A parametric loudspeaker is an equipment for generating highly directional sound beam. It is essentially a by-product that comes with nonlinearity of ultrasound. Using its high directivity, the parametric loudspeaker can focus the sound in a small space. It is noteworthy, however, that this directional beam exists only in the far field. Therefore, we need to study its near field characteristics if we desire to use this in the near field. Theory of the parametric loudspeaker and far field approximation were introduced for selecting physical variables used in experiments. Prototype of the parametric loudspeaker is devised using ultrasonic transducers, and a measurement method using 90-degree inclined microphones is also selected. Directivity and attenuation characteristics were measured in near field with varying the variables. The findings are that increases of aperture size and difference frequency make higher directivity similarly to the linear piston source, but show more than twice the beam width in far field approximation. The attenuation characteristics also do not follow the inverse square law, which describes the decrease of sound pressure by 6 dB as the distance doubled and is dominant in far field. The results, conclusively, explain the ongoing formation of the sound beam by the virtual sound source and reveal the consecutive generation and decay of the audible sound.
파라메트릭 스피커는 높은 지향성의 소리빔을 생성해 내는 장치이다. 이것은 초음파의 비선형적 상호작용을 통해 가청주파수의 소리를 생성하게 된다. 파라메트릭 스피커의 높은 지향성을 이용하면 좁은 공간상에 소리를 집중시킬 수 있다. 그러나 지향성 소리빔이 원거리 음장에서 주로 생성되게 되므로 이를 근접음장에서 사용하기 위해서는 근접음장의 특성을 규명할 필요가 있다. 먼저, 파라메트릭 스피커의 이론과 원거리 근사해를 도입하여 실험에 사용될 물리적인 해를 선정하였다. 그리고 초음파 트랜스듀서를 이용하여 파라메트릭 스피커를 제작하였으며, 마이크로폰을 90도 기울인 측정방법을 선정하였다. 근접음장의 방향성과 감쇠 특성이 변수들을 변화시키는 실험을 통해 측정되었다. 측정결과로부터 차주파수와 구경의 크기가 증가할 함에 따라, 방향성이 증가하나, 원거리 음장의 근사화된 이론해보다는 2배 이상의 빔폭을 보였다. 또한 감쇠특성에서도 거리 두 배 증가시 6dB 감소하는 역제곱 법칙을 만족하는 원거리 음장의 이론해보다 더 천천히 감쇠하는 특성을 보였다. 결론적으로, 이러한 결과들은 근접음장에서는 가상음원에 의한 소리빔이 아직 형성중에 있으며, 또한 가청음 생성과 기존에 생성된 가청음의 감쇠가 연속적으로 일어나고 있음을 설명하게 된다.
