一種次聲波檢測(cè)方法及其檢測(cè)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種次聲波檢測(cè)方法及其檢測(cè)裝置，其能解決現(xiàn)有次聲波檢測(cè)設(shè)備種類(lèi)單一、使用要求高、價(jià)格昂貴的問(wèn)題，并且能有效應(yīng)用于日常民用；其由智能移動(dòng)設(shè)備采集加速度傳感器在待測(cè)位置的機(jī)械振動(dòng)信息，智能移動(dòng)設(shè)備將機(jī)械振動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)功率譜，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率分布和次聲波頻率范圍，從而判定待測(cè)位置是否有次聲波的存在。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種次聲波檢測(cè)方法及其檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動(dòng)通信領(lǐng)域，尤其是涉及基于移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)次聲波檢測(cè)的方法，具體為一種基于智能手機(jī)傳感器的次聲波檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]次聲波又稱(chēng)亞聲波，一般是指頻率在10_4Hz?20Hz之間的聲波。通常情況下次聲波并不引起人耳聽(tīng)覺(jué)。與可聽(tīng)聲波一樣，次聲波由各種物體的機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生，通過(guò)各種彈性介質(zhì)的振動(dòng)向四周擴(kuò)散傳播?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)，許多自然現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，如海上風(fēng)暴、火山爆發(fā)、地震、海嘯、電閃雷鳴、波浪擊岸、臺(tái)風(fēng)、磁暴、極光、冰霍等等，都可伴有次聲波的發(fā)生；在與人類(lèi)有關(guān)的活動(dòng)中，諸如核爆炸，飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈飛行，火炮發(fā)射，火車(chē)和地鐵高速行駛時(shí)車(chē)身板壁與車(chē)內(nèi)空氣的次聲頻耦振，輪船航行，飛馳的車(chē)輛，高樓和大橋搖晃，甚至鼓風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)、擴(kuò)音喇叭等都會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的次聲波。另外，次聲波還廣泛分布于工業(yè)生產(chǎn)、建筑業(yè)和交通運(yùn)輸中，如高速公路上疾馳的車(chē)輛中可產(chǎn)生12dB聲強(qiáng)的次聲波，而且由于次聲波的頻率低、波長(zhǎng)較長(zhǎng)，因此在傳播中被介質(zhì)吸收很少，穿透能力很強(qiáng)。
[0003]次聲波可對(duì)人體造成危害。當(dāng)人體受到低強(qiáng)度次聲影響后，主要表現(xiàn)為非特異性的應(yīng)激反應(yīng)及神經(jīng)內(nèi)分泌失調(diào)癥狀:煩躁、中耳壓迫、耳痛、耳鳴以及頭疼、惡心、嘔吐、平衡失調(diào)、視覺(jué)模糊等。高強(qiáng)度的次聲甚至可導(dǎo)致人體嚴(yán)重的生理變化，甚至死亡。因?yàn)槿梭w各器官都有其固有的振動(dòng)頻率，而這種頻率在3Hz?17 Hz之間，人體的這些固有頻律正好在次聲頻率范圍內(nèi)，當(dāng)次聲作用于人體時(shí)，若它的頻率與某一部位的自身頻率接近或相等，即會(huì)引起生物共振反應(yīng)，使其吸收能量；另一方面其共振刺激軀體感受器，將刺激傳到人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)部位，引起一系列功能和形態(tài)改變，最終影響組織分子結(jié)構(gòu)、生物氧化和能量代謝過(guò)程，以至危及性命。
[0004]目前的次聲波檢測(cè)設(shè)備多為電容式次聲波傳感器，其要求結(jié)構(gòu)精細(xì)、設(shè)計(jì)嚴(yán)密、選材嚴(yán)格，特別是加工精度要求高，其主要零件都要求超精加工，并且為了保證其使用的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，要選用最好的絕緣體，系統(tǒng)內(nèi)還要求高潔凈度等，還必須考慮環(huán)境條件對(duì)系統(tǒng)勁度的影響，環(huán)境溫度變化所引起的傳感器的“零飄”問(wèn)題；另外，目前的次聲波檢測(cè)設(shè)備多用于地震預(yù)測(cè)、海洋風(fēng)暴預(yù)警等自然災(zāi)害的預(yù)警與監(jiān)測(cè)，其種類(lèi)單一、價(jià)格昂貴，不適合日常民用。手機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡碾娮赢a(chǎn)品，單純利用手機(jī)中的麥克風(fēng)進(jìn)行次聲波檢測(cè)這種方法并不可行，因?yàn)槭謾C(jī)麥克風(fēng)的最低拾音頻率通常高于20Hz，無(wú)法檢測(cè)頻率低于20Hz的次聲波。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種次聲波檢測(cè)方法，其能解決現(xiàn)有次聲波檢測(cè)設(shè)備種類(lèi)單一、使用要求高、價(jià)格昂貴的問(wèn)題，并且能有效應(yīng)用于日常民用，為此本發(fā)明還提供了一種次聲波檢測(cè)裝置。
[0006]一種次聲波檢測(cè)方法，其特征在于:智能移動(dòng)設(shè)備采集加速度傳感器在待測(cè)位置的機(jī)械振動(dòng)信息，所述智能移動(dòng)設(shè)備將所述機(jī)械振動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)功率譜，根據(jù)所述振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率分布和次聲波頻率范圍，從而判定所述待測(cè)位置是否有次聲波的存在。
[0007]其進(jìn)一步特征在于:
所述判定待測(cè)位置是否有次聲波的存在的判定方法為:當(dāng)所述次聲波頻率范圍內(nèi)存在所述振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率，則判定為檢測(cè)到次聲波；
當(dāng)判定所述待測(cè)位置檢測(cè)到次聲波，所述智能移動(dòng)設(shè)備彈出提示信息通知用戶(hù)有次聲波存在；
所述待測(cè)位置為水平位置；所述智能移動(dòng)設(shè)備通過(guò)離散傅里葉變換交換所述機(jī)械振動(dòng)信息從時(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域，從而得到所述振動(dòng)信號(hào)功率譜。
[0008]其更一步特征在于:在采用所述智能移動(dòng)設(shè)備檢測(cè)次聲波前，對(duì)所述智能移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，所述訓(xùn)練包括以下步驟:
(1)獲取所述加速度傳感器的采樣頻率范圍；
(2)將所述智能移動(dòng)設(shè)備置于水平面，所述智能移動(dòng)設(shè)備采集所述加速度傳感器的加速度值；
(3 )根據(jù)所述步驟(2 )中所采集到的所述加速度傳感器的加速度值，設(shè)定所述加速度傳感器的加速度門(mén)限制值。
[0009]一種次聲波檢測(cè)裝置，其特征在于:其包括 加速度傳感器，用于檢測(cè)待測(cè)位置的機(jī)械振動(dòng)信息；
智能移動(dòng)設(shè)備，用于采集所述加速度傳感器檢測(cè)到的機(jī)械振動(dòng)信息并將所述機(jī)械振動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)功率譜，并根據(jù)所述振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率分布和次聲波頻率范圍判定所述待測(cè)位置是否有次聲波的存在；
所述加速度傳感器與所述智能移動(dòng)設(shè)備電控信號(hào)連接。
[0010]其進(jìn)一步特征在于:其中加速度傳感器可內(nèi)置于所述智能移動(dòng)設(shè)備，也可外置于所述智能移動(dòng)設(shè)備；
所述智能移動(dòng)設(shè)備為智能手機(jī)、平板電腦、智能可穿戴設(shè)備中的任一種；
所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、電容式mems加速度傳感器中的任一種。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)其采用智能手機(jī)、平板電腦、智能可穿戴設(shè)備等智能移動(dòng)設(shè)備作為次聲波檢測(cè)的終端，與現(xiàn)有的專(zhuān)業(yè)次聲波檢測(cè)設(shè)備相比較其終端成本低、適合日常民用；
(2)次聲波傳播時(shí)伴隨著能量的傳播，次聲波的波強(qiáng)反應(yīng)了次聲波的能量，同時(shí)也決定了待測(cè)位置所在平面隨之振動(dòng)的振幅，忽略外界微小的振動(dòng)，通過(guò)振幅傳遞的線(xiàn)性關(guān)系，可以得到待測(cè)位置所在平面產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的最大位移與次聲波波強(qiáng)成正相關(guān)，本發(fā)明方法中智能移動(dòng)設(shè)備采集加速度傳感器在待測(cè)位置的機(jī)械振動(dòng)信息，智能移動(dòng)設(shè)備將機(jī)械振動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)功率譜，根據(jù)振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率分布和次聲波頻率范圍從而判定所述待測(cè)位置是否有次聲波的存在，其方法簡(jiǎn)單，可以隨時(shí)檢測(cè)環(huán)境周?chē)欠翊嬖诖温暡ǎ?br> (3)本發(fā)明次聲波檢測(cè)方法中，當(dāng)判定待測(cè)位置檢測(cè)到次聲波后智能移動(dòng)設(shè)備弱出提示信息通知用戶(hù)有次聲波存在，能夠隨時(shí)提醒人們及時(shí)遠(yuǎn)離或者減少在次聲波環(huán)境下的停留時(shí)間，減少次聲波對(duì)人體的傷害；
(4)本發(fā)明次聲波檢測(cè)方法中，待測(cè)位置選擇為水平位置，能夠有效保證加速度傳感器檢測(cè)該位置機(jī)械振動(dòng)信息的精確性；而在采用智能移動(dòng)設(shè)備檢測(cè)次聲波前先對(duì)智能移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練從而設(shè)定加速度傳感器的加速度門(mén)限值，可以避免加速度傳感器本身的檢測(cè)誤差，進(jìn)一步保證加速度傳感器檢測(cè)待測(cè)位置機(jī)械振動(dòng)信息的精確性；
(5)本發(fā)明次聲波檢測(cè)方法中，智能移動(dòng)設(shè)備通過(guò)離散傅里葉變換的方法將加速度傳感器檢測(cè)到的機(jī)械振動(dòng)信息從時(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域從而得到振動(dòng)信號(hào)功率譜，其轉(zhuǎn)換便捷，計(jì)算量小，能夠有效提高次聲波檢測(cè)速度；
(6)本發(fā)明次聲波檢測(cè)方法的檢測(cè)裝置，其加速度傳感器可以采用內(nèi)置或外置的方式與智能移動(dòng)設(shè)備電控信號(hào)連接，從而滿(mǎn)足實(shí)際的使用需要，適用范圍廣。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明具體實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例的次聲波檢測(cè)方法的系統(tǒng)流程圖；
圖2為本發(fā)明具體實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例的次聲波檢測(cè)方法中對(duì)智能手機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練的過(guò)程圖； 圖3為本發(fā)明具體實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例的次聲波檢測(cè)方法中對(duì)次聲波的檢測(cè)過(guò)程圖；
圖4為本發(fā)明具體實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例的次聲波檢測(cè)裝置系統(tǒng)部署示意圖；
圖5為本發(fā)明具體實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例中智能手機(jī)在Z軸的振動(dòng)波形圖像；
圖6為本發(fā)明具體實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例中對(duì)Z軸圖像波形進(jìn)行離散傅里葉變換后的功率譜圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0013]一種次聲波檢測(cè)方法，其通過(guò)智能移動(dòng)設(shè)備采集加速度傳感器在待測(cè)位置的機(jī)械振動(dòng)信息，然后智能移動(dòng)設(shè)備將機(jī)械振動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)功率譜，當(dāng)次聲波頻率范圍內(nèi)存在振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率，則判定該待測(cè)位置檢測(cè)到次聲波，智能移動(dòng)設(shè)備即彈出提示信息通知用戶(hù)有次聲波存在。其中，智能移動(dòng)設(shè)備通過(guò)離散傅里葉變換交換機(jī)械振動(dòng)信息從時(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域，從而得到振動(dòng)信號(hào)功率譜；待測(cè)位置為水平位置；在采用智能移動(dòng)設(shè)備檢測(cè)次聲波前，對(duì)智能移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練包括以下步驟:
(O獲取加速度傳感器的采樣頻率范圍；
(2)將智能移動(dòng)設(shè)備置于水平面，智能移動(dòng)設(shè)備采集加速度傳感器的加速度值；
(3)根據(jù)步驟(2)中所采集到的加速度傳感器的加速度值，設(shè)定加速度傳感器的加速度門(mén)限制值。
[0014]一種次聲波檢測(cè)方法的檢測(cè)裝置，其包括 加速度傳感器，用于檢測(cè)待測(cè)位置的機(jī)械振動(dòng)信息；
智能移動(dòng)設(shè)備，用于采集加速度傳感器檢測(cè)到的機(jī)械振動(dòng)信息并將機(jī)械振動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)功率譜，并根據(jù)振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率分布和次聲波頻率范圍判定待測(cè)位置是否有次聲波的存在；
其中加速度傳感器與所述智能移動(dòng)設(shè)備電控信號(hào)連接，加速度傳感器可內(nèi)置或者外置于智能移動(dòng)設(shè)備；智能移動(dòng)設(shè)備為智能手機(jī)、平板電腦、智能可穿戴設(shè)備中的任一種；加速度傳感器為三軸加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、電容式mems加速度傳感器中的任一種。
[0015]下面結(jié)合附圖、采用一個(gè)實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明:
本實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例中采用一個(gè)簡(jiǎn)易的次聲波發(fā)生器3產(chǎn)生次聲波以達(dá)到檢測(cè)的效果，本實(shí)施例次聲波檢測(cè)裝置中智能移動(dòng)設(shè)備選用智能手機(jī)，加速度傳感器采用三軸加速度傳感器，并且該三軸加速度傳感器內(nèi)置于該智能手機(jī)內(nèi)，本實(shí)施例系統(tǒng)部署見(jiàn)圖4，將智能手機(jī)I放置于水平的檢測(cè)平臺(tái)2上，將次聲波發(fā)生器3置于檢測(cè)平臺(tái)2正下方使其次聲波發(fā)射面對(duì)準(zhǔn)智能手機(jī)1，一般三軸加速度傳感器的量程范圍為±2gm/s2, ±4gm/s2, ±8gm/s2 ；
首先對(duì)智能手機(jī)I進(jìn)行訓(xùn)練，見(jiàn)圖2，其包括如下步驟:
(1)獲取智能手機(jī)I的三軸加速度傳感器的采樣頻率范圍，本實(shí)施例中智能手機(jī)I的三軸加速度傳感的量程范圍為±8gm/s2 ；
(2)將智能手機(jī)I置于水平的檢測(cè)平臺(tái)I上，在不啟動(dòng)次聲波發(fā)生器3的情況下使用記錄智能手機(jī)I的三軸加速度傳感器所測(cè)到的X軸、Y軸和Z軸的加速度值；
(3)根據(jù)上述步驟(2)中所測(cè)到的所述智能手機(jī)的三軸加速度傳感器所測(cè)到的X軸、Y軸和Z軸的加速度值，設(shè)定智能手機(jī)I的三軸加速度傳感器的X軸、Y軸和Z軸的加速度門(mén)限制值，本實(shí)施中設(shè)定智能手機(jī)I的三軸加速度傳感器門(mén)限值為0.2m/s2 ；
再啟動(dòng)次聲波發(fā)生器3，通過(guò)智能手機(jī)I來(lái)檢測(cè)次聲波，見(jiàn)圖3，其檢測(cè)過(guò)程為:智能手機(jī)I內(nèi)置的三軸加速度傳感器采集智能手機(jī)I在檢測(cè)平臺(tái)2上的在X軸、Y軸和Z軸的加速度值數(shù)據(jù)，然后將采集到的智能手機(jī)在I在檢測(cè)平臺(tái)2上的X軸、Y軸和Z軸的加速度值數(shù)據(jù)通過(guò)離散傅里葉變換得到智能手機(jī)I的振動(dòng)信號(hào)功率譜，本實(shí)驗(yàn)室實(shí)施例中，由于智能手機(jī)I放置于水平的檢測(cè)平臺(tái)2表面，同時(shí)次聲波發(fā)生器3位于檢測(cè)平臺(tái)2的正下方并且其次聲波發(fā)射面對(duì)準(zhǔn)智能手機(jī)1，因此次聲波發(fā)生器發(fā)出的次聲波垂直于水平的檢測(cè)平臺(tái)2的表面，智能手機(jī)I受次生波影響而產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)主要是Z軸方向的振動(dòng)，因此本實(shí)施例中僅對(duì)三軸加速度傳感器采集的Z軸加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅里葉變換，從而得到智能手機(jī)I在Z軸方向的振動(dòng)信號(hào)功率譜，見(jiàn)圖5和圖6 ;再根據(jù)智能手機(jī)I的振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率分布，當(dāng)振動(dòng)信號(hào)功率譜中存在低于20Hz的頻率范圍內(nèi)存在的信號(hào)功率，則判定為檢測(cè)到次聲波，通過(guò)智能手機(jī)I中的通知欄彈出提示信息從而通知用戶(hù)，否則智能手機(jī)I內(nèi)置的三軸加速度傳感器繼續(xù)采集智能手機(jī)I的三軸加速度數(shù)據(jù)并進(jìn)行次聲波檢測(cè)；其中，對(duì)三軸加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅里葉變換的公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種次聲波檢測(cè)方法，其特征在于:智能移動(dòng)設(shè)備采集加速度傳感器在待測(cè)位置的機(jī)械振動(dòng)信息，所述智能移動(dòng)設(shè)備將所述機(jī)械振動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)功率譜，根據(jù)所述振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率分布和次聲波頻率范圍，從而判定所述待測(cè)位置是否有次聲波的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測(cè)方法，其特征在于:所述判定待測(cè)位置是否有次聲波的存在的判定方法為:當(dāng)所述次聲波頻率范圍內(nèi)存在所述振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率，則判定為檢測(cè)到次聲波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測(cè)方法，其特征在于:當(dāng)判定所述待測(cè)位置檢測(cè)到次聲波，所述智能移動(dòng)設(shè)備彈出提示信息通知用戶(hù)有次聲波存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測(cè)方法，其特征在于:所述待測(cè)位置為水平位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測(cè)方法，其特征在于:在采用所述智能移動(dòng)設(shè)備檢測(cè)次聲波前，對(duì)所述智能移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，所述訓(xùn)練包括以下步驟: (1)獲取所述加速度傳感器的采樣頻率范圍； (2)將所述智能移動(dòng)設(shè)備置于水平面，所述智能移動(dòng)設(shè)備采集所述加速度傳感器的加速度值； (3)根據(jù)所述步驟(2)中所采集到的所述加速度傳感器的加速度值，設(shè)定所述加速度傳感器的加速度門(mén)限值 。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測(cè)方法，其特征在于:所述智能移動(dòng)設(shè)備通過(guò)離散傅里葉變換交換所述機(jī)械振動(dòng)信息從時(shí)域轉(zhuǎn)換為頻域，從而得到所述振動(dòng)信號(hào)功率-1'TfeP曰。
7.一種次聲波檢測(cè)裝置，其特征在于:其包括 加速度傳感器，用于檢測(cè)待測(cè)位置的機(jī)械振動(dòng)信息； 智能移動(dòng)設(shè)備，用于采集所述加速度傳感器檢測(cè)到的機(jī)械振動(dòng)信息并將所述機(jī)械振動(dòng)信息轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)功率譜，并根據(jù)所述振動(dòng)信號(hào)功率譜中的信號(hào)頻率分布和次聲波頻率范圍判定所述待測(cè)位置是否有次聲波的存在； 所述加速度傳感器與所述智能移動(dòng)設(shè)備電控信號(hào)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種次聲波檢測(cè)裝置，其特征在于:所述加速度傳感器內(nèi)置于所述智能移動(dòng)設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種次聲波檢測(cè)裝置，其特征在于:所述加速度傳感器外置于所述智能移動(dòng)設(shè)備，所述加速度傳感器與所述智能移動(dòng)設(shè)備電控信號(hào)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一所述的一種次聲波檢測(cè)裝置，其特征在于:所述智能移動(dòng)設(shè)備為智能手機(jī)、平板電腦、智能可穿戴設(shè)備中的任一種，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、電容式mems加速度傳感器中的任一種。
【文檔編號(hào)】G01H17/00GK104019890SQ201410246305
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】宋崢, 許永偉, 馬建 申請(qǐng)人:無(wú)錫智感星際科技有限公司