[其他]精確測(cè)定最近障礙距離的超聲導(dǎo)盲眼鏡

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101985000000707
• 申請(qǐng)日: 1985-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN85100707B
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許振夏;毛汝良;蔡耀明;李湘孝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所東海研究站
• 代理公司: 中國(guó)科學(xué)院上海專利事務(wù)所
• 代理人: 張學(xué)琦

一種超聲導(dǎo)盲眼鏡，屬于盲人行走輔助工具，包括一付鏡架、接收和發(fā)射換能器、帶旋轉(zhuǎn)臂的耳外監(jiān)聽器，采用了帶時(shí)間門的脈沖聲納原理和重復(fù)頻率以及填充頻率都隨障礙物距離而變的雙參數(shù)變頻監(jiān)聽方法。由于監(jiān)聽距離范圍可調(diào)并且只監(jiān)聽最近障礙物的回波，因此，這種導(dǎo)盲眼鏡提供給使用者的信息比較單純，容易為使用者所掌握并且可以在障礙物較多的鬧市區(qū)使用。

本發(fā)明屬于盲人行走輔助工具。

一般的超聲導(dǎo)盲眼鏡采用的是連續(xù)發(fā)射調(diào)頻聲吶原理，（1）、（2）、（3）這種方案的缺點(diǎn)是各種距離上的障礙物的信息同時(shí)提供給盲人，造成次要的信息過多，增加盲人的精神負(fù)擔(dān)，并且需要較長(zhǎng)的使用訓(xùn)練時(shí)間。

本發(fā)明的目的是提供一種易為盲人所掌握并能在多障礙物的鬧市區(qū)使用的超聲導(dǎo)盲眼鏡。

本發(fā)明的特點(diǎn)是采用脈沖聲吶的原理，保證導(dǎo)盲器只對(duì)最近的障礙物作出反應(yīng)，根據(jù)障礙物的遠(yuǎn)近形成相應(yīng)重復(fù)周期和填充頻率的信號(hào)，通過低功耗監(jiān)聽器監(jiān)聽。

本發(fā)明所述的導(dǎo)盲眼鏡在障礙物較多的鬧市區(qū)也能使用，并且所需要的訓(xùn)練時(shí)間短。

本發(fā)明的實(shí)施例通過附圖予以詳細(xì)說明。

在圖1中，在沒有障礙物回波的情況下，比例延時(shí)電路〔5〕每隔一定時(shí)間給出一個(gè)脈沖，觸發(fā)發(fā)射電路〔2〕，發(fā)射電路〔2〕通過發(fā)射換能器〔1〕向?qū)ぱ坨R前方空間發(fā)射超聲頻脈沖聲，發(fā)射電路〔2〕的工作頻率能夠自動(dòng)跟蹤發(fā)射換能器〔1〕的共振頻率。波形〔10〕是發(fā)射脈沖波形，發(fā)射換能器〔1〕和接受換能器〔3〕通過控制尺寸或布陣或加裝聚能罩的方法，在空間形成一定開角的錐形搜索范圍。如果在這個(gè)搜索范圍內(nèi)存在障礙物則回波就被接收換能器〔3〕所接收并轉(zhuǎn)換成電脈沖。由波形〔11〕表示，電脈沖信號(hào)經(jīng)時(shí)變?cè)鲆娣糯笃鳌?〕放大、檢波后，觸發(fā)比例延時(shí)電路〔5〕，比例延時(shí)電路〔5〕在受到觸發(fā)后立即給出監(jiān)聽觸發(fā)脈沖并且在經(jīng)過一段時(shí)延后再給出延時(shí)輸出脈沖。比例延時(shí)電路〔5〕的延時(shí)值T₂具有和聲傳播時(shí)間（收、發(fā)脈沖之間的延遲時(shí)間）T₁成比例的特點(diǎn)最佳比例系數(shù)為12左右。比例延時(shí)電路〔5〕的延時(shí)輸出脈沖用來再觸發(fā)發(fā)射電路〔2〕以進(jìn)行下一次發(fā)射并同時(shí)用來觸發(fā)增益控制電路〔6〕以形成放大器〔4〕的時(shí)變?cè)鲆妫ㄐ巍?2〕表示放大器的增益一時(shí)間曲線。由上，發(fā)射脈沖的重復(fù)周期就代表了障礙物的距離。時(shí)間門〔7〕自發(fā)射瞬刻開始打開并保持打開一段時(shí)間。只有在時(shí)間門〔7〕打開期間，比例延時(shí)電路〔5〕給出的監(jiān)聽觸發(fā)脈沖才得以通過并觸發(fā)變頻監(jiān)聽電路〔8〕。這樣，時(shí)間門〔7〕的寬度就決定了監(jiān)聽的最遠(yuǎn)作用距離。在監(jiān)聽觸發(fā)脈沖通過時(shí)間門〔7〕后，時(shí)間門立即關(guān)閉使后續(xù)到達(dá)的信號(hào)不得通過。時(shí)間門的工作狀況如〔13〕所示，虛線表示在時(shí)間門〔7〕打開期間沒有足夠強(qiáng)的回波脈沖時(shí)的情況;實(shí)線表示監(jiān)聽觸發(fā)脈沖通過時(shí)間門后時(shí)間門〔7〕立即關(guān)閉的情況。變頻監(jiān)聽電路〔8〕在接收到時(shí)間門〔7〕輸出的觸發(fā)脈沖后形成一定寬度的、填充頻率隨障礙物距離連續(xù)變化的監(jiān)聽信號(hào)。變頻電路〔8〕是由對(duì)稱多諧振蕩器構(gòu)成的線性調(diào)頻發(fā)生器，其振蕩頻率由最近障礙物、回波的雙向聲傳播時(shí)間T1控制。變頻監(jiān)聽脈沖〔14〕的寬度應(yīng)大于15毫秒。這樣，低功耗監(jiān)聽器〔9〕送出的音響信號(hào)就是一種其重復(fù)周期和音調(diào)都隨障礙物距離而有很大變化的聲音。在障礙物距離較遠(yuǎn)時(shí)，盲人主要依靠音響信號(hào)的重復(fù)周期定距;在障礙物距離較近時(shí)，盲人主要依靠音響信號(hào)的音調(diào)（填充頻率）定距。這樣的雙參監(jiān)聽定距方法可以提高定距的靈敏度和拓寬耳聽定距的范圍。

為了避免影響盲人對(duì)外界環(huán)境的聽覺，采用了耳外發(fā)聲監(jiān)聽的方法。監(jiān)聽器由安放在共振腔內(nèi)的壓電陶瓷片構(gòu)成并通過搖臂和眼鏡架相連。旋轉(zhuǎn)搖臂就可以調(diào)節(jié)監(jiān)聽的響度。

圖2表示了本發(fā)明的一種示意圖。其中、〔1〕、〔2〕表示接收和發(fā)射換能器，〔3〕表示監(jiān)聽器，〔4〕表示眼鏡架，〔5〕表示連接監(jiān)聽器和眼鏡架的搖臂，〔6〕表示裝有收發(fā)電路及電池的電子盒。

可以采用雙通道接收和雙通道監(jiān)聽，利用雙耳效應(yīng)對(duì)障礙物的左、右方位進(jìn)行大致的判別。

注：

（1）L.Kay A Sonar Aid to Enhance Spatial

Perception of the Blind：