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传统的扬声器和声系统研究在声源位置和分布控制方面关注较少。使用指向性声场就可以解决声源分布控制的问题。目前使用的三种产生指向性声场的方法即扬声器阵列，聚音亭和参量阵都存在着各自的缺点和不足。本文使用多波束声场建立指向性局部声场。在描述波束间非线性作用的通用模型和无偏置模型的基础上，着重使用高斯束展开法对偏置模型进行了理论分析，在此基础上，用实验验证了多波束声场产生的局部指向性声场效果，实验和理论取得了良好的一致性。本文还考虑了实际应用环境中多波束声场遇到障碍物的情况，并以无限长刚性圆柱为例，给出了XOZ平面斜入射情况下的理论分析结果。
本文的主要创新之处为：
(1)将高斯束展开法成功应用于多波束声场的理论分析研究，该算法使得理论结果简单明了，仿真计算迅速又能保持精度；在此基础上，考虑了实际环境中加入声吸收后各个主要参数如和差频频率，偏置距离，交叉角度对形成的声场分布的影响，为多波束声场的设计打下理论基础。(2)使用自制的两个超声波换能器阵列对多波束声场进行了实验分析，部分实验结果与理论计算结果进行了对比，同时考虑了差频声场随差频频率大小的变化情况。多波束声场实验不仅验证了理论的正确性，并且为实际产生多波束声场提供了一定的指导意义。(3)针对实际应用环境中存在物体会对多波束声场产生影响的问题，给出了XOZ平面斜入射情况下的多波束声场的理论分析结果，考虑了主要参数如差频频率，声源到圆柱中心距离，障碍物尺寸和入射角度等对形成的声场的影响，这就为实际应用多波束指向性声场提供了理论依据。
论文的研究成功完善了多波束声场的理论计算和实验设计，对于多波束指向性声场的实际产生和应用具有重要的指导意义。