可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超聲波領(lǐng)域，尤指一種可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲波在日常生活中已有廣泛的應(yīng)用。其應(yīng)用程度可從醫(yī)學(xué)的應(yīng)用，探測器，到日常洗滌物品死角的應(yīng)用。然而，由于超聲波的頻寬屬于人耳的音頻范圍之外，超聲波不會直接對人的聽覺效應(yīng)有所影響。然而，經(jīng)過對超聲波在空氣介質(zhì)的物理效應(yīng)進一步研宄后，超聲波有一些特性可茲利用。
[0003]請參考圖3，圖3為超聲波指向性揚聲路徑示意圖，當(dāng)前超聲波發(fā)射單元在傳播超聲波時，具體原理可由圖3解釋說明，圖3中換能器即為本發(fā)明所提供的超聲波發(fā)射單元，其中參量陣使得聲頻波的能量在聲波前進方向上不斷的得到加強，而由于超聲波具有較強的指向性，在傳播主軸方向以外其他區(qū)域這種疊加加強效應(yīng)很微弱，以此，兩相比較，最終導(dǎo)致聲波在主傳播軸方向具有了很高的指向性。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，業(yè)內(nèi)技術(shù)人員通過使用單一或是少量的換能器，例如約小于等于五個，以非陣列或陣列方式傳播，達到小聲音封閉空間的效果。這種音箱和普通音箱最大的區(qū)別是這種音箱發(fā)出的聲音帶有上述超聲波的特性具備聲音的指向性，從而實現(xiàn)音頻定向傳播的目的，極為實用，但是該結(jié)構(gòu)所發(fā)出指向性超聲波的距離無法調(diào)節(jié)，在不同運用場景下，無法得到很好的使用；以至于不同環(huán)境、不同需求的情況下，用戶需要頻繁更換不同的換能器結(jié)構(gòu)才能達到需求，由此造成效率、時間和不必要的財產(chǎn)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述問題，本發(fā)明目的在于提供一種可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器，通過該可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器能夠有效調(diào)節(jié)超聲波指向性揚聲器的傳輸距離，以此使得超聲波指向性揚聲器更具適應(yīng)性和操作性。
[0006]為達上述目的，本發(fā)明具體提供一種可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器，所述超聲波指向性揚聲器具體包含如下:音源、控制模塊、超聲波發(fā)射陣列、復(fù)數(shù)個開關(guān)模塊及復(fù)數(shù)個阻抗模塊；所述音源用于輸出音頻信號；所述超聲波發(fā)射陣列包含復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元，所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元分別與所述音源相連，用于接收音源輸出的音頻信號并發(fā)出超聲載波；所述音源和所述超聲波發(fā)射單元之間連接有所述開關(guān)模塊；所述復(fù)數(shù)個阻抗模塊分別與所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元對應(yīng)連接；所述控制模塊分別與復(fù)數(shù)個開關(guān)模塊相連，用于控制所述開關(guān)模塊斷開或?qū)ā?br>[0007]在上述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器中，優(yōu)選的還包括，所述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器還包含一預(yù)處理模塊，所述預(yù)處理模塊設(shè)置于所述音源輸出端，用于將所述音源輸出的音頻信號保真補償處理后輸出。
[0008]在上述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器中，優(yōu)選的還包括，所述超聲波發(fā)射單元包含一個或多個超聲波換能器。
[0009]在上述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器中，優(yōu)選的還包括，所述阻抗模塊根據(jù)所述超聲波換能器數(shù)量設(shè)置。
[0010]在上述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器中，優(yōu)選的還包括，所述開關(guān)模塊為跳線。
[0011]在上述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器中，優(yōu)選的還包括，所述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器還包含一總線，所述總線用于將所述音源輸出的音頻信號輸出至所述超聲波發(fā)射單元。
[0012]在上述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器中，優(yōu)選的還包括，所述音源用于輸出音頻信號至總線；所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元依次連接在所述總線上；相鄰兩組所述超聲波發(fā)射單元之間的總線上設(shè)有開關(guān)模塊。
[0013]在上述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器中，優(yōu)選的還包括，所述音源用于輸出音頻信號至總線；所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元依次連接在所述總線上；所述超聲波發(fā)射單元與總線之間設(shè)有開關(guān)模塊。
[0014]本發(fā)明還提供一種適用于上述揚聲器的可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲方法，音源通過輸出音頻信號；所述超聲波發(fā)射陣列包含復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元，將所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元分別與所述音源相連，接收音源輸出的音頻信號并發(fā)出超聲載波；所述音源和所述超聲波發(fā)射單元之間連接有所述開關(guān)模塊；將所述復(fù)數(shù)個阻抗模塊分別與所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元對應(yīng)連接；將所述控制模塊分別與復(fù)數(shù)個開關(guān)模塊相連，用于控制所述開關(guān)模塊斷開或?qū)ā?br>[0015]在上述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲方法中，優(yōu)選的包含:所述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲方法還包含，將所述音源輸出的音頻信號保真補償處理后輸出至所述超聲波發(fā)射陣列。
[0016]本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于:通過將超聲波發(fā)射單元進行了分組組合，單獨控制不同組的超聲波發(fā)射單元工作，這樣通過增減分組就可以在不失真的情況下調(diào)整發(fā)射單元的數(shù)量從而解決了調(diào)整發(fā)射距離的問題。
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0018]圖1A-圖1B為本發(fā)明所提供的可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器結(jié)果示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明所提供的可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲方法流程示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明所提供的超聲波指向性揚聲路徑示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0022]現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波指向性揚聲器通過圖3的原理實現(xiàn)了聲音定向傳輸?shù)哪康模谠摮暡ǘㄏ騻鬏數(shù)脑?，如何控制參量陣的有效長度即為本發(fā)明調(diào)節(jié)超聲波指向性傳輸距離的重點。鑒于，所述參量陣的有效長度是跟換能器輸出的能量級相關(guān)的，因此，本發(fā)明通過采用控制換能器輸出能量級，從而使得該參量陣的有效長度得到控制。
[0023]為達上述目的，本發(fā)明提供一種可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器，所述超聲波指向性揚聲器包含:音源、控制模塊、超聲波發(fā)射陣列、復(fù)數(shù)個開關(guān)模塊及復(fù)數(shù)個阻抗模塊；所述音源用于輸出音頻信號；所述超聲波發(fā)射陣列包含復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元，所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元分別與所述音源相連，用于接收音源輸出的音頻信號并發(fā)出超聲載波；所述音源和所述超聲波發(fā)射單元之間連接有所述開關(guān)模塊；所述復(fù)數(shù)個阻抗模塊分別與所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元對應(yīng)連接；所述控制模塊分別與復(fù)數(shù)個開關(guān)模塊相連，用于控制所述開關(guān)模塊斷開或?qū)ā?br>[0024]上述可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器具體請參考圖1A-圖1B所示，圖1A為本發(fā)明提供的一種可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器的結(jié)構(gòu)示意圖，具體包含音源101、控制模塊102、超聲波發(fā)射陣列104、總線、復(fù)數(shù)個開關(guān)模塊Kl至K(N-1)及復(fù)數(shù)個阻抗模塊1031、1032至103η ;所述音源101用于輸出音頻信號至所述總線；所述超聲波發(fā)射陣列104包含復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元1041、1042至104η，所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元1041、1042至104η依次連接在所述總線上，用于接收音源101輸出的音頻信號并發(fā)出超聲載波；相鄰兩組所述超聲波發(fā)射單元(如1041與1042)之間的總線上設(shè)有開關(guān)模塊Kl ;所述復(fù)數(shù)個阻抗模塊1031、1032至103η分別與所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元1041、1042至104η對應(yīng)連接；所述控制模塊分別與復(fù)數(shù)個開關(guān)模塊Kl至K(N-1)相連，用于控制所述開關(guān)模塊Kl至K(N-1)斷開或?qū)āＦ渲蠳為大于I的整數(shù)。
[0025]以此在上述示意圖的基礎(chǔ)上，用戶需要進行短距離傳輸時，控制部分超聲波發(fā)射單元開啟傳輸聲波，如截止開關(guān)模塊Kl的音頻輸出，此刻所開啟的超聲波發(fā)射單元1041構(gòu)成一個超聲波發(fā)射陣列，該換能器輸出能量級較小，導(dǎo)致參量陣的有效長度較短，從而實現(xiàn)短距離傳輸。同時，用戶需要增大傳輸距離時，則可將部分未開啟的超聲波發(fā)射單元開啟，如開啟Kl關(guān)閉Κ1，此刻因為超聲波發(fā)射單元的增加，導(dǎo)致?lián)Q能器輸出的能量級增加，從而參量陣的有效長度變長，實現(xiàn)較長距離的聲波指向性傳輸。
[0026]在上述實施例中，開關(guān)Kl與K (N-1)僅為解釋說明，實際工作中，用戶僅需根據(jù)需要傳輸?shù)囊纛l距離，關(guān)閉對應(yīng)開關(guān)模塊即可，如需將音頻傳輸至1m距離，此時，開關(guān)模塊K(N-1)對應(yīng)1m音頻距離，用戶只需通過控制模塊關(guān)閉開關(guān)模塊K(N-1)即可實現(xiàn)超聲波指向性音頻傳播到1m的需求。
[0027]圖1B為本發(fā)明提供的另一種可調(diào)節(jié)的超聲波指向性揚聲器的結(jié)構(gòu)示意圖，具體包含音源101、控制模塊102、超聲波發(fā)射陣列104、總線、復(fù)數(shù)個開關(guān)模塊Kl至KN及復(fù)數(shù)個阻抗模塊1031、1032至103η ;所述音源101用于輸出音頻信號至所述總線；所述超聲波發(fā)射陣列104包含復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元1041、1042至104η，所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元1041,1042至104η依次連接在所述總線上，用于接收音源101輸出的音頻信號并發(fā)出超聲載波；所述超聲波發(fā)射單元1041、1042至104η與總線之間設(shè)有開關(guān)模塊Kl至KN ;所述復(fù)數(shù)個阻抗模塊1031、1032至103η分別與所述復(fù)數(shù)個超聲波發(fā)射單元1041、1042至104η對應(yīng)連接；所述控制模塊分別與復(fù)數(shù)個開關(guān)模塊Kl至KN相連，用于控制所述開關(guān)模塊Kl至KN斷開或?qū)āＦ渲蠳為大于I的整數(shù)。
[0028]以此在上述示意圖的基礎(chǔ)上，用戶需要進行短距離傳輸時，控制部分超聲波發(fā)射單元開啟傳輸聲波，如導(dǎo)通開關(guān)模塊Kl的音頻輸出，此刻所開啟的超聲波發(fā)射單元1041構(gòu)成一個超聲波發(fā)射陣列，該換能器輸出能量級較小，導(dǎo)致參量陣的有效長度較短，從而實現(xiàn)短距離傳輸。同時，用戶需要增大傳輸距離時，則可將部分未開啟的超聲波發(fā)射單元開啟，如開啟Kl至KN，此刻因為超聲波發(fā)射單元的增加，導(dǎo)致?lián)Q能器輸出的能量級增加，從而參量陣的有效長度變長，實現(xiàn)較長距離的聲波指向性傳輸。
[0029]通過上述實施例，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員當(dāng)可知，在超聲波指向性揚聲器中將所述超聲波發(fā)射陣列104可當(dāng)作一個整體的換能器，音頻信號經(jīng)過功率放大器處理后輸出電信號至該換能器，換能器將所述電信號轉(zhuǎn)換為聲波輸出，以此，實現(xiàn)定向傳播；此時在該過程中參量陣的有效距離是由上述超聲波發(fā)射陣列決定的，無法調(diào)控；當(dāng)遇到需要調(diào)節(jié)聲波傳輸距離時，只有更換對應(yīng)的超聲波指向性揚聲器才能達到需求的傳輸距