声频定向超声波扬声器是一种能产生高指向性可听声音的装置。通过超声波在空气中的非线性交互作用,超声波传感器发出的载波信号在空气中发生自解调从而产生低频可听声,并以高指向方式传播给收听者。论文提出了计算超声波传感器阵列发出的声音定向性的分析方法,此方法通过计算传感器阵列声压的大小来判断声音的方向性,同时研究了阵列的单元个数和排列方式对声音的定向性的影响,在尽量限制单元个数的基础上,合理的阵列排列方式可以抑制声压的旁瓣、消除栅瓣,产生高指向的声音。对各种压电材料进行比较分析,得到聚偏二氟乙烯(PVDF)膜比其它材料具有更高灵敏度和更好柔韧性,通过对其振动特性进行有限元分析,得到PVDF膜在固定频率具有振幅最大值,可知PVDF膜更适合做声频定向超声波传感器的振动膜来进行声音传播的方向控制。论文根据圆膜振动和柱面膜振动两种薄膜振动分析理论,分别设计出应用在空气中的两套声频定向传感器结构,通过试验测试其阻抗和声压,得到通过柱面膜理论设计的传感器谐振频率点与理论计算值相吻合,从而验证柱面膜理论的合理性,说明根据此理论设计的超声波传感器可以产生声音定向性。