สถิติอาร์เรย์อะคูสติกแบบพาราเมตริก (Audio Spotlight) (2026): ข้อมูลกว่า 55 จุดเกี่ยวกับทิศทางของลำเสียง ความเพี้ยน และการได้รับอัลตราซาวด์

อาร์เรย์พาราเมตริกเชิงพาณิชย์ทั่วไปเครื่องหนึ่งวัดอัลตราซาวด์ 40 kHz ได้ 118 dB ที่ระยะ 3.5 เมตร สูงกว่าแนวปฏิบัติสำหรับประชาชนทั่วไปที่ใช้เทียบอย่างน้อย 17 dB (Dolder และคณะ, Proceedings of ICA 2019) อุปกรณ์ประเภทเดียวกันนี้สามารถบีบเสียงที่ได้ยินให้อยู่ในลำที่กว้างเพียง 3 องศา (Pompei, JASA 1999) แต่แปลงกำลังอัลตราโซนิกเป็นเสียงที่ได้ยินได้โดยทั่วไปน้อยกว่า 0.15% (Li และคณะ, JASA 2023) และเอาต์พุตจะลดลงราว 12 dB ทุกครั้งที่ความถี่เสียงลดลงครึ่งหนึ่ง (Zhong, Kirby และ Qiu, JASA 2020) ข้อแลกเปลี่ยนนี้ คือลำเสียงแคบที่ต้องแลกด้วยพลังงานที่ได้ยินไม่ได้จำนวนมาก คือสิ่งที่นิยามเทคโนโลยีนี้ เรารวบรวมข้อมูลจาก Journal of the Acoustical Society of America, APSIPA Transactions on Signal and Information Processing, Health Canada, ICNIRP, MDPI Applied Sciences และ Sensors, Nature Communications และเอกสารของผู้ผลิต ซึ่งเราระบุว่าเป็นข้ออ้างของผู้ผลิต สำหรับด้านโรงงานของการได้รับอัลตราซาวด์ ดูสถิติการได้รับเสียงรบกวนอัลตราโซนิกในอุตสาหกรรมของเรา

สรุปโดยย่อ

• บทความ “Parametric Acoustic Array” ของ Westervelt ปี 1963 มีการอ้างอิง 812 ครั้งใน Crossref ณ เดือนตุลาคม 2026 (ข้อมูลเมตาของ Crossref สำหรับ JASA เล่มที่ 35 ปี 1963)
• ความถี่พาหะของอุปกรณ์ที่ทบทวนในบทความนี้ครอบคลุมตั้งแต่ 27 kHz ถึง 90 kHz (Aoki, Kamakura และ Kumamoto 1991; Ahn และคณะ, Sensors 2019)
• Pompei ลดความเพี้ยนจากสูงสุด THD 50% เหลือ 5% โดยยังคงลำเสียง 3 องศา (JASA 1999)
• ความกว้างลำเสียงอาจกว้างขึ้นเป็นสองเท่าในภูมิอากาศร้อนชื้นเมื่อเทียบกับภูมิอากาศเย็นแห้ง (Shi, Kajikawa และ Gan, APSIPA 2014)
• เสียงที่ได้ยินลดลงราว 12 dB ทุกครั้งที่ความถี่เสียงลดลงครึ่งหนึ่ง (Zhong, Kirby และ Qiu, JASA 2020)
• ประสิทธิภาพการแปลงจากอัลตราซาวด์เป็นเสียงโดยทั่วไปต่ำกว่า 0.15% (Li และคณะ, JASA 2023)
• การมอดูเลตแบบแถบข้างเดียวรักษาความเพี้ยนให้ต่ำกว่าเกณฑ์ 5% (-26 dB) ตลอดช่วงใช้งาน ขณะที่แถบข้างคู่แบบธรรมดายังคงสูงกว่า -20 dB (San Martin และคณะ, Applied Sciences 2020)
• Health Canada อนุญาต 110 dB ในแถบหนึ่งในสามอ็อกเทฟตั้งแต่ 25 ถึง 50 kHz (Safety Code 24, 1991)
• เครื่องเชิงพาณิชย์เครื่องหนึ่งวัดได้ 118 dB ในแถบ 40 kHz ที่ 3.5 m เกินแนวปฏิบัติของ ICNIRP สำหรับประชาชนทั่วไปอย่างน้อย 17 dB (Dolder และคณะ, ICA 2019)
• ผู้ฟังเก้าคนที่ได้รับอัลตราซาวด์ 40 kHz สูงสุด 120 dB ไม่พบการเปลี่ยนแปลงด้านการได้ยินอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม (Carcagno และคณะ, Acta Acustica 2019)

1. จากทฤษฎีปี 1963 สู่ Audio Spotlight: อาร์เรย์พาราเมตริกเติบโตมาอย่างไร

อาร์เรย์พาราเมตริก คือวิธีสร้างเสียงด้วยเสียง แทนที่จะขยับอากาศโดยตรงที่ความถี่เสียง ลำโพงจะปล่อยลำคลื่นอัลตราโซนิกที่ได้ยินไม่ได้ (“พาหะ”) ซึ่งความแรงถูกกำหนดรูปด้วยสัญญาณเสียง อากาศไม่ตอบสนองแบบเป็นสัดส่วนสมบูรณ์ที่ความดันสูงขนาดนี้ (อากาศมีลักษณะ “ไม่เชิงเส้น”) ดังนั้นเมื่อลำคลื่นเดินทางไป อัลตราซาวด์ส่วนเล็ก ๆ จะถูกแปลงกลับเป็นเสียงที่ได้ยิน กระบวนการนี้เรียกว่าการดีมอดูเลตตัวเอง คอลัมน์อากาศด้านหน้าอุปกรณ์ทำหน้าที่เหมือนอาร์เรย์ลำโพงที่ยาวและมองไม่เห็น ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เสียงที่ได้ยินแคบ

แนวคิดนี้ใช้เวลา 20 ปีจากทฤษฎี (1963) สู่ลำโพง (1983) และอีก 17 ปีกว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์ (ปี 2000 ตามที่ผู้ผลิตระบุ) บทความของ Westervelt ปี 1963 ยังคงเป็นหลักยึดของสาขานี้ โดยมีการอ้างอิง 812 ครั้งใน Crossref มากกว่าสองเท่าของ 287 ครั้งของบทความ “Audio Spotlight” ปี 1983 ที่เสนอลำโพงนี้เป็นครั้งแรก (ข้อมูลเมตาของ Crossref อ่านเมื่อเดือนตุลาคม 2026) Holosonics ผู้จำหน่ายแบรนด์ Audio Spotlight ระบุว่าบริษัทอิเล็กทรอนิกส์ญี่ปุ่นเคยลองทำรุ่นเชิงพาณิชย์และเกือบเลิกทำเมื่อปลายทศวรรษ 1980 นั่นเป็นประวัติศาสตร์ตามที่บริษัทเล่าเอง ไม่ใช่บันทึกอิสระ

ตัวชี้วัด	ค่า	แหล่งที่มา
บทความต้นฉบับของอาร์เรย์อะคูสติกแบบพาราเมตริก	1963, JASA เล่มที่ 35, หน้า 535 ถึง 537; มีการอ้างอิงใน Crossref 812 ครั้ง	Westervelt, JASA 1963
ทฤษฎีการดีมอดูเลตตัวเองของลำคลื่นอัลตราโซนิกที่ถูกมอดูเลต	1965	Berktay 1965 ตามที่ระบุไว้ใน Shi, Kajikawa และ Gan, APSIPA 2014
อาร์เรย์พาราเมตริกในอากาศที่ตีพิมพ์เป็นครั้งแรก	1975, JASA เล่มที่ 57, หน้า 562 ถึง 568; มีการอ้างอิงใน Crossref 112 ครั้ง	Bennett และ Blackstock, JASA 1975
ลำโพงพาราเมตริกตัวแรก (“Audio Spotlight”)	1983, JASA เล่มที่ 73, หน้า 1532 ถึง 1536; มีการอ้างอิงใน Crossref 287 ครั้ง	Yoneyama และคณะ, JASA 1983
ต้นแบบวิจัยยุคแรก: รัศมีของตัวฉายเสียงและพาหะ	รัศมี 21 cm, พาหะ 27 kHz	Aoki, Kamakura และ Kumamoto, Electronics and Communications in Japan 1991
ระบบ Audio Spotlight เชิงพาณิชย์ใช้งานมาตั้งแต่	2000	ประวัติบริษัท Holosonics (ข้ออ้างของผู้ผลิต)
งานออกแบบที่ผ่านการพิจารณาโดยผู้ทรงคุณวุฒิล่าสุดในบทความนี้	ตีพิมพ์ 22 พฤษภาคม 2026, พาหะ 60 kHz, แผ่น 100 mm	Kim, Oh, Moon และ Rho, Nature Communications 2026

ข้อมูลล่าสุดที่มีสำหรับแถวทางประวัติศาสตร์ย่อมเก่า เพราะเป็นบทความผู้ก่อตั้งสาขา จำนวนการอ้างอิงเป็นภาพรวม ณ วันที่ 27 ตุลาคม 2026 ของ Crossref และเพิ่มขึ้นทุกเดือน

2. ความถี่พาหะ: จากต้นแบบ 27 kHz สู่อาร์เรย์ MEMS 90 kHz

ความถี่พาหะคือการประนีประนอม มันต้องอยู่สูงกว่าขีดจำกัดบนของการได้ยินของมนุษย์มาก: ขีดจำกัดบนของการได้ยินที่ค่ามัธยฐานคือ 17.9 kHz สำหรับคนอายุ 20 ถึง 29 ปี และลดลงเหลือ 12.8 kHz สำหรับคนอายุ 70 ถึง 79 ปี (Lawton 2001 ตามที่ตารางใน AGNIR, Health Effects of Exposure to Ultrasound and Infrasound, 2010 รวบรวมไว้) แต่อากาศลดทอนเสียงโดยประมาณตามกำลังสองของความถี่ (Skinner, Groves และ Hinders, Applied Acoustics 2019) และรายงาน AGNIR ระบุว่าอัลตราซาวด์ที่สูงกว่าราว 300 kHz โดยพื้นฐานแล้วไม่แพร่ผ่านอากาศ ช่วงที่ใช้งานได้จึงแคบ 40 kHz เป็นพาหะวิจัยที่พบบ่อยที่สุด และบทความ Nature Communications ปี 2026 ระบุ Murata MA40S4S ซึ่งเป็นชิ้นส่วนสำเร็จรูปที่ตรึงไว้ที่ 40 kHz เป็นตัวอย่างของตัวปล่อยที่ใช้ในลำโพงอาร์เรย์

การยกพาหะให้สูงขึ้นทำให้ฮาร์ดแวร์เล็กลง ที่ 100 kHz ความยาวคลื่นมีเพียง 3.43 mm ซึ่งทำให้ทีมเกาหลีใส่ทรานสดิวเซอร์ไมโครแมชชีน 672 ตัวลงในพื้นที่แผ่คลื่น 42 mm x 52 mm สำหรับต้นแบบขนาดโทรศัพท์ได้ (Ahn และคณะ, Sensors 2019)

ตัวชี้วัด	ค่า	แหล่งที่มา
พาหะของลำโพงพาราเมตริกวิจัยยุคแรก	27 kHz	Aoki, Kamakura และ Kumamoto 1991
พาหะที่ใช้ในตัวอย่างการควบคุมทิศทางเฉพาะ พร้อมแถบข้างล่างและแถบข้างบน (ความถี่เพิ่มเติมที่แบกเสียง)	40 kHz; แถบข้างล่าง 39 ถึง 28 kHz, แถบข้างบน 41 ถึง 52 kHz	Shi, Kajikawa และ Gan, APSIPA 2014
โทนปฐมภูมิสองโทนในการจำลองอาร์เรย์ที่จำกัดความยาว (รัศมีช่องรับ 0.3 m)	47.5 kHz และ 52.5 kHz	Skinner, Groves และ Hinders, Applied Acoustics 2019
พาหะตามการออกแบบของลำโพงพาราเมตริกเมตาแมทีเรียล	60 kHz	Kim และคณะ, Nature Communications 2026
พาหะที่วัดได้บนแผงพาราเมตริกขนาด 0.6 m x 0.6 m	64 kHz	Zhong, Kirby และ Qiu, JASA 2020
พาหะที่ระบุสำหรับทรานสดิวเซอร์แบบฟิล์ม Holosonics AS-24iX	ประมาณ 60 kHz (ข้ออ้างของผู้ผลิต)	หน้าผลิตภัณฑ์ Holosonics AS-24iX 2026
เรโซแนนซ์ที่วัดได้ของอาร์เรย์ MEMS ที่สร้างสำหรับอุปกรณ์พกพา	83 kHz และ 90 kHz	Ahn และคณะ, Sensors 2019
ความถี่ที่สูงกว่านี้อัลตราซาวด์หยุดแพร่ในอากาศโดยสิ้นเชิง	ประมาณ 300 kHz	AGNIR RCE-14, 2010

การวัดอิสระที่ 64 kHz และตัวเลขราว 60 kHz ในเอกสารของผู้ผลิตสอดคล้องกัน ซึ่งชี้ว่าแผงทรานสดิวเซอร์แบบฟิล์มขนาดใหญ่ขึ้นได้ขยับสูงกว่าจุด 40 kHz แบบดั้งเดิมแล้ว อาร์เรย์ 40 kHz ชุดเดียวกันนี้ยังเป็นกำลังหลักของการลอยตัวด้วยคลื่นเสียง ซึ่งเราครอบคลุมไว้ในสถิติการลอยตัวด้วยคลื่นเสียงของเรา

3. ความกว้างลำเสียงและทิศทางเฉพาะ: สปอตไลต์แคบแค่ไหน?

ทิศทางเฉพาะคือเหตุผลที่ทำให้ผู้คนยอมรับข้อเสีย เพราะเสียงที่ได้ยินถูกสร้างตลอดแนวลำคลื่นอัลตราโซนิก ความกว้างของมันจึงถูกกำหนดเป็นหลักโดยช่องรับคลื่นและความยาวคลื่นอัลตราโซนิก ไม่ใช่ความยาวคลื่นเสียงที่ยาวกว่ามาก วิทยานิพนธ์ MIT ปี 2002 ของ Pompei อธิบายว่าอาร์เรย์พาราเมตริกให้ทิศทางเฉพาะสูงกว่าลำโพงแบบดั้งเดิมขนาดใกล้เคียงกันมาก และภาพรวมของ APSIPA เพิ่มเติมว่ามันส่งลำที่แคบเท่ากันได้ด้วยตัวขับที่เล็กกว่า Pompei รายงานความกว้างลำเสียง 3 องศาในปี 1999 และแม้แต่อาร์เรย์ MEMS ขนาดเท่าฝ่ามือก็ยังคงความกว้างลำที่กำลังครึ่งหนึ่ง (มุมที่ระดับเสียงอยู่ภายใน 3 dB จากค่าบนแกน) ไว้ที่ราว 7 องศาตั้งแต่ 5 ถึง 10 kHz

มีข้อควรระวังสองข้อสำหรับห้องจริง ความกว้างลำเสียงขึ้นกับสภาพอากาศ: ผู้เขียน APSIPA พบว่ามัน อาจกว้างขึ้นเป็นสองเท่าในภูมิอากาศร้อนชื้นเมื่อเทียบกับภูมิอากาศเย็นแห้ง ขณะที่เกือบคงที่เมื่อความชื้นสัมพัทธ์อยู่ระหว่าง 40% ถึง 80% และเสียงรั่วไปด้านหลัง: ในแผงขนาด 0.6 m ที่ Zhong และคณะวัด บริเวณด้านหลังอุปกรณ์ที่ระดับ 315 Hz เกิน 35 dB มีลักษณะเป็นวงกลมคร่าว ๆ รัศมีราว 1.3 m

ตัวชี้วัด	ค่า	แหล่งที่มา
ความกว้างลำเสียงของอาร์เรย์พาราเมตริกในอากาศที่มีความเพี้ยนต่ำ	3 องศา	Pompei, JASA 1999
ความกว้างลำที่กำลังครึ่งหนึ่งของอาร์เรย์พาราเมตริก MEMS ที่พาหะ 83 และ 90 kHz	ประมาณ 6 องศา	Ahn และคณะ, Sensors 2019
ความกว้างลำที่กำลังครึ่งหนึ่งของอาร์เรย์เดียวกันสำหรับเสียงที่ได้ยินที่ 5 kHz และที่ 10 kHz	7.3 องศา และ 7.1 องศา	Ahn และคณะ, Sensors 2019
ความกว้างลำจากจุดว่างถึงจุดว่าง (มุมระหว่างทิศทางเงียบแรกทั้งสอง) ของอาร์เรย์พาราเมตริก 8 ช่อง 40 kHz	40 องศา	Shi, Kajikawa และ Gan, APSIPA 2014
การเปลี่ยนแปลงความกว้างลำเสียง ภูมิอากาศร้อนชื้นเทียบกับภูมิอากาศเย็นแห้ง	อาจกว้างขึ้นเป็นสองเท่า	Shi, Kajikawa และ Gan, APSIPA 2014
ระดับเสียงที่ได้ยินที่ 315 Hz ห่างด้านหลังแผง 0.1 m เทียบกับด้านหน้า 1.0 m	45 dB เทียบกับประมาณ 61.4 dB	Zhong, Kirby และ Qiu, JASA 2020
ลำเสียงที่ระบุสำหรับ Holosonics AS-24iX	5 องศา; 1.5 m x 1.5 m ที่ระยะฟังโดยทั่วไป 2 m (ข้ออ้างของผู้ผลิต)	หน้าผลิตภัณฑ์ Holosonics AS-24iX 2026

ความต่างระหว่างด้านหน้ากับด้านหลังในแถวของ Zhong คำนวณได้ราว 16 dB (61.4 ลบ 45) ซึ่งเป็นตัวเลขที่บทความเองไม่ได้ระบุ ควรใช้ความระมัดระวังกับแถวลำเสียงของผู้ผลิต: กรวยเต็มมุม 5 องศาที่ระยะ 2 m จะกว้างเพียงราว 0.17 m (2 x 2 m x แทนเจนต์ 2.5 องศา) ดังนั้นตัวเลข 5 องศาและ 1.5 m บนหน้าเดียวกันจึงไม่น่าจะอธิบายขอบเดียวกันของลำเสียง (ดูข้อสังเกตเกี่ยวกับข้อมูล)

4. เสียงที่ได้ยิน การตกของความถี่ต่ำ และประสิทธิภาพการแปลง

ฟิสิกส์ที่ทำให้ลำเสียงแคบยังทำให้เสียงเบสขาดแคลนด้วย ทฤษฎีและการวัดสอดคล้องกันที่ความชันราว 12 dB ต่ออ็อกเทฟ: ลดความถี่เสียงลงครึ่งหนึ่งแล้วเอาต์พุตจะหายไปราว 12 dB นี่คือเหตุผลที่ลำโพงพาราเมตริกฟังดูบางที่ต่ำกว่าไม่กี่ร้อยเฮิรตซ์ ภาพของประสิทธิภาพยิ่งน่าตกใจกว่า Li และคณะคำนวณว่ากำลังเสียงจะเพิ่มตามกำลังสองของความถี่เสียงและขนาดช่องรับคลื่น ลดลงเมื่อความถี่อัลตราโซนิกสูงขึ้น และ ประสิทธิภาพการแปลงจากอัลตราซาวด์เป็นเสียงโดยทั่วไปต่ำกว่า 0.15% ในการตั้งค่าทั่วไป (Li, Zhong, Jing และ Lu, JASA 2023)

นั่นคือเหตุผลที่การใช้พลังงาน ไม่ใช่ความดังของเสียง เป็นประเด็นหลักในบทความด้านวิศวกรรม ทีม MEMS ของเกาหลีลดการใช้พลังงานของระบบจาก 6.65 W เหลือ 3.25 W ด้วยวงจรแมตชิง เทียบกับค่าที่ระบุ 65 ถึง 100 W ซึ่งพวกเขาอ้างถึงสำหรับลำโพงพาราเมตริกทั่วไป แต่ก็ยังสร้างเสียงที่ได้ยินได้เพียงราว 62 dB ที่ระยะ 0.45 m

ตัวชี้วัด	ค่า	แหล่งที่มา
การเพิ่มขึ้นที่วัดได้ของเสียงที่ได้ยินระหว่าง 300 ถึง 1500 Hz (อาร์เรย์ 40 kHz)	ประมาณ 12 dB ต่ออ็อกเทฟ	San Martin, Tello, Valencia และ Marzo, Applied Sciences 2020
การลดลงของเสียงที่ได้ยินเมื่อความถี่เสียงลดลงครึ่งหนึ่ง	12 dB	Zhong, Kirby และ Qiu, JASA 2020
ประสิทธิภาพการแปลงจากอัลตราซาวด์เป็นเสียง การตั้งค่าทั่วไป	โดยทั่วไปต่ำกว่า 0.15%	Li และคณะ, JASA 2023
ระดับเสียงที่ได้ยิน (ความถี่ผลต่าง) จากคลื่นปฐมภูมิอัลตราโซนิก 125 dB, อาร์เรย์ MEMS, 0.45 m	ประมาณ 62 dB	Ahn และคณะ, Sensors 2019
ระดับเสียงที่ได้ยินที่หูของหัวหุ่นจำลอง ลำโพงพาราเมตริกเทียบกับลำโพงทั่วไป ตั้งค่าสำหรับการทดสอบการฟัง	72.3 dBA เทียบกับ 72.4 dBA	Lee, Shimomura และ Katsuura, Journal of Physiological Anthropology 2012
ช่วงเสียงที่ได้ยินของงานออกแบบเมตาแมทีเรียลปี 2026 ที่เล็งไปยังผู้ฟังห่าง 0.5 m	500 Hz ถึง 10 kHz (สี่อ็อกเทฟ)	Kim และคณะ, Nature Communications 2026
ระดับสูงสุดที่ระบุสำหรับ Holosonics AS-24iX	95 dB SPL ที่ 1 kHz; กำลังไฟสูงสุด 90 W (ข้ออ้างของผู้ผลิต)	หน้าผลิตภัณฑ์ Holosonics AS-24iX 2026

ผู้เขียน Nature Communications ยอมรับตรง ๆ ว่าระดับเสียงของต้นแบบของพวกเขา “ค่อนข้างจำกัด” เมื่อเทียบกับลำโพงทั่วไป และโทษ “ประสิทธิภาพการแปลงแบบไม่เชิงเส้นที่ต่ำโดยธรรมชาติ” ทรานสดิวเซอร์ที่ดีขึ้นไม่ได้เปลี่ยนฟิสิกส์พื้นฐาน

5. ความเพี้ยนฮาร์มอนิกและการประมวลผลล่วงหน้า: จาก THD 50% สู่ตัวเลขหลักเดียว

การดีมอดูเลตตัวเองในอากาศเป็นกระบวนการไม่เชิงเส้นอยู่แล้ว ดังนั้นการป้อนการมอดูเลตแอมพลิจูดแบบธรรมดาให้อาร์เรย์พาราเมตริกจะได้เอาต์พุตดังที่สุดแต่ก็มีฮาร์มอนิกที่สองรุนแรงด้วย วิศวกรแก้ปัญหานี้ด้วยการประมวลผลล่วงหน้ากับเสียงก่อนมอดูเลต ได้แก่ ถอดรากที่สองของเสียง (AM รากที่สอง, SRAM) ส่งเพียงแถบข้างเดียว (AM แถบข้างเดียว, SSB) หรือใช้รูปแบบที่ปรับปรุง (MAM) ดัชนีการมอดูเลต เขียนแทนด้วย m คือความลึกที่เสียงเปลี่ยนพาหะ การมอดูเลตที่ลึกกว่าดังกว่าแต่เพี้ยนมากกว่า Pompei แสดงในปี 1999 ว่า AM บริสุทธิ์กับทรานสดิวเซอร์แถบแคบให้ความเพี้ยนฮาร์มอนิกรวม (THD) สูงถึง 50% และการประมวลผลล่วงหน้าร่วมกับทรานสดิวเซอร์แถบกว้างลดลงเหลือ 5%

ฮาร์ดแวร์ยังคงจำกัดการคำนวณอยู่ดี อาร์เรย์ทรานสดิวเซอร์ 49 ตัว ขนาด 16 mm ที่ทดสอบในปี 2020 มีจุดสูงสุดที่ 40.9 kHz โดยมีแบนด์วิดท์ -3 dB เพียง 1.5 kHz ซึ่งเป็นช่องแคบสำหรับความถี่เพิ่มเติมที่รูปแบบการประมวลผลล่วงหน้าเพิ่มเข้ามาในพาหะ ทีมเดียวกันนี้ตั้งข้อสังเกตว่าระดับพาหะที่สูงกว่า 120 dB พบได้ทั่วไปแม้ที่ระยะ 2 m จากอาร์เรย์เช่นนี้ มากพอจะทำให้ไมโครโฟนวัดทั่วไปโอเวอร์โหลด เพื่อเปรียบเทียบกับไดรเวอร์ขนาดเล็กทั่วไป ดูสถิติความเพี้ยนของลำโพงสมาร์ตโฟนของเรา

ตัวชี้วัด	ค่า	แหล่งที่มา
THD เมื่อใช้ AM บริสุทธิ์กับทรานสดิวเซอร์แถบแคบ เทียบกับหลังการประมวลผลเสียงล่วงหน้าและทรานสดิวเซอร์แถบกว้าง	สูงสุด 50% เทียบกับ 5%	Pompei, JASA 1999
ระดับความเพี้ยนที่ถือว่ายอมรับได้โดยทั่วไปสำหรับอุปกรณ์ในครัวเรือน	ต่ำกว่า -26 dB (5%)	San Martin และคณะ, Applied Sciences 2020
ความเพี้ยนเมื่อใช้ AM แถบข้างคู่แบบธรรมดา	สูงกว่า -20 dB ตลอดเกือบทั้งช่วง	San Martin และคณะ, Applied Sciences 2020
AM แถบข้างเดียว (แถบข้างล่างหรือแถบข้างบน)	ต่ำกว่าเกณฑ์ -26 dB ตลอดช่วงใช้งาน	San Martin และคณะ, Applied Sciences 2020
ระดับเสียงที่ได้ยินซึ่งต้องสละไปโดยรูปแบบที่แนะนำ (AM ปรับปรุง 1, m = 0.6)	2 dB	San Martin และคณะ, Applied Sciences 2020
ความเพี้ยนในแถบที่เหลือหลังการอีควอไลซ์แบบเวียนซ้ำ ในการจำลอง	-70 dB หรือต่ำกว่า	Lee และ Gan, IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing 2006

ไม่มีผู้ชนะเพียงรายเดียว ในการศึกษาปี 2020 รูปแบบแถบข้างเดียวมีความเพี้ยนฮาร์มอนิกต่ำที่สุดแต่ความเพี้ยนจากอินเตอร์มอดูเลชันแย่ที่สุด (ความเพี้ยนที่เกิดเมื่อสองโทนผสมกัน) ขณะที่ AM รากที่สองและ AM ปรับปรุงทำได้ดีที่สุดด้านอินเตอร์มอดูเลชัน ฮาร์มอนิกที่สูงกว่าอันดับสองมีค่าน้อยมากในทุกรูปแบบ ข้อมูลล่าสุดที่มีสำหรับตัวเลข 50% และ 5%: Pompei, JASA 1999

6. เกณฑ์การได้รับอัลตราซาวด์ในอากาศ: แนวปฏิบัติอนุญาตเท่าไร

ลำโพงพาราเมตริกใช้งานได้ก็ต่อเมื่ออัลตราซาวด์ของมันแรง กฎการได้รับสัมผัสของมันจึงสำคัญกว่าลำโพงธรรมดามาก เกณฑ์ถูกกำหนดต่อแถบหนึ่งในสามอ็อกเทฟ ซึ่งเป็นช่วงสเปกตรัมกว้างหนึ่งในสามของอ็อกเทฟ ตั้งชื่อตามความถี่กลาง จุดที่เด่นชัดคือหน้าผาระหว่าง 20 ถึง 25 kHz: Health Canada อนุญาต 75 dB ในแถบ 20 kHz แต่ 110 dB ตั้งแต่ 25 kHz ขึ้นไป และตารางของหน่วยงานนี้ระบุว่าผลทางอัตวิสัยอาจเกิดขึ้นทันที เกณฑ์จึงไม่ขึ้นกับเวลาที่ได้รับสัมผัส (Health Canada, Safety Code 24, 1991)

ตัวเลขเหล่านี้เก่าและมีหลักฐานรองรับน้อย และผู้สืบทอดของผู้ร่างก็พูดเช่นนั้น ในการทบทวนปี 2024 ICNIRP สรุปว่าเกณฑ์ IRPA ปี 1984 อิงหลักฐานจำกัดและอาจสูงเกินไปหรือต่ำเกินไป แต่การแก้ไขอย่างเป็นทางการต้องรอการวิจัยเพิ่มเติม (แถลงการณ์ ICNIRP เรื่องอัลตราซาวด์ในอากาศ, 2024)

ตัวชี้วัด	ค่า	แหล่งที่มา
เกณฑ์ของแคนาดา แถบหนึ่งในสามอ็อกเทฟ 16 kHz และ 20 kHz	75 dB	Health Canada Safety Code 24, 1991
เกณฑ์ของแคนาดา แถบหนึ่งในสามอ็อกเทฟ 25, 31.5, 40 และ 50 kHz	110 dB	Health Canada Safety Code 24, 1991
เกณฑ์ระดับความดันเสียงรวมของแคนาดาสำหรับส่วนอื่นของร่างกายเมื่อสวมอุปกรณ์ป้องกันหู	137 dB	Health Canada Safety Code 24, 1991
เกณฑ์ IRPA 1984 สำหรับประชาชนทั่วไป แถบ 20 kHz	70 dB (ต่ำกว่าค่าของผู้ปฏิบัติงาน 75 dB อยู่ 5 dB)	แถลงการณ์ ICNIRP 2024
เกณฑ์ IRPA 1984 สำหรับประชาชนทั่วไป แถบ 25 kHz ขึ้นไป	ต่ำกว่าค่าของผู้ปฏิบัติงาน 110 dB อยู่ 10 dB (100 dB)	แถลงการณ์ ICNIRP 2024
ค่าเผื่อของ IRPA สำหรับการได้รับสัมผัสของผู้ปฏิบัติงานไม่ถึง 1 ชั่วโมง	+9 dB (ICNIRP ระบุว่าไม่มีเหตุผลรองรับ)	แถลงการณ์ ICNIRP 2024
ระดับอัลตราโซนิกที่ยังไม่มีการพิสูจน์ว่าทำให้สูญเสียการได้ยิน	ต่ำกว่า 120 dB	Health Canada Safety Code 24, 1991
ระดับที่สูงกว่านี้จะเกิดผลเสียเฉียบพลันในมนุษย์	ประมาณ 155 dB	Health Canada Safety Code 24, 1991

แนวปฏิบัติของ OSHA ที่ใช้มาตั้งแต่ปี 2004 อนุญาตเพิ่มอีก 30 dB จากระดับสูงสุดที่ยอมรับได้ และถูกยกเลิกไปแล้ว (Acoustics Today, Fall 2020, Exposure to Ultrasound in Air) ข้อมูลล่าสุดที่มี: Health Canada Safety Code 24, 1991 และแนวปฏิบัติชั่วคราวของ IRPA ปี 1984 ตามที่ ICNIRP ทบทวนในปี 2024

7. ระดับที่วัดได้และการศึกษาในมนุษย์ใกล้ลำอัลตราโซนิก

การตรวจสอบในห้องปฏิบัติการที่ตีพิมพ์แล้วของอาร์เรย์พาราเมตริกเชิงพาณิชย์ไม่ได้น่าสบายใจ เมื่อวัดบนแกนที่ระยะ 3.5 m ในห้องไร้เสียงสะท้อน (ห้องที่ไม่มีเสียงก้อง ดูสถิติการทดสอบในห้องไร้เสียงสะท้อนของเรา) Dolder และคณะพบ 118 dB ในแถบ 40 kHz สูงกว่าทุกแนวปฏิบัติที่พวกเขาเทียบ การลดอัตราขยายทำให้เอาต์พุตที่ได้ยินแบบถ่วงน้ำหนัก A ลดลง 10 dB แต่สัญญาณปั๊ม 40 kHz ลดลงเพียง 1 dB ดังนั้นลำเสียงที่ฟังดูเบาลงไม่จำเป็นว่าจะได้รับอัลตราซาวด์น้อยลง (Dolder และคณะ, ICA 2019)

ข้อมูลในมนุษย์มีน้อยและส่วนใหญ่ไม่พบผล การศึกษาปี 2019 ให้หูหนึ่งข้างของผู้ฟังวัยหนุ่มสาวเก้าคนได้รับอัลตราซาวด์ 40 kHz สูงสุด 120 dB และไม่พบการเปลี่ยนแปลงด้านการทำงานอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมเก้าคน (Carcagno, Di Battista และ Plack, Acta Acustica united with Acustica 2019) และการศึกษาทางสรีรวิทยาในผู้เข้าร่วมเก้าคนที่ระยะ 0.3 m และ 1.0 m จากลำโพงพาราเมตริก 40 kHz ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากลำโพงทั่วไป ความไวในการได้ยินคือตัวแปรที่คาดเดายาก: ICNIRP ตั้งข้อสังเกตว่าเด็ก 40% ที่ทดสอบมีเกณฑ์การได้ยินต่ำกว่า 100 dB ที่ 26 kHz

ตัวชี้วัด	ค่า	แหล่งที่มา
อัลตราซาวด์ในแถบ 40 kHz ที่ 3.5 m จากอาร์เรย์พาราเมตริกเชิงพาณิชย์ อัตราขยายสูงเทียบกับอัตราขยายต่ำ	118 dB เทียบกับ 117 dB	Dolder และคณะ, ICA 2019
ปริมาณที่เกินแนวปฏิบัติของ ICNIRP สำหรับประชาชนทั่วไปที่ 40 kHz	อย่างน้อย 17 dB (18 dB ที่อัตราขยายสูง)	Dolder และคณะ, ICA 2019
ปริมาณที่เกินค่าของ ICNIRP สำหรับผู้ปฏิบัติงานและค่าที่อิง OSHA ที่ 40 kHz อัตราขยายสูง	8 dB และ 3 dB	Dolder และคณะ, ICA 2019
อัลตราซาวด์จากอาร์เรย์ฟีดแบ็กแบบสัมผัสที่ราว 40 kHz ที่ระยะ 60 cm และที่ 20 cm (เพื่อการเปรียบเทียบ)	125 dB และ 155 dB	Battista 2019 และ Lieber และคณะ 2019 ตามที่ตารางใน Acoustics Today, Fall 2020 รวบรวมไว้
จำนวนแหล่งที่วัดในการสำรวจการได้รับสัมผัสของประชาชน; ระดับของเครื่องเป่ามือที่ 40 kHz	16 แหล่ง; 84 dB	Fletcher และคณะ, JASA 2018
การออกแบบการศึกษาการได้รับสัมผัส: โทน 40 kHz มอดูเลตแอมพลิจูด ระดับและระยะเวลา	105, 110, 115 และ 120 dB, ระดับละ 10 นาที; ผู้ได้รับสัมผัส 9 คนเทียบกับกลุ่มควบคุม 9 คน; ไม่พบการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ	Carcagno และคณะ, Acta Acustica 2019
การศึกษาทางสรีรวิทยาใกล้ลำโพงพาราเมตริก 40 kHz: ผู้เข้าร่วมและระยะห่าง	9 คน ที่ 0.3 m และ 1.0 m; ไม่พบความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเทียบกับลำโพงทั่วไป	Lee, Shimomura และ Katsuura 2012
เกณฑ์การได้ยินอัลตราโซนิกที่ ICNIRP อ้างถึง	88 dB หรือสูงกว่าที่ 24 kHz; 3 จาก 32 หูต่ำกว่า 100 dB ที่ 28 kHz; เด็ก 40% ต่ำกว่า 100 dB ที่ 26 kHz	แถลงการณ์ ICNIRP 2024

การทดสอบของ Dolder ครอบคลุมเครื่องทั่วไปหนึ่งเครื่องภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการ ไม่ได้ระบุว่าผู้ฟังในนิทรรศการพิพิธภัณฑ์ได้รับเท่าไร รายงาน AGNIR กล่าวถึงช่องว่างที่กว้างกว่านั้นอย่างตรงไปตรงมา: การได้รับอัลตราซาวด์ของมนุษย์ยังไม่ได้รับการวัดปริมาณอย่างดี ยกเว้นที่มาจากอุปกรณ์ทางการแพทย์ ข้อมูลล่าสุดที่มี: Dolder และคณะ 2019 และ Carcagno และคณะ 2019

สรุป: อาร์เรย์อะคูสติกแบบพาราเมตริกในรูปแบบตัวเลข

ตัวชี้วัด	ค่า	แหล่งที่มา
จำนวนการอ้างอิงใน Crossref ของบทความอาร์เรย์พาราเมตริกของ Westervelt ปี 1963	812	Crossref, JASA 1963
บทความลำโพงพาราเมตริกฉบับแรก (“Audio Spotlight”)	1983	Yoneyama และคณะ, JASA 1983
ช่วงความถี่พาหะของอุปกรณ์ที่ทบทวนในบทความนี้	27 kHz ถึง 90 kHz	Aoki และคณะ 1991; Ahn และคณะ, Sensors 2019
พาหะที่วัดได้บนแผงขนาด 0.6 m x 0.6 m	64 kHz	Zhong, Kirby และ Qiu, JASA 2020
ความกว้างลำเสียงของอาร์เรย์พาราเมตริกที่มีความเพี้ยนต่ำ	3 องศา	Pompei, JASA 1999
ความกว้างลำจากจุดว่างถึงจุดว่างของอาร์เรย์พาราเมตริก 8 ช่อง 40 kHz	40 องศา	Shi, Kajikawa และ Gan, APSIPA 2014
การเปลี่ยนแปลงความกว้างลำเสียง ร้อนชื้นเทียบกับเย็นแห้ง	อาจกว้างขึ้นเป็นสองเท่า	Shi, Kajikawa และ Gan, APSIPA 2014
เสียงที่ได้ยินที่สูญเสียต่อการลดความถี่เสียงลงครึ่งหนึ่ง	ประมาณ 12 dB	Zhong, Kirby และ Qiu, JASA 2020
ประสิทธิภาพการแปลงจากอัลตราซาวด์เป็นเสียง	โดยทั่วไปต่ำกว่า 0.15%	Li และคณะ, JASA 2023
ระดับเสียงที่ได้ยินจากคลื่นปฐมภูมิ 125 dB ที่ 0.45 m	ประมาณ 62 dB	Ahn และคณะ, Sensors 2019
THD เมื่อใช้ AM บริสุทธิ์กับทรานสดิวเซอร์แถบแคบ เทียบกับหลังการประมวลผลล่วงหน้า	สูงสุด 50% เทียบกับ 5%	Pompei, JASA 1999
ความเพี้ยนของ AM แถบข้างคู่แบบธรรมดา	สูงกว่า -20 dB	San Martin และคณะ, Applied Sciences 2020
ช่วงเสียงที่ได้ยินของลำโพงพาราเมตริกเมตาแมทีเรียลปี 2026	500 Hz ถึง 10 kHz	Kim และคณะ, Nature Communications 2026
เกณฑ์ของแคนาดา แถบ 25 ถึง 50 kHz	110 dB	Health Canada Safety Code 24, 1991
เกณฑ์ IRPA สำหรับประชาชนทั่วไป แถบ 20 kHz	70 dB	แถลงการณ์ ICNIRP 2024
อัลตราซาวด์ที่วัดได้ในแถบ 40 kHz ที่ 3.5 m จากเครื่องเชิงพาณิชย์; ปริมาณที่เกินแนวปฏิบัติของ ICNIRP สำหรับประชาชนทั่วไป	118 dB; อย่างน้อย 17 dB	Dolder และคณะ, ICA 2019
ระดับการได้รับสัมผัสสูงสุดในการศึกษาการได้ยินแบบควบคุมที่ 40 kHz (ไม่พบการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ)	120 dB	Carcagno และคณะ, Acta Acustica 2019

ระเบียบวิธีและแหล่งที่มา

เราค้นหาแบบเจาะจง 15 ครั้งและอ่านบทความต้นฉบับ มาตรฐาน และเอกสารของหน่วยงานโดยตรง ผ่านหน้าเว็บของสำนักพิมพ์ PubMed Central คลังข้อมูลของสถาบัน และบริการข้อมูลเมตาของ Crossref และ OpenAlex ตัวเลขทุกตัวข้างต้นถูกอ่านจากแหล่งที่มาระหว่างการค้นคว้าสำหรับการอัปเดตนี้ ตัวเลขจากผู้ผลิตถูกระบุว่าเป็นข้ออ้างของผู้ผลิตและจำกัดไว้เป็นส่วนน้อยในแต่ละหัวข้อ

• Westervelt, “Parametric Acoustic Array”, JASA 1963 และ Yoneyama และคณะ, “The audio spotlight”, JASA 1983: บทความผู้ก่อตั้งสาขา; จำนวนการอ้างอิงมาจากข้อมูลเมตาของ Crossref (Bennett และ Blackstock, JASA 1975 ก็มาจาก Crossref เช่นกัน)
• Shi, Kajikawa และ 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; บทคัดย่อวิทยานิพนธ์ MIT ปี 2002 ของ Pompei สำหรับการเปรียบเทียบทิศทางเฉพาะ
• Li, Zhong, Jing และ Lu, “A note on the audio sound power generated by a parametric array loudspeaker”, JASA 2023
• Zhong, Kirby และ Qiu, “A non-paraxial model for the audio sound behind a non-baffled parametric array loudspeaker”, JASA 2020
• San Martin, Tello, Valencia และ Marzo, “Experimental Evaluation of Distortion in Amplitude Modulation Techniques for Parametric Loudspeakers”, Applied Sciences 2020
• Ahn และคณะ, “A Critical Step to Using a Parametric Array Loudspeaker in Mobile Devices”, Sensors 2019
• Kim, Oh, Moon และ Rho, “Dual-domain metamaterials co-integrated with a compact ultrasonic transducer for highly directional audio generation”, Nature Communications 2026
• Skinner, Groves และ Hinders, “Demonstration of a length limited parametric array”, Applied Acoustics 2019
• Aoki, Kamakura และ Kumamoto, Electronics and Communications in Japan 1991 และ Lee และ Gan, IEEE Transactions on Audio, Speech and Language Processing 2006 (บทคัดย่อและข้อมูลเมตาทางบรรณานุกรมผ่าน Crossref และ OpenAlex)
• Lee, Shimomura และ Katsuura, “Physiological responses at short distances from a parametric speaker”, Journal of Physiological Anthropology 2012
• Dolder, Fletcher, Lloyd Jones, Lineton และ Leighton, “Exposure levels for parametric arrays in light of guideline ambiguities”, Proceedings of ICA 2019
• Fletcher และคณะ, “Public exposure to ultrasound and very high-frequency sound in air”, JASA 2018
• Carcagno, Di Battista และ 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, Fall 2020, ตารางการได้รับสัมผัสที่นำมาจาก Leighton และคณะ
• Holosonics หน้าผลิตภัณฑ์ AS-24iX และประวัติบริษัท ปี 2026: เป็นข้ออ้างของผู้ผลิตเท่านั้น
• ข้อสังเกตเกี่ยวกับข้อมูล: หน้าของ Holosonics ระบุทั้งลำเสียง 5 องศาและพื้นที่ครอบคลุม 1.5 m x 1.5 m ที่ระยะ 2 m ซึ่งมุมเต็ม 5 องศาจะครอบคลุมเพียงราว 0.17 m ที่ระยะนั้น (2 x 2 m x แทนเจนต์ 2.5 องศา) ตัวเลขทั้งสองจึงน่าจะใช้ขอบหรือนิยามที่ต่างกัน และ Skinner และคณะอ้างข้ออ้างอีกข้อหนึ่งของ Holosonics ที่ระบุความกว้างลำเสียงราว 2 m ที่ระยะ 4 m บทคัดย่อของ Ahn และคณะเรียกลำ 83 kHz ว่าคลื่นความถี่ผลต่าง ขณะที่ส่วนผลลัพธ์ถือว่า 83 และ 90 kHz เป็นคลื่นปฐมภูมิ เรารายงานทั้งสองเป็นพาหะ บทคัดย่อของ Carcagno และคณะกล่าวถึงระยะเวลารวม 50 วินาทีซึ่งขัดกับ 10 นาทีต่อระดับ เราจึงรายงานเฉพาะตัวเลขต่อระดับ ค่า 100 dB ของ IRPA สำหรับประชาชนทั่วไปที่ 25 kHz ขึ้นไปเป็นไปตามถ้อยคำของ ICNIRP ว่า “ต่ำกว่าค่าของผู้ปฏิบัติงาน 10 dB” และตรงกับ 100 dB ที่ Dolder และคณะรวบรวมไว้สำหรับแถบ 25, 31.5 และ 40 kHz ระดับ 315 Hz ด้านหน้าและด้านหลังของ Zhong และคณะมาจากรูปแบบจำลองและการวัดของแผงเพียงแผงเดียว และอาจนำไปใช้ทั่วไปไม่ได้ ไม่มีแหล่งใดที่เราอ่านได้ให้ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนของอากาศที่ 40 ถึง 64 kHz บทความนี้จึงไม่รวมค่าเหล่านั้น ข้อมูลการได้รับสัมผัสส่วนใหญ่มาจากปี 1991 ถึง 2019 ICNIRP ระบุในปี 2024 ว่าแนวปฏิบัติของตนยังแก้ไขอย่างเป็นทางการไม่ได้ ดังนั้นเกณฑ์ใหม่จะเปลี่ยนหัวข้อที่ 6 และ 7

อัปเดตล่าสุด: 27 ตุลาคม 2026 เราจะอัปเดตสรุปนี้ทุกไตรมาส และคาดว่าการรีเฟรชครั้งถัดไปจะเกิดขึ้นเมื่อ ICNIRP เผยแพร่แนวทางเรื่องอัลตราซาวด์ในอากาศฉบับถัดไป หรือเมื่อมีการวัดใหม่ใน JASA เกี่ยวกับลำโพงพาราเมตริกเชิงพาณิชย์