2025年大學(xué)《聲學(xué)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——聲學(xué)傳感器在智能車(chē)輛系統(tǒng)中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號(hào)內(nèi)）1.在聲學(xué)傳感器中，利用壓電材料的壓電效應(yīng)將聲壓變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的是（）。A.電容式麥克風(fēng)B.磁電式麥克風(fēng)C.壓電式麥克風(fēng)D.氣泡式傳感器2.以下哪項(xiàng)不是衡量聲學(xué)傳感器性能的關(guān)鍵參數(shù)？（）A.靈敏度B.噪聲級(jí)C.頻率響應(yīng)D.波導(dǎo)方向3.在智能車(chē)輛的盲點(diǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，通常會(huì)選用哪種類(lèi)型的聲學(xué)或聲學(xué)相關(guān)傳感器？（）A.寬帶麥克風(fēng)B.超聲波傳感器C.激光雷達(dá)D.光纖傳感器4.自適應(yīng)降噪（ANC）技術(shù)主要利用了聲波的哪種特性來(lái)消除特定頻率的噪聲？（）A.多普勒效應(yīng)B.干涉效應(yīng)C.衰減效應(yīng)D.反射效應(yīng)5.以下哪項(xiàng)應(yīng)用最直接地利用了麥克風(fēng)陣列的波束形成技術(shù)？（）A.車(chē)輛倒車(chē)?yán)走_(dá)B.車(chē)外語(yǔ)音指令識(shí)別C.駕駛員疲勞監(jiān)測(cè)D.車(chē)內(nèi)噪聲源定位6.智能車(chē)輛在雨雪天氣中，利用聲學(xué)傳感器輔助進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)，主要是為了克服哪種傳感器性能的下降？（）A.攝像頭B.激光雷達(dá)C.超聲波傳感器D.GPS7.聲納技術(shù)在智能車(chē)輛防撞系統(tǒng)中，主要利用聲音在介質(zhì)中傳播的哪種特性來(lái)測(cè)量距離？（）A.速度B.時(shí)延C.頻率D.相位8.識(shí)別車(chē)輛周?chē)渌?chē)輛的鳴笛聲，屬于智能車(chē)輛聲學(xué)傳感器應(yīng)用的哪個(gè)方面？（）A.環(huán)境聲音主動(dòng)控制B.語(yǔ)音識(shí)別C.環(huán)境感知與分類(lèi)D.生物特征識(shí)別9.在車(chē)內(nèi)聲學(xué)環(huán)境設(shè)計(jì)中，為了降低風(fēng)噪聲，常采用吸聲材料和隔聲結(jié)構(gòu)，這主要利用了聲波的哪種特性？（）A.繼續(xù)傳播B.反射C.吸收D.折射10.將多個(gè)聲學(xué)傳感器與其他類(lèi)型傳感器（如攝像頭、雷達(dá)）的數(shù)據(jù)融合，可以提高智能車(chē)輛感知系統(tǒng)的哪種能力？（）A.精度B.可靠性C.抗干擾能力D.以上都是二、填空題（每空2分，共20分。請(qǐng)將答案填在題中的橫線上）1.聲學(xué)傳感器的基本工作過(guò)程通常包括聲波信號(hào)的______、轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理三個(gè)主要環(huán)節(jié)。2.衡量聲音強(qiáng)弱的單位“分貝”（dB）是一種對(duì)數(shù)單位，它表示聲音信號(hào)的______與參考聲壓的比值的對(duì)數(shù)。3.利用超聲波傳感器測(cè)量距離時(shí)，通常通過(guò)測(cè)量發(fā)射聲波和接收到的回波之間的______來(lái)計(jì)算距離。4.在智能車(chē)輛的聲學(xué)感知系統(tǒng)中，噪聲通常會(huì)對(duì)傳感器的信號(hào)產(chǎn)生干擾，降低系統(tǒng)的______。5.基于麥克風(fēng)陣列的聲源定位技術(shù)，通常利用到達(dá)不同麥克風(fēng)接收到的聲波信號(hào)的______差異來(lái)估計(jì)聲源方向。6.激光雷達(dá)（LiDAR）雖然主要基于光學(xué)原理，但在其信號(hào)處理中有時(shí)會(huì)利用聲光效應(yīng)來(lái)提高_(dá)_____或?qū)崿F(xiàn)特定的信號(hào)調(diào)制。7.為了使聲學(xué)傳感器在車(chē)輛復(fù)雜的振動(dòng)環(huán)境下正常工作，通常需要設(shè)計(jì)良好的______結(jié)構(gòu)或采用隔振措施。8.智能車(chē)輛利用聲學(xué)傳感器進(jìn)行駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)，可以通過(guò)分析駕駛員的______等聲學(xué)特征來(lái)實(shí)現(xiàn)。9.在車(chē)內(nèi)自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)中，有時(shí)會(huì)結(jié)合車(chē)內(nèi)噪聲水平進(jìn)行控制，以實(shí)現(xiàn)更舒適的車(chē)內(nèi)______環(huán)境。10.聲學(xué)傳感器在智能車(chē)輛中的應(yīng)用面臨諸多挑戰(zhàn)，如惡劣天氣影響、______以及傳感器成本等。三、名詞解釋?zhuān)啃☆}3分，共15分）1.多普勒效應(yīng)2.聲壓級(jí)3.波束形成4.自適應(yīng)降噪(ANC)5.主動(dòng)降噪四、簡(jiǎn)答題（每小題5分，共20分）1.簡(jiǎn)述壓電式麥克風(fēng)的基本工作原理。2.簡(jiǎn)述智能車(chē)輛中使用超聲波傳感器進(jìn)行倒車(chē)輔助的主要原理和流程。3.簡(jiǎn)述自適應(yīng)降噪（ANC）系統(tǒng)如何工作以消除車(chē)內(nèi)環(huán)境噪聲。4.簡(jiǎn)述聲學(xué)傳感器在智能車(chē)輛中用于環(huán)境聲音識(shí)別（如鳴笛識(shí)別）的主要挑戰(zhàn)。五、論述題（每小題10分，共20分）1.論述麥克風(fēng)陣列技術(shù)在智能車(chē)輛環(huán)境感知（如聲源定位、噪聲源識(shí)別）中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及其面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。2.論述將聲學(xué)傳感器與其他傳感器（如攝像頭、雷達(dá)）進(jìn)行融合，在提升智能車(chē)輛感知能力方面的重要意義，并舉例說(shuō)明。---試卷答案一、選擇題1.C2.D3.B4.B5.D6.B7.B8.C9.C10.D二、填空題1.接收2.功率3.時(shí)間間隔(或相位差)4.可靠性(或性能/精度)5.時(shí)間(或相位)6.速度(或距離/分辨率)7.減振/隔振8.聲紋/發(fā)聲特征9.聲學(xué)10.電磁干擾(或EMI/光學(xué)干擾)三、名詞解釋1.多普勒效應(yīng)：當(dāng)聲源與接收者之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收者聽(tīng)到的聲音頻率會(huì)因相對(duì)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變化的現(xiàn)象。當(dāng)靠近時(shí)頻率升高，遠(yuǎn)離時(shí)頻率降低。2.聲壓級(jí)：表示聲音強(qiáng)弱的物理量，用對(duì)數(shù)表示聲壓與參考聲壓的比值，單位是分貝（dB）。3.波束形成：利用麥克風(fēng)陣列，通過(guò)特定算法處理來(lái)自不同麥克風(fēng)的聲音信號(hào)，使信號(hào)在特定方向上增強(qiáng)，在其它方向上抑制，從而形成指向性聲束，用于聲源定位或噪聲抑制。4.自適應(yīng)降噪(ANC)：一種主動(dòng)噪聲控制技術(shù)，通過(guò)麥克風(fēng)捕捉噪聲信號(hào)，經(jīng)過(guò)處理后產(chǎn)生一個(gè)與原始噪聲信號(hào)相位相反、幅度相等的“反噪聲”信號(hào)，兩者疊加后實(shí)現(xiàn)噪聲的消除或抑制。5.主動(dòng)降噪：通過(guò)電子設(shè)備主動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)與目標(biāo)噪聲（干擾聲）具有相反相位和足夠幅度的聲波，將其與目標(biāo)噪聲疊加，從而相互抵消，降低特定頻率噪聲的聽(tīng)感強(qiáng)度。四、簡(jiǎn)答題1.解析思路：壓電效應(yīng)是指某些材料（如壓電陶瓷）受到機(jī)械壓力或應(yīng)力作用時(shí)，其內(nèi)部產(chǎn)生電荷，導(dǎo)致表面出現(xiàn)電位差的現(xiàn)象。壓電式麥克風(fēng)利用這一原理，當(dāng)聲波作用于麥克風(fēng)膜片時(shí)，引起膜片振動(dòng)，進(jìn)而使壓電材料產(chǎn)生相應(yīng)的電荷或電壓變化，將聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。2.解析思路：超聲波傳感器發(fā)射出頻率高于人耳聽(tīng)覺(jué)范圍的超聲波，當(dāng)超聲波遇到障礙物（如車(chē)輛后方的墻壁或行人）時(shí)會(huì)反射回來(lái)。傳感器接收反射回來(lái)的超聲波信號(hào)，通過(guò)測(cè)量發(fā)射和接收之間的時(shí)間差（TimeofFlight,ToF），可以計(jì)算出障礙物與車(chē)輛之間的距離。同時(shí)，根據(jù)回波強(qiáng)度等信息，還可以判斷障礙物的遠(yuǎn)近和相對(duì)位置，從而實(shí)現(xiàn)倒車(chē)輔助功能。3.解析思路：自適應(yīng)降噪系統(tǒng)首先使用麥克風(fēng)（參考麥克風(fēng)）捕捉車(chē)內(nèi)主要的噪聲信號(hào)。信號(hào)處理單元分析噪聲信號(hào)的特性（如頻率、幅度、相位），并實(shí)時(shí)調(diào)整一個(gè)反噪聲信號(hào)發(fā)生器的參數(shù)，使其產(chǎn)生的反噪聲信號(hào)在時(shí)域、頻域上與原始噪聲信號(hào)盡可能匹配（即相位相反、幅度相等）。然后將這個(gè)反噪聲信號(hào)通過(guò)揚(yáng)聲器播放出來(lái)。最終，原始噪聲與反噪聲信號(hào)在車(chē)內(nèi)混合，相互抵消，達(dá)到降低噪聲的目的。其“自適應(yīng)”在于反噪聲信號(hào)的參數(shù)能夠根據(jù)噪聲的變化實(shí)時(shí)調(diào)整。4.解析思路：聲學(xué)傳感器在智能車(chē)輛中用于環(huán)境聲音識(shí)別（如鳴笛識(shí)別）面臨的主要挑戰(zhàn)包括：1）環(huán)境噪聲復(fù)雜多變，如交通噪聲、發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、風(fēng)噪聲等會(huì)干擾目標(biāo)聲音（如鳴笛聲）的識(shí)別；2）不同車(chē)輛鳴笛聲的音色、音量、頻率、時(shí)長(zhǎng)存在差異，需要識(shí)別模型具備足夠的魯棒性和區(qū)分度；3）識(shí)別系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)處理音頻信號(hào)，對(duì)算法的計(jì)算效率要求高；4）如何精確區(qū)分目標(biāo)聲音與其他類(lèi)別的環(huán)境聲音（如動(dòng)物叫聲、喇叭聲）也是一個(gè)挑戰(zhàn)。五、論述題1.解析思路：優(yōu)勢(shì)：麥克風(fēng)陣列通過(guò)空間采樣和波束形成技術(shù)，能夠?qū)⒙曉丛诳臻g上分離，實(shí)現(xiàn)聲源定位、噪聲源識(shí)別等功能，提高環(huán)境感知的指向性和分辨率。相比單個(gè)麥克風(fēng)，陣列能更好地抑制來(lái)自非目標(biāo)方向的噪聲，提取微弱的目標(biāo)聲信號(hào)。技術(shù)在：可以實(shí)現(xiàn)三維聲源定位，區(qū)分來(lái)自不同方向的聲音，用于識(shí)別車(chē)輛周?chē)说暮艉?、其他?chē)的鳴笛等，為ADAS和自動(dòng)駕駛提供額外的感知維度。面臨挑戰(zhàn)：麥克風(fēng)陣列的孔徑大小、陣列元間距、信號(hào)處理算法的復(fù)雜度都會(huì)影響其性能。在車(chē)輛振動(dòng)、溫度變化等非理想環(huán)境下，陣列的穩(wěn)定性和指向性會(huì)下降。復(fù)雜噪聲環(huán)境（如混響、多聲源干擾）下，波束形成的性能會(huì)受影響。同時(shí)，成本、體積和功耗也是實(shí)際應(yīng)用中需要考慮的技術(shù)挑戰(zhàn)。2.解析思路：重要意義：?jiǎn)我粋鞲衅鳎ㄈ鐢z像頭、雷達(dá)、超聲波、聲學(xué)傳感器）各有優(yōu)缺點(diǎn)和局限性，在特定的環(huán)境條件下（如惡劣天氣、光線不足、遠(yuǎn)距離探測(cè)、聲音識(shí)別）可能無(wú)法獲得最佳感知效果。通過(guò)將不同類(lèi)型的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，克服單一傳感器的局限性，提高整個(gè)感知系統(tǒng)的完整性、準(zhǔn)確性和可靠性。例如，攝像頭提供豐富的視覺(jué)信息，但受天氣影響大；雷達(dá)穿透性好，但分辨率相對(duì)較低；聲學(xué)傳感器擅長(zhǎng)探測(cè)聲音和進(jìn)行聲音識(shí)別。融合這些信息，可以使智能車(chē)輛對(duì)周?chē)h(huán)境的理解更加全面和準(zhǔn)確。舉例說(shuō)明：在自動(dòng)緊急制