探索定向聲技術,清聽聲學“安靜操場”意外變身為聲學實踐課堂!
日期:2025-10-20 16:33:34 發布者:本站
“我來設計一個表格,這樣數據匯總更清楚。”
“我們可以把測量過程簡圖畫下來,在不同點位標出分貝數據~”
“我發現正對喇叭的位置聲音最響.....”
“我們組在喇叭后方也測了,聲音明顯降很多!”
手拿分貝儀、拉直卷尺、調整角度……每一位同學都沉浸其中,認真完成自己的分工任務。這不是在實驗室,也不是在科技館,而是在蘇州市楊嘉墀實驗學校的操場上,圍繞清聽聲學的“安靜操場系統”展開的一堂別開生面的物理聲學探索課。

這堂設在戶外的物理聲學課,竟意外地成為學生們最期待的課程之一,它打破傳統實驗室邊界,將整個操場變為一個巨大的聲學實驗室,在這里,知識不再是書本上抽象的公式和定律,而是變成可以親手測量、親耳聆聽、親身感知的奇妙現象。
從現象到原理:一場關于聲音的探索
與傳統廣播聲音向四面八方傳播不同,楊嘉墀實驗學校的同學們通過親手測量發現,操場廣播的聲音仿佛被“約束”在了特定區域。

“沿著扇形路線測量,數據由小變大再變小......”
“一旦走到設備后方,音量就急劇衰減!”
面對這些與傳統認知截然不同的測量數據,學生們的好奇心被徹底點燃,“為什么聲音不會到處跑?”“是不是有什么我們看不到的聲音屏障?”
在一輪又一輪討論分析后,最終聚焦到一個關鍵問題:究竟是什么技術,讓聲音如此“守規矩”?

這一切的奧秘,都來自于創新的“定向聲技術”,這項顛覆性聲學技術徹底改變聲音的傳播方式。
通俗來說,傳統廣播就像一只普通的燈泡,光線(聲音)向四周均勻發散;而定向聲技術更像是一只手電筒,能將聲音像光束一樣,精準“投射”到目標區域,有效避免對周邊環境造成干擾。
技術深入:定向聲是如何實現的?
定向聲技術的核心價值,在于它能在開放空間中,創造出一個個獨立的、互不干擾的“聲音氣泡”(Sound Bubble),它通常通過特殊的聲學結構或揚聲器陣列,實現對聲波的相位和波束成形管理。
我們常把傳統揚聲器和定向聲技術比成燈泡和手電筒,其實,定向聲技術運用“參量陣”的先進原理,其核心過程可以分為三步:
搭載:首先,我們將人耳能聽到的普通聲波(可聽聲),像搭載快遞一樣,裝載到一束人耳聽不見的、頻率很高的超聲波上,超聲波本身具有方向性好、易控制的特性,就像一列在軌道上精準行駛的高速列車;
定向發射:接著,這列搭載了聲音信號的“超聲波列車”被定向發射到空氣中,由于超聲波指向性極強,這束聲波會像激光一樣,朝著預設方向筆直傳播,而不會擴散到周圍區域;
空中解碼:當這束特殊的超聲波在空氣中傳播時,空氣自身會扮演一個“解碼器”的角色,通過其物理特性(自解調效應),自動將搭載在超聲波上的可聽聲信號解析并釋放出來。

于是,最終的結果就是,清晰的聲音仿佛“憑空”出現在設定的目標區域內,而一旦走出這個區域,聲音就迅速減弱消失, 這就實現了聲音“指哪打哪”,讓聲音在特定區域內清晰可聞,同時最大限度地減少對周邊環境的干擾。
從操場到未來:定向聲技術的廣闊天地
當然,定向聲技術的應用遠不止于校園廣播。
博物館、展覽館:為特定展區提供語音講解,不同展位解說聲互不干擾,營造安靜的觀展環境。
商業展示:讓廣告信息精準傳遞給特定位置的顧客,避免公共場合的噪音污染。
交通樞紐:實現信息對特定人群、特定區域的定向播報,提升通知效率。
辦公空間:在開放辦公區創造獨立的聲音空間,保護談話私密性。

由此可見,定向聲技術的意義已超越單純的聲音控制,它為我們提供了一種全新的解決方案,能夠在復雜的公共空間中,為特定區域精準創造獨立的聲音環境,從而實現“聲音秩序”,讓信息的有效傳遞與環境的安靜體驗不再相互沖突。
在楊嘉墀實驗學校,定向聲技術不僅優化了校園聲環境,更重要的是點燃學生對科學的好奇與熱情,當抽象的物理定律以直觀、生動的方式呈現,這便是科技與教育融合最美的樣子:最好的課堂,不止在課本里,更在于每一次真實的探索與發現中!
清聽聲學作為中國科學院聲學研究所產業化平臺,已用10年時間,在定向聲技術專利、產業協同、場景深耕等維度構筑了無法復制的競爭壁壘,我們正致力于將這項技術深度融入更廣闊的領域,持續開拓應用邊界,為生活和社會創造真實價值。