激光头射出的脉冲激光的光路上的激光聚焦透镜，通过聚焦脉冲激光形成能够击穿空气的光斑，光斑的光强大于等离子体生产的光强阈值，空气被击穿的同时产生具有快速膨胀特性的等离子体小爆炸，膨胀的等离子体产生一个具有短而高的峰值的压力脉冲，该压力脉冲的频率能够超过100kHz，在击穿点附近，该压力脉冲作为非线性超音速冲击波传播，冲击波的传播速度由击穿空气时释放的能量决定；对于mJ能量范围的激光脉冲能量，该冲击波迅速衰减为声波，以得到具有足够声压、具备空间全指向性的点声源，该点声源是可重复的。

技术领域

本发明涉及一种点声源发声装置及发声方法。

背景技术

在进行混响室的混响时间测量和传声器阵列的点声源定位等声学测试时，通常希望获得理想的声学系统脉冲响应。但理想的声学系统脉冲响应只有当声源和接收传感器具有点状和功能响应时才能实现。对于接收传感器来说，具备点状功能响应特征是比较容易实现的，但是真正意义上的点声源却难以获取。

在实际应用中，点声源通常通过忽略声源的大小并假设声源具有足够的全指向性来近似。但实际上，大多数信号源并不具有足够的全指向性，因此对系统的脉冲响应会产生不准确的估计。例如，球形扬声器或点声源扬声器（如专利CN201710336415、CN201520459044、CN200920133673等）通常被认为是点状的，但它们在高频段是具有指向性的，并且还具有相当大的尺寸。在测试中经常被使用的电火花虽然很小，但它们不可重复特征同时具有定向辐射模式。目前还没有一种真正的可用于声学测量和校准的空间无指向性并且物理尺寸极小可近似为空间点的点声源发声方法及发声装置。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种点声源发声装置，能够得到具有足够声压、具备空间全指向性、可重复的点声源。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种点声源发声装置，包括激光发生器、设于所述激光发生器的激光出射口的脉冲激光头、位于所述脉冲激光头射出的脉冲激光的光路上的激光聚焦透镜，所述激光聚焦透镜，用于聚焦所述脉冲激光以产生用于击穿空气的光斑，所述光斑的光强大于等离子体生产的光强阈值，点声源位于所述光斑处。

优选地，所述点声源发声装置还包括位于所述脉冲激光的光路上的激光谱线反射镜，所述激光谱线反射镜，用于对所述脉冲激光的光路进行调节。

优选地，所述脉冲激光的波长1064/532nm，脉冲宽度4-8ns，激光脉冲能量300-1000mJ/次，重复频率20-100Hz。

优选地，所述激光聚焦透镜的焦距70-120mm。

优选地，所述脉冲激光的光束半径5-10mm，激光光束发散角为4mrad，所述光斑直径小于2500nm。

本发明的第二个目的是提供一种点声源发声方法，能够得到具有足够声压、具备空间全指向性、可重复的点声源。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种点声源发声方法，将激光发生器发出的激光通过脉冲激光头后得到脉冲激光；将所述脉冲激光通过激光聚焦透镜后得到能够击穿空气的光斑，所述光斑的光强大于等离子体生产的光强阈值，在光斑处产生点声源。

优选地，设置激光谱线反射镜对所述脉冲激光的光路进行调节。

优选地，所述脉冲激光的参数波长1064/532nm，脉冲宽度4-8ns，激光脉冲能量300-1000mJ/次，重复频率20-100Hz。

优选地，所述激光聚焦透镜的焦距70-120mm。