[發(fā)明專利]多聲音束匯聚的實(shí)驗(yàn)裝置及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410093247.2
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號(hào): CN103822701A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙俊陽;湯一彬;覃濤杰;翟興峰;郭臣;莫正佩;王涵瑜;朱昌平
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號(hào): G01H17/00
• 分類號(hào): G01H17/00;H04R3/00
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務(wù)所 32225
• 代理人: 孫彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多聲音束匯聚的實(shí)驗(yàn)裝置及其使用方法，屬于聲音傳播實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，隨著社會(huì)轉(zhuǎn)型的不斷加快，社會(huì)上不和諧、不穩(wěn)定的因素增多，各類群體性事件和突發(fā)事件呈逐年上升趨勢，而應(yīng)對這種不穩(wěn)定事件，出現(xiàn)了一種新型的武器——聲音武器。美國、德國等發(fā)達(dá)國家很早就開始研究聲音武器，但由于聲音存在漫射和衍射，所以聲音的定向發(fā)射和傳播卻很難實(shí)現(xiàn)，因此，探索聲音定向的問題變得尤為重要而有意義。

聲音匯聚方式一般有兩種方法：一種是利用聚焦超聲波在空氣中的非線性解調(diào)，超聲波在空氣中傳輸一定的時(shí)間后，使超聲波頻率降低，變成人耳可以聽到的聲音，另一種方法就是利用普通聲波發(fā)生設(shè)備進(jìn)行組陣，實(shí)現(xiàn)聲音的簡單的加強(qiáng)，使聲波在中心線上的疊加效果最佳，為了探索聲音匯聚效果，就必須進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)科學(xué)有效的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出一定的實(shí)驗(yàn)關(guān)系。

傳統(tǒng)聲音匯聚實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集是相獨(dú)立的；采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)等是分布進(jìn)行的，操作復(fù)雜、耗費(fèi)時(shí)間，有效將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與分析結(jié)合，是科學(xué)發(fā)展的一個(gè)必經(jīng)環(huán)節(jié)，也是未來實(shí)驗(yàn)發(fā)展的一個(gè)重要方向。同時(shí)，要兼顧到實(shí)驗(yàn)的安全可靠、成本低廉等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種多聲音束匯聚的實(shí)驗(yàn)裝置，它實(shí)驗(yàn)變量控制簡單，能夠有效、快速和低成本地采集并得出大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并且能夠及時(shí)地在上位機(jī)上顯示觀察，有助于實(shí)驗(yàn)人員的直觀分析、探究聲音的匯聚發(fā)送與傳播的規(guī)律。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種多聲音束匯聚的實(shí)驗(yàn)裝置，它包括語音輸入裝置、載波信號(hào)發(fā)生器、調(diào)制電路、功率放大電路、上位機(jī)、核心處理器、聲音強(qiáng)度監(jiān)測儀、揚(yáng)聲器陣列和轉(zhuǎn)動(dòng)器；其中，

語音輸入裝置，其信號(hào)輸出端與調(diào)制電路的一信號(hào)輸入端相連接，并用于將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換為語音電信號(hào)后傳遞給調(diào)制電路；

載波信號(hào)發(fā)生器，其信號(hào)輸出端與調(diào)制電路的另一信號(hào)輸入端相連接，并用于產(chǎn)生載波信號(hào)并將其傳遞給調(diào)制電路；

調(diào)制電路，其信號(hào)輸出端與功率放大電路的信號(hào)輸入端相連接，并用于將語音電信號(hào)和載波信號(hào)調(diào)制后傳遞給功率放大電路；

功率放大電路，其信號(hào)輸出端與揚(yáng)聲器陣列相連接，其控制輸入端與核心處理器相連接，并根據(jù)核心處理器所傳遞的強(qiáng)度控制信號(hào)用于將已調(diào)制信號(hào)功率放大后傳遞給揚(yáng)聲器陣列以便驅(qū)動(dòng)其工作；

揚(yáng)聲器陣列，其具有多個(gè)揚(yáng)聲器，并用于將接收的功率放大后的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為語音信號(hào)；

聲音強(qiáng)度監(jiān)測儀，其信號(hào)輸出端與核心處理器相連接，并用于監(jiān)測實(shí)驗(yàn)前后聲音強(qiáng)度信號(hào)并將其傳遞給核心處理器；

轉(zhuǎn)動(dòng)器，其信號(hào)輸入端與核心處理器相連接，并且所述的揚(yáng)聲器和轉(zhuǎn)動(dòng)器相對應(yīng)，揚(yáng)聲器的尾端通過旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)器與相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)器相連接，并用于接收核心處理器的角度控制信號(hào)以便驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)器旋轉(zhuǎn)控制揚(yáng)聲器的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；

上位機(jī)，其與核心處理器相連接以實(shí)現(xiàn)雙向信號(hào)傳輸，并用于顯示實(shí)驗(yàn)參數(shù)、輸入相對應(yīng)的控制信號(hào)以及顯示和存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，該多聲音束匯聚的實(shí)驗(yàn)裝置還包括承載裝置，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)器安裝在承載裝置上。

進(jìn)一步，所述的揚(yáng)聲器陣列由多個(gè)勵(lì)磁式喇叭組成。

進(jìn)一步，所述的轉(zhuǎn)動(dòng)器為矩舵機(jī)。

進(jìn)一步，所述的功率放大電路為D類功放型電路。

更進(jìn)一步，所述的調(diào)制電路和功率放大電路之間還連接有緩沖隔離電路。

本發(fā)明還提供了一種多聲音束匯聚的實(shí)驗(yàn)裝置的使用方法，該方法的步驟如下：

（1）在上位機(jī)上點(diǎn)擊啟動(dòng)按鈕，并打開電源，為整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置供電，進(jìn)入啟動(dòng)工作狀態(tài)；

（2）在上位機(jī)上點(diǎn)擊測量環(huán)境聲音按鈕，通過聲音強(qiáng)度監(jiān)測儀監(jiān)測當(dāng)前環(huán)境下的聲音強(qiáng)度，并在上位機(jī)上進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)；

（3）在上位機(jī)上輸入需調(diào)整的揚(yáng)聲器角度、揚(yáng)聲器聲音強(qiáng)度和工作時(shí)間，并執(zhí)行按鈕進(jìn)行操作；

（4）在上位機(jī)上點(diǎn)擊角度微調(diào)按鈕，控制揚(yáng)聲器的角度在0°~10°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，再點(diǎn)擊執(zhí)行按鈕重復(fù)步驟（3）操作；

（5）在上位機(jī)上點(diǎn)擊強(qiáng)度微調(diào)按鈕，控制揚(yáng)聲器的聲音強(qiáng)度在0dB~10dB范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，再點(diǎn)擊執(zhí)行按鈕重復(fù)步驟（3）操作；

（6）工作時(shí)間到，實(shí)驗(yàn)裝置停止工作，在上位機(jī)上顯示實(shí)驗(yàn)聲音強(qiáng)度值并將對應(yīng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到上位機(jī)中；

（7）重復(fù)步驟（2）、（3）、（4）、（5），得出多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并在上位機(jī)上點(diǎn)擊繪圖按鈕，繪制實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析圖。