[發(fā)明專利]一種快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010071403.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN111163398A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玲麗;夏瑞芳;仲銀召;方健;曹偉;儲(chǔ)昊;劉宇清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京常榮聲學(xué)股份有限公司;南京常榮環(huán)境科技有限公司;江蘇聲振聲學(xué)技術(shù)研究所有限公司
• 主分類號(hào): H04R1/40
• 分類號(hào): H04R1/40;H04R3/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 孫昱

1.一種快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置，其特征在于，包括：

控制模塊，所述控制模塊與音頻處理模塊和云臺(tái)分別連接；

音頻處理模塊，所述音頻處理模塊用于接收控制模塊輸出的第一音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理后形成第二音頻信號(hào)，第二音頻信號(hào)再進(jìn)行自動(dòng)增益然后形成第三音頻信號(hào)，第三音頻信號(hào)通過模/數(shù)轉(zhuǎn)換形成第四音頻信號(hào)，第四音頻信號(hào)通過DSP進(jìn)行信號(hào)調(diào)制形成第五音頻信號(hào)；

多個(gè)功率放大模塊，所述功率放大模塊用于接收音頻處理模塊最終形成的第五音頻信號(hào)，通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換并放大形成第六音頻信號(hào)；

多個(gè)換能器陣列，所述換能器陣列用于接收功率放大模塊最終發(fā)出的第六音頻信號(hào)，并將所述第六音頻信號(hào)輸出至空氣介質(zhì)中，并在空氣中進(jìn)行非線性自解調(diào)，形成定向波束；

外殼，所述外殼內(nèi)部設(shè)置所述控制模塊音頻處理模塊、多個(gè)功率放大模塊、多個(gè)換能器陣列、開關(guān)電源及云臺(tái)；

云臺(tái)，所述云臺(tái)包括水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和俯仰旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于承載所述外殼；

開關(guān)電源，設(shè)置于外殼上，其輸入端與外部電源接口連接，輸出端分別與音頻處理模塊和功率放大模塊連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置，其特征在于，所述控制模塊包括控制面板和顯示面板，所述控制面板上設(shè)置有包括音頻信號(hào)輸出端、控制信號(hào)輸出端、云臺(tái)接口端、電源接口端、音頻類型調(diào)節(jié)鍵、云臺(tái)控制鍵、工作模式控制鍵、音頻類型調(diào)節(jié)鍵、音量調(diào)節(jié)鍵、波束角度調(diào)節(jié)鍵、云臺(tái)水平角度調(diào)節(jié)鍵、云臺(tái)垂直角度調(diào)節(jié)鍵、聚焦距離模式控制鍵或窗函數(shù)類型設(shè)置鍵中的一種或多種，所述顯示面板包括顯示屏，所述顯示屏能夠顯示包括聲波波束方位空間示意圖、波束角度調(diào)節(jié)數(shù)值、多波束模式、聚焦距離模式、窗函數(shù)類型、音頻信號(hào)名稱、工作狀態(tài)指示燈的一種或幾種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置，其特征在于，所述音頻處理模塊包括音頻信號(hào)輸入端，控制信號(hào)輸入端，濾波電路，自動(dòng)增益電路，模/數(shù)轉(zhuǎn)換電路，DSP和MCU。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置，其特征在于，換能器陣列包括輸入端、陣列控制器和多個(gè)陣元，模擬信號(hào)通過換能器陣列輸出至空氣介質(zhì)中，并在空氣中進(jìn)行非線性自解調(diào)，形成定向波束；多個(gè)陣元采用并聯(lián)方式級(jí)聯(lián)；所述換能器陣列包括陣列控制器，所述陣列控制器采用開關(guān)電路及電流監(jiān)測模塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置，其特征在于，所述外殼包括防水通音膜和吸聲后蓋相互連接形成的殼體，殼體內(nèi)部平行防水通音膜的方向設(shè)置支撐板，所述支撐板兩端與吸聲后蓋固定連接；朝向吸聲后蓋一面的支撐板上設(shè)置有音頻處理模塊和開關(guān)電源，朝向防水通音膜一面的支撐板上設(shè)置有功率放大模塊和換能器陣列，其中換能器陣列疊放設(shè)置在功率放大模塊上方，所述吸聲后蓋上設(shè)置有音頻信號(hào)連接器、控制信號(hào)連接器、網(wǎng)絡(luò)連接器和電源接口，外殼的底部設(shè)置有與云臺(tái)連接的連接桿。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置，其特征在于，所述控制模塊預(yù)留設(shè)置有激光控制接口、視頻控制接口、強(qiáng)光控制接口和麥克風(fēng)接口，所述控制模塊包括有線控制和無線控制中的一種或兩種控制方式。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置，其特征在于，換能器陣列的陣元等間距排布，陣元間間距小于等于半波長。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置，其特征在于，多個(gè)換能器陣列中的換能器陣列等間距布放，相鄰的換能器陣列間隙與陣元間間距相等。

9.權(quán)利要求1所述的快速響應(yīng)高聲強(qiáng)發(fā)聲裝置的快速響應(yīng)方法，其特征在于，通過控制模塊調(diào)節(jié)音頻信號(hào)和控制信號(hào)參數(shù)，確定聲信號(hào)的類型及輻射方向，通過內(nèi)部算法程序快速分析波束角度調(diào)節(jié)范圍，云臺(tái)角度調(diào)節(jié)范圍，利用云臺(tái)和波束控制相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)向目標(biāo)方向輻射聲束；實(shí)現(xiàn)窄帶波束發(fā)射，波束角度±15°@1kHz，水平360°，垂直-60°～130°寬角度快速響應(yīng)；

通過控制模塊，調(diào)節(jié)發(fā)聲裝置工作模式，包括以下三種模式：

模式1，所有換能器陣列均進(jìn)行工作，形成高聲強(qiáng)單波束；

模式2，部分換能器陣列進(jìn)行工作，工作的陣列間距不變，形成聲壓級(jí)相對(duì)低一些的單波束；

模式3，部分換能器陣列進(jìn)行工作，工作的陣列間距改變，形成多波束。