近年來，隨著人類對環境噪聲的重視，世界各發達國家紛紛制定了民航機起飛和降落時的噪聲標準。由于其優良的噪聲指標，九十年代中期推出的波音777成了許多遠程航線的首選。雖然1995年進入國際航空市場的波音777已經達到了所有設計目標，但是不久人們發現，在起飛和降落期間它時常會發出類似口哨的嘯叫，嘯叫的頻率很快被測定為2000赫茲左右，然而波音公司的工程師卻一直無法確定嘯叫來自何處？飛行中除了巨大的發動機以外，飛機上其他各種部件的振動以及機身和空氣的摩擦都會產生噪聲，要將如此復雜的噪聲源從一個高速飛行的物體中一一分解出來，困難是可想而知的。波音公司的工程師無奈地將這種嘯叫稱作“神秘的兩千周”(“2000-hertz mystery tone”)。

圖1. 波音777主機翼的前沿有一排小孔。在寒冷的環境里，穿過小孔的氣流將被加熱，然后在機翼內循環以防止潮氣在機翼上結冰（摘自“Commercial Aviation and the Environment”，Boeing，2005）

六年后2001年秋天，波音的研究人員把廣泛應用于無線通訊的智能天線的原理推廣到音頻，用數百個麥克風在機場的跑道上布設了直徑達150英尺的螺旋形的麥克風陣列來記錄飛越上空的波音777發出的噪聲。反復試驗的結果表明2000赫茲的嘯叫來自兩翼的前沿。波音777主機翼的前沿有一排小孔（見圖1），在寒冷的環境里，穿過小孔的氣流將被加熱，然后在機翼內循環以防止潮氣在機翼上結冰。根據麥克風陣列檢測的結果和對機翼結構的分析，波音的研究人員懷疑神秘嘯叫的“罪魁禍首”是那兩排小孔。當迎面而來的氣流穿過形狀和排列整齊的小孔時，猶如人們吹笛子一樣，氣流和機翼產生了2000赫茲的共振。為了證實這個猜測，聲學專家斯多克（Rob Stoker）說服了波音公司有關部門，用膠帶將一個機翼前沿的小孔全部封上，然后再比較兩個機翼前沿的噪聲強度。

圖2. 一側機翼前沿的小孔封上后2000赫茲的嘯叫幾乎完全消失了（摘自“Sound camera' silences a mystery”, Boeing Frontiers, March 2004, Volume 02, Issue 10）

圖2顯示的是一側小孔封上后的測試結果。如斯多克預測，一側機翼前沿的小孔封上后2000赫茲的嘯叫完全消失了。波音的工程師終于解開了困擾他們多年的迷！根據麥克風陣列檢測的結果，波音的設計師重新設計了機翼前沿防凍小孔的形狀和排列。改進后的波音777-300ER系列徹底消除了那“神秘的兩千周”的嘯叫。

圖3. 成功后激動的波音聲學專家斯多克先生

麥克風陣列在波音飛機上成功應用的故事很快被流傳到歐洲的空客和世界其他的飛機制造公司。如今，麥克風陣列不僅被用來研究飛機、汽車上的噪聲源，而且還被用在潛水艇、建筑和家電等行業的噪聲研究中。

以下本文將簡單介紹麥克風陣列的原理、應用實例以及應用中常見的一些問題。為了讓非專業的讀者能夠盡可能全面地了解這個新興的技術，本文將盡量避免使用專業詞匯和數學公式，于是有些假設可能會顯得過于理想，有些解釋可能會顯得過于簡單。

檢測原理：圖4是波音公司測試的示意圖。圓圈內的黑點代表麥克風。紅線代表聲波從聲源s(t) 到麥克風的傳遞路徑。由于聲源和各個麥克風間的距離不相等，每個麥克風接收到的聲波有不同的時延ti（在頻率域稱作相位差），數學上可以大致描述成xi(t) = s(t-ti)+Ni(t) , 這里xi(t) 和 Ni(t)分別代表第i個麥克風接收到的信號和均值為零的干擾。因為麥克風陣列的結構和聲音的傳播速度是已知的，于是對空間每個位置上的聲源，我們都可以用中學的三角和幾何知識解出一組對應的時延 {ti }。假如對每個麥克風接收到的信號xi(t)分別補償ti（也就是xi(t+ti)），將來自聲源的聲波對齊，然后把所有M個補償后的信號xi(t+ti)相加，最后，得到干擾趨于零的（因為干擾 Ni(t)的均值為零）增強了的聲波Ms(t)。

圖4. 波音公司測試示意圖