Типовая коммерческая параметрическая антенна дала 118 дБ ультразвука на 40 кГц на расстоянии 3,5 метра, минимум на 17 дБ выше рекомендации для населения, с которой её сравнивали (Dolder и др., Proceedings of ICA 2019). Тот же класс устройств может сжать слышимый звук в луч шириной всего 3 градуса (Pompei, JASA 1999), но превращает в слышимый звук, как правило, менее 0,15% своей ультразвуковой мощности (Li и др., JASA 2023), а его выход падает примерно на 12 дБ при каждом снижении частоты звука вдвое (Zhong, Kirby и Qiu, JASA 2020). Этот компромисс, узкий луч ценой большого количества неслышимой энергии, и определяет технологию. Мы свели данные из Journal of the Acoustical Society of America, APSIPA Transactions on Signal and Information Processing, Health Canada, ICNIRP, журналов MDPI Applied Sciences и Sensors, Nature Communications и документации производителей, которую помечаем как заявления производителей. О производственной стороне воздействия ультразвука см. нашу статистику воздействия промышленного ультразвукового шума.
Кратко (TL;DR)
- Статья Вестервельта 1963 года «Parametric Acoustic Array» имеет 812 цитирований в Crossref на октябрь 2026 года (метаданные Crossref для JASA, т. 35, 1963).
- Несущие частоты в рассмотренных здесь устройствах охватывают диапазон от 27 кГц до 90 кГц (Aoki, Kamakura и Kumamoto 1991; Ahn и др., Sensors 2019).
- Помпеи снизил искажения с уровня до 50% THD до 5%, сохранив луч в 3 градуса (JASA 1999).
- Ширина луча может удваиваться в жарком влажном климате по сравнению с холодным сухим (Shi, Kajikawa и Gan, APSIPA 2014).
- Слышимый выход падает примерно на 12 дБ при каждом снижении частоты звука вдвое (Zhong, Kirby и Qiu, JASA 2020).
- КПД преобразования ультразвука в звук, как правило, ниже 0,15% (Li и др., JASA 2023).
- Однополосная модуляция удерживала искажения ниже порога 5% (-26 дБ) во всём рабочем диапазоне, тогда как обычная двухполосная оставалась выше -20 дБ (San Martin и др., Applied Sciences 2020).
- Health Canada допускает 110 дБ в третьоктавных полосах от 25 до 50 кГц (Safety Code 24, 1991).
- Коммерческое устройство дало 118 дБ в полосе 40 кГц на расстоянии 3,5 м, превысив рекомендацию ICNIRP для населения минимум на 17 дБ (Dolder и др., ICA 2019).
- Девять слушателей, подвергавшихся ультразвуку 40 кГц до 120 дБ, не показали значимых изменений слуха по сравнению с контрольной группой (Carcagno и др., Acta Acustica 2019).
1. От теории 1963 года до звукового прожектора: как росла параметрическая антенна
Параметрическая антенна - это способ создавать звук с помощью звука. Вместо того чтобы напрямую двигать воздух на звуковых частотах, громкоговоритель излучает неслышимый ультразвуковой луч («несущую»), интенсивность которого формируется аудиосигналом. При столь высоких давлениях воздух отвечает не строго пропорционально (он «нелинеен»), поэтому по мере распространения луча небольшая часть ультразвука преобразуется обратно в слышимый звук, и этот процесс называется самодемодуляцией. Столб воздуха перед устройством ведёт себя как длинная невидимая решётка громкоговорителей, и именно это сохраняет слышимый звук узким.
Идея шла от теории (1963) к громкоговорителю (1983) 20 лет и ещё 17 лет до коммерческого продукта (2000, по данным производителя). Статья Вестервельта 1963 года остаётся опорной в этой области: 812 цитирований в Crossref, более чем вдвое больше, чем 287 цитирований статьи 1983 года о «звуковом прожекторе», впервые предложившей такой громкоговоритель (метаданные Crossref, прочитаны в октябре 2026 года). Holosonics, которая продаёт бренд Audio Spotlight, утверждает, что японские компании-производители электроники пробовали выпускать коммерческие версии и к концу 1980-х почти отказались от них; это собственная история компании, а не независимая запись.
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Оригинальная статья о параметрической акустической антенне | 1963, JASA, т. 35, с. 535 по 537; 812 цитирований в Crossref | Westervelt, JASA 1963 |
| Теория самодемодуляции модулированного ультразвукового луча | 1965 | Berktay 1965, как указано в Shi, Kajikawa и Gan, APSIPA 2014 |
| Первая опубликованная параметрическая антенна в воздухе | 1975, JASA, т. 57, с. 562 по 568; 112 цитирований в Crossref | Bennett и Blackstock, JASA 1975 |
| Первый параметрический громкоговоритель («звуковой прожектор») | 1983, JASA, т. 73, с. 1532 по 1536; 287 цитирований в Crossref | Yoneyama и др., JASA 1983 |
| Ранний исследовательский прототип: радиус излучателя и несущая | радиус 21 см, несущая 27 кГц | Aoki, Kamakura и Kumamoto, Electronics and Communications in Japan 1991 |
| Коммерческие системы Audio Spotlight применяются с | 2000 | История компании Holosonics (заявление производителя) |
| Новейшая рецензируемая разработка в этом обзоре | Опубликована 22 мая 2026 года, несущая 60 кГц, пластина 100 мм | Kim, Oh, Moon и Rho, Nature Communications 2026 |
Самые свежие доступные данные для исторических строк неизбежно старые: это основополагающие статьи. Число цитирований - срез Crossref на 27 октября 2026 года, и оно растёт каждый месяц.
2. Несущие частоты: от прототипов на 27 кГц до MEMS-антенн на 90 кГц
Несущая частота - это компромисс. Она должна лежать заметно выше верхней границы человеческого слуха: медианная верхняя граница слуха составляет 17,9 кГц для людей от 20 до 29 лет и падает до 12,8 кГц для людей от 70 до 79 лет (Lawton 2001, как сведено в AGNIR, Health Effects of Exposure to Ultrasound and Infrasound, 2010). Но воздух ослабляет звук примерно пропорционально квадрату частоты (Skinner, Groves и Hinders, Applied Acoustics 2019), а в отчёте AGNIR сказано, что ультразвук выше примерно 300 кГц практически не распространяется в воздухе. Поэтому пригодное окно узкое. 40 кГц - самая распространённая исследовательская несущая, а в статье Nature Communications 2026 года Murata MA40S4S, готовый элемент с фиксированной частотой 40 кГц, назван примером излучателей, применяемых в громкоговорителях-антеннах.
Повышение несущей уменьшает аппаратуру. На 100 кГц длина волны составляет всего 3,43 мм, что позволило корейской команде разместить 672 микромеханических преобразователя на излучающей площади 42 мм на 52 мм в прототипе размером с телефон (Ahn и др., Sensors 2019).
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Несущая раннего исследовательского параметрического громкоговорителя | 27 кГц | Aoki, Kamakura и Kumamoto 1991 |
| Несущая, использованная в примерах управления направленностью, с нижней и верхней боковыми полосами (дополнительные частоты, переносящие звук) | 40 кГц; нижняя боковая полоса от 39 до 28 кГц, верхняя боковая полоса от 41 до 52 кГц | Shi, Kajikawa и Gan, APSIPA 2014 |
| Два первичных тона в моделировании антенны ограниченной длины (радиус апертуры 0,3 м) | 47,5 кГц и 52,5 кГц | Skinner, Groves и Hinders, Applied Acoustics 2019 |
| Расчётная несущая параметрического громкоговорителя на метаматериале | 60 кГц | Kim и др., Nature Communications 2026 |
| Несущая, измеренная на параметрической панели 0,6 м на 0,6 м | 64 кГц | Zhong, Kirby и Qiu, JASA 2020 |
| Несущая, заявленная для плёночного преобразователя Holosonics AS-24iX | Около 60 кГц (заявление производителя) | Страница продукта Holosonics AS-24iX, 2026 |
| Измеренные резонансы MEMS-антенны, созданной для мобильных устройств | 83 кГц и 90 кГц | Ahn и др., Sensors 2019 |
| Частота, выше которой ультразвук фактически перестаёт распространяться в воздухе | Около 300 кГц | AGNIR RCE-14, 2010 |
Независимое измерение на 64 кГц и значение около 60 кГц в документации производителя согласуются, что говорит о том, что более крупные панели на плёночных преобразователях ушли выше классической точки 40 кГц. Те же антенны на 40 кГц - рабочая лошадка акустической левитации, о которой речь в нашей статистике акустической левитации.
3. Ширина луча и направленность: насколько узок прожектор?
Направленность - причина, по которой кто-то мирится с недостатками. Поскольку слышимый звук возникает вдоль ультразвукового луча, его ширина определяется главным образом ультразвуковой апертурой и длиной волны, а не гораздо более длинной звуковой волной. Диссертация Помпеи в MIT 2002 года описывает параметрическую антенну как обеспечивающую гораздо более высокую направленность, чем традиционные громкоговорители схожего размера, а обзор APSIPA добавляет, что она может передавать столь же узкий луч с меньшим возбуждающим блоком. Помпеи сообщил о ширине луча 3 градуса в 1999 году, и даже MEMS-антенна размером с ладонь удерживала ширину луча по половинной мощности (угол, в пределах которого уровень отличается от уровня на оси не более чем на 3 дБ) около 7 градусов на частотах от 5 до 10 кГц.
Для реальных помещений важны две оговорки. Ширина луча зависит от погоды: авторы APSIPA обнаружили, что она может удваиваться в жарком влажном климате по сравнению с холодным сухим, оставаясь почти постоянной при относительной влажности от 40% до 80%. И звук просачивается назад: у панели 0,6 м, измеренной Чжуном с коллегами, область позади устройства, где уровень на 315 Гц превышал 35 дБ, была примерно круглой с радиусом около 1,3 м.
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Ширина луча воздушной параметрической антенны с низкими искажениями | 3 градуса | Pompei, JASA 1999 |
| Ширина луча по половинной мощности MEMS-параметрической антенны на её несущих 83 и 90 кГц | Около 6 градусов | Ahn и др., Sensors 2019 |
| Ширина луча по половинной мощности той же антенны для слышимого звука на 5 кГц и на 10 кГц | 7,3 градуса и 7,1 градуса | Ahn и др., Sensors 2019 |
| Ширина луча между нулями (угол между первыми направлениями тишины) 8-канальной параметрической антенны на 40 кГц | 40 градусов | Shi, Kajikawa и Gan, APSIPA 2014 |
| Изменение ширины луча, жаркий влажный климат против холодного сухого | Может удвоиться | Shi, Kajikawa и Gan, APSIPA 2014 |
| Слышимый уровень на 315 Гц, 0,1 м позади панели против 1,0 м перед ней | 45 дБ против около 61,4 дБ | Zhong, Kirby и Qiu, JASA 2020 |
| Луч, заявленный для Holosonics AS-24iX | 5 градусов; 1,5 м на 1,5 м при типичном расстоянии прослушивания 2 м (заявление производителя) | Страница продукта Holosonics AS-24iX, 2026 |
Разница между уровнем спереди и сзади в строке Чжуна составляет около 16 дБ (61,4 минус 45), эту цифру сама статья не приводит. К строке о луче от производителя стоит относиться осторожно: полный конус в 5 градусов на расстоянии 2 м был бы шириной всего около 0,17 м (2 × 2 м × tg 2,5 градуса), так что цифры 5 градусов и 1,5 м на одной странице не могут описывать один и тот же край луча (см. примечание о данных).
4. Слышимый выход, спад на низких частотах и КПД преобразования
Физика, которая делает луч узким, лишает звук и низких частот. Теория и измерения сходятся на наклоне около 12 дБ на октаву: снизьте частоту звука вдвое, и вы потеряете примерно 12 дБ выхода, поэтому параметрические громкоговорители звучат тонко ниже нескольких сотен герц. Картина с эффективностью ещё суровее. Ли с коллегами рассчитали, что слышимая акустическая мощность растёт пропорционально квадрату частоты звука и размеру апертуры, падает с ростом ультразвуковой частоты, а КПД преобразования ультразвука в звук, как правило, ниже 0,15% в типичных конфигурациях (Li, Zhong, Jing и Lu, JASA 2023).
Поэтому в инженерных работах доминирует потребляемая мощность, а не громкость. Корейская MEMS-команда снизила потребление системы с 6,65 Вт до 3,25 Вт с помощью согласующей цепи, при том что для обычных параметрических громкоговорителей она указывает номинал от 65 до 100 Вт, и всё же получила лишь около 62 дБ слышимого звука на расстоянии 0,45 м.
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Измеренный рост слышимого выхода между 300 и 1 500 Гц (антенна 40 кГц) | Около 12 дБ на октаву | San Martin, Tello, Valencia и Marzo, Applied Sciences 2020 |
| Падение слышимого выхода при снижении частоты звука вдвое | 12 дБ | Zhong, Kirby и Qiu, JASA 2020 |
| КПД преобразования ультразвука в звук, типичные конфигурации | Как правило, ниже 0,15% | Li и др., JASA 2023 |
| Слышимый уровень (разностная частота) от ультразвуковой первичной волны 125 дБ, MEMS-антенна, 0,45 м | Около 62 дБ | Ahn и др., Sensors 2019 |
| Слышимый уровень у уха искусственной головы, параметрический громкоговоритель против обычного, настроенные для теста прослушивания | 72,3 дБА против 72,4 дБА | Lee, Shimomura и Katsuura, Journal of Physiological Anthropology 2012 |
| Слышимая полоса разработки на метаматериале 2026 года, рассчитанной на слушателя в 0,5 м | от 500 Гц до 10 кГц (четыре октавы) | Kim и др., Nature Communications 2026 |
| Максимальный уровень, заявленный для Holosonics AS-24iX | 95 дБ SPL на 1 кГц; максимальная потребляемая мощность 90 Вт (заявление производителя) | Страница продукта Holosonics AS-24iX, 2026 |
Авторы Nature Communications откровенно признают, что уровень их прототипа «относительно ограничен» по сравнению с обычными громкоговорителями, и объясняют это «изначально низкой эффективностью нелинейного преобразования». Более совершенные преобразователи не изменили лежащую в основе физику.
5. Гармонические искажения и предобработка: от 50% THD до однозначных значений
Самодемодуляция в воздухе сама по себе нелинейный процесс, поэтому подача на параметрическую антенну обычной амплитудной модуляции даёт самый громкий выход, но и сильную вторую гармонику. Инженеры борются с этим предобработкой звука перед модуляцией: берут из него квадратный корень (AM с квадратным корнем, SRAM), посылают только одну боковую полосу (однополосная AM, SSB) или применяют модифицированные схемы (MAM). Индекс модуляции, обозначаемый m, показывает, насколько глубоко звук изменяет несущую; более глубокая модуляция громче, но искажена сильнее. Помпеи показал в 1999 году, что чистая AM с узкополосными преобразователями давала до 50% суммарных гармонических искажений (THD), а предобработка вместе с широкополосными преобразователями снизила их до 5%.
Аппаратура по-прежнему ограничивает математику. Антенна из 49 преобразователей по 16 мм, протестированная в 2020 году, имела пик на 40,9 кГц с полосой по уровню -3 дБ всего 1,5 кГц, то есть узкое окно для дополнительных частот, которые схемы предобработки добавляют к несущей. Та же команда отметила, что уровни несущей выше 120 дБ обычны даже на расстоянии 2 м от таких антенн, чего достаточно для перегрузки обычных измерительных микрофонов; для сравнения с небольшими обычными динамиками см. нашу статистику искажений в динамиках смартфонов.
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| THD при чистой AM и узкополосных преобразователях против результата после предобработки звука и широкополосных преобразователей | До 50% против 5% | Pompei, JASA 1999 |
| Уровень искажений, считающийся в целом приемлемым для бытовой аппаратуры | Ниже -26 дБ (5%) | San Martin и др., Applied Sciences 2020 |
| Искажения при обычной двухполосной AM | Выше -20 дБ практически во всём диапазоне | San Martin и др., Applied Sciences 2020 |
| Однополосная AM (нижняя или верхняя боковая полоса) | Ниже порога -26 дБ во всём рабочем диапазоне | San Martin и др., Applied Sciences 2020 |
| Слышимый уровень, уступаемый рекомендуемой схемой (модифицированная AM 1, m = 0,6) | 2 дБ | San Martin и др., Applied Sciences 2020 |
| Остаточные искажения в полосе после рекурсивной эквализации, в моделировании | -70 дБ или ниже | Lee и Gan, IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing 2006 |
Единого победителя нет. В исследовании 2020 года однополосные схемы показали наименьшие гармонические искажения, но наихудшие интермодуляционные (искажения, возникающие при смешении двух тонов), тогда как AM с квадратным корнем и модифицированная AM лучше всего проявили себя по интермодуляции. Гармоники выше второй были пренебрежимо малы во всех схемах. Самые свежие доступные данные по значениям 50% и 5%: Pompei, JASA 1999.
6. Пределы воздействия воздушного ультразвука: что допускают рекомендации
Параметрический громкоговоритель работает только при интенсивном ультразвуке, поэтому правила воздействия значат для него больше, чем для любого обычного громкоговорителя. Пределы задаются для каждой третьоктавной полосы, участка спектра шириной в треть октавы, названного по центральной частоте. Бросается в глаза обрыв между 20 и 25 кГц: Health Canada допускает 75 дБ в полосе 20 кГц, но 110 дБ начиная с 25 кГц, а в её таблице отмечено, что субъективные эффекты могут возникать немедленно, поэтому пределы не зависят от времени воздействия (Health Canada, Safety Code 24, 1991).
Эти цифры старые и слабо обоснованы, и преемники их авторов говорят об этом прямо. В пересмотре 2024 года ICNIRP пришла к выводу, что пределы IRPA 1984 года опираются на ограниченные данные и могут быть как завышены, так и занижены, но формальный пересмотр должен дождаться новых исследований (заявление ICNIRP о воздушном ультразвуке, 2024).
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Канадский предел, третьоктавные полосы 16 кГц и 20 кГц | 75 дБ | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Канадский предел, третьоктавные полосы 25, 31,5, 40 и 50 кГц | 110 дБ | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Канадский предел общего уровня звукового давления для других частей тела при ношении средств защиты слуха | 137 дБ | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Предел IRPA 1984 для населения, полоса 20 кГц | 70 дБ (на 5 дБ ниже профессиональных 75 дБ) | Заявление ICNIRP 2024 |
| Предел IRPA 1984 для населения, полоса 25 кГц и выше | на 10 дБ ниже профессиональных 110 дБ (100 дБ) | Заявление ICNIRP 2024 |
| Допуск IRPA для профессионального воздействия короче 1 часа | +9 дБ (по заявлению ICNIRP, не имеет обоснования) | Заявление ICNIRP 2024 |
| Ультразвуковые уровни, для которых не доказано вызывающее потерю слуха действие | Ниже 120 дБ | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Уровень, выше которого у людей возникают острые вредные эффекты | Приблизительно 155 дБ | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
Рекомендации OSHA, действовавшие с 2004 года, допускали дополнительные 30 дБ к максимально допустимым уровням; с тех пор от них отказались (Acoustics Today, осень 2020, Exposure to Ultrasound in Air). Самые свежие доступные данные: Health Canada Safety Code 24, 1991, и временные рекомендации IRPA, 1984, в редакции пересмотра ICNIRP 2024 года.
7. Измеренные уровни воздействия и исследования на людях вблизи ультразвуковых лучей
Опубликованный лабораторный аудит коммерческой параметрической антенны не успокаивает. Измеряя на оси на расстоянии 3,5 м в безэховой камере (помещении без эха; см. нашу статистику испытаний в безэховой камере), Долдер с коллегами получили 118 дБ в полосе 40 кГц, выше любой из рекомендаций, с которыми сравнивали. Снижение усиления уменьшило слышимый выход с коррекцией A на 10 дБ, но сигнал накачки 40 кГц всего на 1 дБ, так что луч, звучащий тише, не обязательно означает меньшее воздействие ультразвука (Dolder и др., ICA 2019).
Данных о людях мало, и в основном они нулевые. В исследовании 2019 года одно ухо у девяти молодых слушателей подвергали ультразвуку 40 кГц до 120 дБ и не нашли значимых функциональных изменений по сравнению с девятью контрольными участниками (Carcagno, Di Battista и Plack, Acta Acustica united with Acustica 2019), а физиологическое исследование девяти испытуемых на расстоянии 0,3 м и 1,0 м от параметрического громкоговорителя на 40 кГц не выявило значимого отличия от обычного громкоговорителя. Слуховая чувствительность остаётся неизвестной величиной: ICNIRP отмечает, что у 40% протестированных детей пороги были ниже 100 дБ на 26 кГц.
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Ультразвук в полосе 40 кГц на расстоянии 3,5 м от коммерческой параметрической антенны, высокое усиление против низкого | 118 дБ против 117 дБ | Dolder и др., ICA 2019 |
| Превышение рекомендации ICNIRP для населения на 40 кГц | Минимум 17 дБ (18 дБ при высоком усилении) | Dolder и др., ICA 2019 |
| Превышение профессиональных значений ICNIRP и значений на основе OSHA на 40 кГц, высокое усиление | 8 дБ и 3 дБ | Dolder и др., ICA 2019 |
| Ультразвук от антенн тактильной обратной связи на частоте около 40 кГц, на расстоянии 60 см и 20 см (для сравнения) | 125 дБ и 155 дБ | Battista 2019 и Lieber и др. 2019, как сведено в Acoustics Today, осень 2020 |
| Источники, измеренные в обследовании воздействия на население; уровень сушилки для рук на 40 кГц | 16 источников; 84 дБ | Fletcher и др., JASA 2018 |
| Дизайн исследования воздействия: амплитудно-модулированный тон 40 кГц, уровни и продолжительность | 105, 110, 115 и 120 дБ, 10 минут на каждый уровень; 9 подвергавшихся воздействию против 9 контрольных; значимых изменений нет | Carcagno и др., Acta Acustica 2019 |
| Физиологическое исследование вблизи параметрического громкоговорителя на 40 кГц: испытуемые и расстояния | 9 испытуемых на 0,3 м и 1,0 м; значимого отличия от обычного громкоговорителя нет | Lee, Shimomura и Katsuura 2012 |
| Пороги слышимости ультразвука, приведённые ICNIRP | 88 дБ или выше на 24 кГц; 3 из 32 ушей ниже 100 дБ на 28 кГц; 40% детей ниже 100 дБ на 26 кГц | Заявление ICNIRP 2024 |
Тест Долдера охватывает одно типовое устройство в лабораторных условиях; он не устанавливает, что получает слушатель у музейной экспозиции. В отчёте AGNIR более широкий пробел назван прямо: воздействие ультразвука на людей плохо количественно оценено, за исключением медицинских устройств. Самые свежие доступные данные: Dolder и др., 2019, и Carcagno и др., 2019.
Итоги: параметрические акустические антенны в цифрах
| Показатель | Значение | Источник |
|---|---|---|
| Цитирования в Crossref статьи Вестервельта 1963 года о параметрической антенне | 812 | Crossref, JASA 1963 |
| Первая статья о параметрическом громкоговорителе («звуковой прожектор») | 1983 | Yoneyama и др., JASA 1983 |
| Диапазон несущих частот в рассмотренных здесь устройствах | от 27 кГц до 90 кГц | Aoki и др. 1991; Ahn и др., Sensors 2019 |
| Несущая, измеренная на панели 0,6 м на 0,6 м | 64 кГц | Zhong, Kirby и Qiu, JASA 2020 |
| Ширина луча параметрической антенны с низкими искажениями | 3 градуса | Pompei, JASA 1999 |
| Ширина луча между нулями 8-канальной параметрической антенны на 40 кГц | 40 градусов | Shi, Kajikawa и Gan, APSIPA 2014 |
| Изменение ширины луча, жарко и влажно против холодно и сухо | Может удвоиться | Shi, Kajikawa и Gan, APSIPA 2014 |
| Потеря слышимого выхода при каждом снижении частоты звука вдвое | Около 12 дБ | Zhong, Kirby и Qiu, JASA 2020 |
| КПД преобразования ультразвука в звук | Как правило, ниже 0,15% | Li и др., JASA 2023 |
| Слышимый уровень от первичной волны 125 дБ на расстоянии 0,45 м | Около 62 дБ | Ahn и др., Sensors 2019 |
| THD при чистой AM и узкополосных преобразователях против результата после предобработки | До 50% против 5% | Pompei, JASA 1999 |
| Искажения при обычной двухполосной AM | Выше -20 дБ | San Martin и др., Applied Sciences 2020 |
| Слышимая полоса параметрического громкоговорителя на метаматериале 2026 года | от 500 Гц до 10 кГц | Kim и др., Nature Communications 2026 |
| Канадский предел, полосы от 25 до 50 кГц | 110 дБ | Health Canada Safety Code 24, 1991 |
| Предел IRPA для населения, полоса 20 кГц | 70 дБ | Заявление ICNIRP 2024 |
| Измеренный ультразвук в полосе 40 кГц на расстоянии 3,5 м от коммерческого устройства; превышение рекомендации ICNIRP для населения | 118 дБ; минимум 17 дБ | Dolder и др., ICA 2019 |
| Наивысший уровень воздействия в контролируемом исследовании слуха на 40 кГц (значимых изменений нет) | 120 дБ | Carcagno и др., Acta Acustica 2019 |
Методология и источники
Мы выполнили 15 целевых поисковых запросов и напрямую прочитали первичные статьи, стандарты и документы ведомств через страницы издателей, PubMed Central, институциональные репозитории и сервисы метаданных Crossref и OpenAlex. Каждая приведённая выше цифра была прочитана в источнике в ходе исследования для этого обновления. Цифры производителей помечены как заявления производителей и составляют меньшинство в каждом разделе.
- Westervelt, “Parametric Acoustic Array”, JASA 1963 и Yoneyama и др., “The audio spotlight”, JASA 1983: основополагающие статьи; число цитирований по метаданным Crossref (Bennett и Blackstock, JASA 1975, также из Crossref).
- Shi, Kajikawa и Gan, “An overview of directivity control methods of the parametric array loudspeaker”, APSIPA Transactions on Signal and Information Processing 2014
- Pompei, “Beams of sound: A low-distortion airborne parametric array”, JASA 1999; аннотация диссертации Помпеи в MIT 2002 года для сравнения направленности.
- Li, Zhong, Jing и Lu, “A note on the audio sound power generated by a parametric array loudspeaker”, JASA 2023
- Zhong, Kirby и Qiu, “A non-paraxial model for the audio sound behind a non-baffled parametric array loudspeaker”, JASA 2020
- San Martin, Tello, Valencia и Marzo, “Experimental Evaluation of Distortion in Amplitude Modulation Techniques for Parametric Loudspeakers”, Applied Sciences 2020
- Ahn и др., “A Critical Step to Using a Parametric Array Loudspeaker in Mobile Devices”, Sensors 2019
- Kim, Oh, Moon и Rho, “Dual-domain metamaterials co-integrated with a compact ultrasonic transducer for highly directional audio generation”, Nature Communications 2026
- Skinner, Groves и Hinders, “Demonstration of a length limited parametric array”, Applied Acoustics 2019
- Aoki, Kamakura и Kumamoto, Electronics and Communications in Japan 1991, и Lee и Gan, IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing 2006 (аннотация и библиографические метаданные через Crossref и OpenAlex).
- Lee, Shimomura и Katsuura, “Physiological responses at short distances from a parametric speaker”, Journal of Physiological Anthropology 2012
- Dolder, Fletcher, Lloyd Jones, Lineton и Leighton, “Exposure levels for parametric arrays in light of guideline ambiguities”, Proceedings of ICA 2019
- Fletcher и др., “Public exposure to ultrasound and very high-frequency sound in air”, JASA 2018
- Carcagno, Di Battista и Plack, Acta Acustica united with Acustica 2019
- Health Canada, Safety Code 24: Guidelines for the Safe Use of Ultrasound, Part II, 1991
- ICNIRP, Validity of the 1984 Interim Guidelines on Airborne Ultrasound and Gaps in the Current Knowledge, Health Physics 2024
- UK Advisory Group on Non-ionising Radiation, RCE-14, Health Effects of Exposure to Ultrasound and Infrasound, 2010
- Acoustics Today, осень 2020, таблица воздействия, воспроизведённая по Leighton и др.
- Holosonics, страница продукта AS-24iX и история компании, 2026: только заявления производителя.
- Наблюдение по данным: на странице Holosonics указаны и луч 5 градусов, и покрытие 1,5 м на 1,5 м на расстоянии 2 м; полный угол 5 градусов покрыл бы на таком расстоянии лишь около 0,17 м (2 × 2 м × tg 2,5 градуса), поэтому эти две цифры, вероятно, используют разные края или определения, а Skinner и др. приводят отдельное заявление Holosonics о ширине луча около 2 м на расстоянии 4 м. В аннотации Ahn и др. луч на 83 кГц назван волной разностной частоты, тогда как в разделе результатов 83 и 90 кГц рассматриваются как первичные; мы приводим их как несущие. В аннотации Carcagno и др. упомянута общая продолжительность 50 секунд, противоречащая 10 минутам на каждый уровень, поэтому мы приводим только значение для уровня. Значение IRPA для населения 100 дБ для 25 кГц и выше следует формулировке ICNIRP «на 10 дБ ниже профессионального» и совпадает со 100 дБ, которые Dolder и др. сводят для полос 25, 31,5 и 40 кГц. Уровни на 315 Гц спереди и сзади у Zhong и др. взяты из их рисунков моделирования и измерений для одной панели и могут не обобщаться. Ни один прочитанный нами источник не привёл коэффициенты поглощения в воздухе для 40-64 кГц, поэтому этот обзор их опускает. Большинство данных о воздействии относится к 1991-2019 годам; ICNIRP заявила в 2024 году, что её рекомендации пока нельзя формально пересмотреть, поэтому новые пределы изменили бы разделы 6 и 7.
Последнее обновление: 27 октября 2026 года. Мы обновляем этот обзор ежеквартально, и следующее обновление ожидается, когда ICNIRP опубликует очередное руководство по воздушному ультразвуку или появятся новые измерения коммерческих параметрических громкоговорителей в JASA.