一種基于雙頻超聲波的導盲裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種基于雙頻超聲波的導盲裝置。
【背景技術】
[0002] 據國家權威部口統計，截至2006年8月8日，中國是世界盲人最多的國家，約有500 萬，占全世界盲人口的18%。同時，每年我國新增45萬盲人，專家指出，如果保持目前的發展 趨勢不變，到2020年預期中國的盲人數量將增加4倍。與健全人相比，盲人的生活中存在著 許多不便，最突出的就是行走。盲人在獨自行走時，主要依靠導盲裝置和導盲犬，但導盲犬 不易訓練且成本較高。許多城市都在人行道上設置了盲道，但很多時候，盲道被非法占用， 盲人行走不方便的問題也一直無法得到較好解決。
[0003] 為了更好地幫助盲人，國內外各個科研院所研制了各種導盲裝置。導盲裝置的形 式也非常多，包括導盲帽、導盲棍等。導盲原理也豐富多樣，包括超聲導盲、紅外導盲等，其 中W基于超聲檢測技術的導盲原理的應用最廣。超聲檢測技術是無損檢測方法之一，該技 術始于20世紀30年代，其推廣主要歸功于脈沖回波式超聲檢測儀的研制。20世紀40年代，美 國科學家Firestone率先推出了一種脈沖回波式超聲檢測儀的研究方案，該檢測儀能夠實 現對小缺陷的檢測，并可W較準確地確定其位置及深度等功能。20世紀60年代，超聲檢測儀 的分辨力、靈敏度及其放大器線性等主要性能取得了進一步發展，并且在焊縫探傷等問題 上得到了很好的應用。由于超聲波測距是一種非接觸式檢測方式，利用其可測范圍廣，不受 光線和被測物體顏色的影響等特性，可W解決很多問題。隨著現代科技的發展，超聲測距技 術在工業控制、勘探測量、精確定位、交通安全、衛生保障等領域得到了廣泛的應用。目前超 聲測距技術的應用比較成熟，測量精度和測量時間都很很快，可W很好地應用于導盲器裝 置的研制中。
[0004] 劉等提出一種基于雙頻超聲波技術的超聲波導盲器(參考在先技術[1]，劉雪林 等，基于雙頻超聲波技術的導盲實驗設計[J]，大學物理實驗，27(5) ,2014)，實現了十幾米 距離內的較精確的導盲目的。但是該裝置存在的問題是：導盲設備只能測量出使用者（盲 人）與障礙物之間的距離，但是無法預判出運動障礙物的運動狀態。王揚等提出一種基于 CTFM原理研制的超聲波導盲系統（參考在先技術[2]，王揚，許勇，楊軍，CTFM超聲波導盲系 統的探測性能研究[J]，電聲技術，36(5) ,2012)，采用連續不斷檢測某個指定方向障礙物的 距離的方式，初步實現了短距離內的移動性障礙物運動狀態的粗略探測。但是該裝置存在 的問題是:為了實現對移動性障礙物狀態的粗略檢測，需要連續不斷地開啟超聲波換能器， 并且一直指定某個探測方向，嚴重浪費電池的功率，造成電池的使用壽命的縮減。
【發明內容】
[0005] 本實用新型的目的在于克服上述在先技術的不足，提供了一種基于雙頻超聲波測 距的導盲裝置，在檢測障礙物距離的基礎上還可W幫助盲人預判障礙物的運動狀態，具有 精度高、操作簡單和省電等優點。
[0006] 本實用新型的技術解決方案如下：
[0007] -種基于雙頻超聲波的導盲裝置，其特點在于:沿著超聲波發出方向依次是裝有 蓄電池的控制手柄、控制按鍵、主電路盒、第一超聲波發射換能器、第二超聲波發射換能器、 第一超聲波接收換能器、第二超聲波接收換能器;所述的控制按鍵位于所述的裝有蓄電池 的控制手柄的上方;所述的第一超聲波發射換能器、第二超聲波發射換能器、第一超聲波接 收換能器、第二超聲波接收換能器位于所述的主電路盒前表面，并且在同一直線上；
[0008] 所述的裝有蓄電池的控制手柄內部裝有可W充電的蓄電池、供電電路、報警輸出 模塊；
[0009] 所述的控制按鍵為本系統的導盲控制開關；
[0010] 所述的可W充電的蓄電池可W是裡電池、儀氨電池或其他充電效率更好的電池；
[0011] 所述的報警輸出模塊位于裝有蓄電池的控制手柄的后端，可W采用有線耳機、無 線耳機等將報警信息傳遞給盲人；
[0012] 所述的主電路盒的內部裝有主控制電路，可W控制所述的第一超聲波發射換能器 和所述的第二超聲波發射換能器分別發射相應頻率的超聲波；
[0013] 所述的主電路盒的內部裝有主控制電路，可W對所述的第一超聲波接收換能器和 所述的第二超聲波接收換能器接收到的對應頻率的超聲波信號進行解析，并根據解析結果 控制報警裝置發出警報，告知盲人障礙物的距離及運動狀態；
[0014] 所述的主電路盒連接系統設置按鍵組，包括本系統的電源開關和系統參數設置按 鍵，用W設置本實用新型導盲報警的第一闊值、第二闊值等系統參數；
[0015] 所述的第一闊值可W表示發明導盲報警的距離闊值系統參數；
[0016] 所述的第二闊值可W表示發明導盲報警的障礙物運動狀態變化闊值等系統參數；
[0017] 所述第一闊值和第二闊值可W是事先設定的，使用過程中如果需要更改設定可W 重新設置，如果不需要更改設定則為默認值；
[0018] 所述的第一超聲波發射換能器可W發射頻率為n的超聲波束；
[0019] 所述的第二超聲波發射換能器可W發射頻率為f2的超聲波束；
[0020] 所述的第一超聲波接收換能器用來接收所述的第一超聲波發射換能器發出的超 聲波的回波；
[0021] 所述的第二超聲波接收換能器用來接收所述的第二超聲波發射換能器發出的超 聲波的回波；
[0022] 所述的發射頻率n和所述的發射頻率f2之間的數值大小差異很大，用W避免系統 將所述第二超聲波接收換能器接收的第一超聲波發射換能器發射的頻率認定為所述第二 超聲波接收換能器接收的第二超聲波發射換能器發射的頻率；
[0023] 所述的發射頻率n和所述的發射頻率f2之間的數值大小差異很大，用W避免系統 將所述第一超聲波接收換能器接收的第二超聲波發射換能器發射的頻率認定為所述第一 超聲波接收換能器接收的第一超聲波發射換能器發射的頻率；
[0024] 所述第一超聲波發射換能器和第一超聲波接收換能器的組合作用是檢測障礙物 的距離，所述第二超聲波發射換能器和第二超聲波接收換能器的組合作用是檢測障礙物的 運動狀態，或者，所述第一超聲波發射換能器和第一超聲波接收換能器的組合作用是檢測 障礙物的運動狀態，所述第二超聲波發射換能器和第二超聲波接收換能器的組合作用是檢 測障礙物的距離；
[0025] -種基于雙頻超聲波的導盲方法，實現步驟如下：
[0026] (1)將對應的有線耳機或無線耳機等可W為盲人提供警報信息的輸出裝備連接到 位于裝有蓄電池的控制手柄后端的報警輸出模塊；
[0027] (2)打開本系統的電源開關；
[0028] (3)可選地，如果需要更改第一闊值和第二闊值的數值大小設置，則通過系統設置 按鍵組進行重新設定，否則系統讀取默認參數值；
[0029] (4)假定第一超聲波發射換能器和第一超聲波接收換能器的組合作用是檢測障礙 物的距離，第二超聲波發射換能器和第二超聲波接收換能器的組合作用是檢測障礙物的運 動狀態;使用時，將本實用新型的導盲裝置指向需要探測的方向，打開控制按鍵，主控制電 路分別為第一超聲波發射換能器和第二超聲波發射換能器分別提供激勵信號；
[0030] (5)第一超聲波發射換能器發出時間長度較短的、頻率為n的超聲波束，第二超聲 波發射換能器發出時間長度較長的、頻率為f2的超聲波束，兩束超聲波束在遇到障礙物后 分別產生回波；
[0031] (6)第一超聲波接收換能器和第二超聲波接收換能器接收回波，主控制電路對接 收到的回波信號進行處理分析，分別計算出障礙物的距離和大概的運動狀態；
[0032] (7)系統通過位于裝有蓄電池的控制手柄后端的報警輸出模塊將報警信息告知盲 人，從而實現了高精度的導盲目的；
[0033] 與在先技術相比，本實用新型具有W下優點：
[0034] 1.采用雙頻超聲測距的方法，可W在傳統測量障礙物距離的基礎上，進一步檢測 出障礙物的運動狀態，可W有效地給盲人做出精確的導盲指示。
[0035] 2.采用基于多普勒效應的方式測量障礙物的運動狀態的方法，避免了連續不斷地 開啟超聲波換能器的方式進行超聲波回波測距，