一种基于双频超声波的导盲装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种基于双频超声波的导盲装置。
【背景技术】
[0002] 据国家权威部口统计，截至2006年8月8日，中国是世界盲人最多的国家，约有500 万，占全世界盲人口的18%。同时，每年我国新增45万盲人，专家指出，如果保持目前的发展 趋势不变，到2020年预期中国的盲人数量将增加4倍。与健全人相比，盲人的生活中存在着 许多不便，最突出的就是行走。盲人在独自行走时，主要依靠导盲装置和导盲犬，但导盲犬 不易训练且成本较高。许多城市都在人行道上设置了盲道，但很多时候，盲道被非法占用， 盲人行走不方便的问题也一直无法得到较好解决。
[0003] 为了更好地帮助盲人，国内外各个科研院所研制了各种导盲装置。导盲装置的形 式也非常多，包括导盲帽、导盲棍等。导盲原理也丰富多样，包括超声导盲、红外导盲等，其 中W基于超声检测技术的导盲原理的应用最广。超声检测技术是无损检测方法之一，该技 术始于20世纪30年代，其推广主要归功于脉冲回波式超声检测仪的研制。20世纪40年代，美 国科学家Firestone率先推出了一种脉冲回波式超声检测仪的研究方案，该检测仪能够实 现对小缺陷的检测，并可W较准确地确定其位置及深度等功能。20世纪60年代，超声检测仪 的分辨力、灵敏度及其放大器线性等主要性能取得了进一步发展，并且在焊缝探伤等问题 上得到了很好的应用。由于超声波测距是一种非接触式检测方式，利用其可测范围广，不受 光线和被测物体颜色的影响等特性，可W解决很多问题。随着现代科技的发展，超声测距技 术在工业控制、勘探测量、精确定位、交通安全、卫生保障等领域得到了广泛的应用。目前超 声测距技术的应用比较成熟，测量精度和测量时间都很很快，可W很好地应用于导盲器装 置的研制中。
[0004] 刘等提出一种基于双频超声波技术的超声波导盲器(参考在先技术[1]，刘雪林 等，基于双频超声波技术的导盲实验设计[J]，大学物理实验，27(5) ,2014)，实现了十几米 距离内的较精确的导盲目的。但是该装置存在的问题是：导盲设备只能测量出使用者（盲 人）与障碍物之间的距离，但是无法预判出运动障碍物的运动状态。王扬等提出一种基于 CTFM原理研制的超声波导盲系统（参考在先技术[2]，王扬，许勇，杨军，CTFM超声波导盲系 统的探测性能研究[J]，电声技术，36(5) ,2012)，采用连续不断检测某个指定方向障碍物的 距离的方式，初步实现了短距离内的移动性障碍物运动状态的粗略探测。但是该装置存在 的问题是:为了实现对移动性障碍物状态的粗略检测，需要连续不断地开启超声波换能器， 并且一直指定某个探测方向，严重浪费电池的功率，造成电池的使用寿命的缩减。
【发明内容】
[0005] 本实用新型的目的在于克服上述在先技术的不足，提供了一种基于双频超声波测 距的导盲装置，在检测障碍物距离的基础上还可W帮助盲人预判障碍物的运动状态，具有 精度高、操作简单和省电等优点。
[0006] 本实用新型的技术解决方案如下：
[0007] -种基于双频超声波的导盲装置，其特点在于:沿着超声波发出方向依次是装有 蓄电池的控制手柄、控制按键、主电路盒、第一超声波发射换能器、第二超声波发射换能器、 第一超声波接收换能器、第二超声波接收换能器;所述的控制按键位于所述的装有蓄电池 的控制手柄的上方;所述的第一超声波发射换能器、第二超声波发射换能器、第一超声波接 收换能器、第二超声波接收换能器位于所述的主电路盒前表面，并且在同一直线上；
[0008] 所述的装有蓄电池的控制手柄内部装有可W充电的蓄电池、供电电路、报警输出 模块；
[0009] 所述的控制按键为本系统的导盲控制开关；
[0010] 所述的可W充电的蓄电池可W是裡电池、儀氨电池或其他充电效率更好的电池；
[0011] 所述的报警输出模块位于装有蓄电池的控制手柄的后端，可W采用有线耳机、无 线耳机等将报警信息传递给盲人；
[0012] 所述的主电路盒的内部装有主控制电路，可W控制所述的第一超声波发射换能器 和所述的第二超声波发射换能器分别发射相应频率的超声波；
[0013] 所述的主电路盒的内部装有主控制电路，可W对所述的第一超声波接收换能器和 所述的第二超声波接收换能器接收到的对应频率的超声波信号进行解析，并根据解析结果 控制报警装置发出警报，告知盲人障碍物的距离及运动状态；
[0014] 所述的主电路盒连接系统设置按键组，包括本系统的电源开关和系统参数设置按 键，用W设置本实用新型导盲报警的第一阔值、第二阔值等系统参数；
[0015] 所述的第一阔值可W表示发明导盲报警的距离阔值系统参数；
[0016] 所述的第二阔值可W表示发明导盲报警的障碍物运动状态变化阔值等系统参数；
[0017] 所述第一阔值和第二阔值可W是事先设定的，使用过程中如果需要更改设定可W 重新设置，如果不需要更改设定则为默认值；
[0018] 所述的第一超声波发射换能器可W发射频率为n的超声波束；
[0019] 所述的第二超声波发射换能器可W发射频率为f2的超声波束；
[0020] 所述的第一超声波接收换能器用来接收所述的第一超声波发射换能器发出的超 声波的回波；
[0021] 所述的第二超声波接收换能器用来接收所述的第二超声波发射换能器发出的超 声波的回波；
[0022] 所述的发射频率n和所述的发射频率f2之间的数值大小差异很大，用W避免系统 将所述第二超声波接收换能器接收的第一超声波发射换能器发射的频率认定为所述第二 超声波接收换能器接收的第二超声波发射换能器发射的频率；
[0023] 所述的发射频率n和所述的发射频率f2之间的数值大小差异很大，用W避免系统 将所述第一超声波接收换能器接收的第二超声波发射换能器发射的频率认定为所述第一 超声波接收换能器接收的第一超声波发射换能器发射的频率；
[0024] 所述第一超声波发射换能器和第一超声波接收换能器的组合作用是检测障碍物 的距离，所述第二超声波发射换能器和第二超声波接收换能器的组合作用是检测障碍物的 运动状态，或者，所述第一超声波发射换能器和第一超声波接收换能器的组合作用是检测 障碍物的运动状态，所述第二超声波发射换能器和第二超声波接收换能器的组合作用是检 测障碍物的距离；
[0025] -种基于双频超声波的导盲方法，实现步骤如下：
[0026] (1)将对应的有线耳机或无线耳机等可W为盲人提供警报信息的输出装备连接到 位于装有蓄电池的控制手柄后端的报警输出模块；
[0027] (2)打开本系统的电源开关；
[0028] (3)可选地，如果需要更改第一阔值和第二阔值的数值大小设置，则通过系统设置 按键组进行重新设定，否则系统读取默认参数值；
[0029] (4)假定第一超声波发射换能器和第一超声波接收换能器的组合作用是检测障碍 物的距离，第二超声波发射换能器和第二超声波接收换能器的组合作用是检测障碍物的运 动状态;使用时，将本实用新型的导盲装置指向需要探测的方向，打开控制按键，主控制电 路分别为第一超声波发射换能器和第二超声波发射换能器分别提供激励信号；
[0030] (5)第一超声波发射换能器发出时间长度较短的、频率为n的超声波束，第二超声 波发射换能器发出时间长度较长的、频率为f2的超声波束，两束超声波束在遇到障碍物后 分别产生回波；
[0031] (6)第一超声波接收换能器和第二超声波接收换能器接收回波，主控制电路对接 收到的回波信号进行处理分析，分别计算出障碍物的距离和大概的运动状态；
[0032] (7)系统通过位于装有蓄电池的控制手柄后端的报警输出模块将报警信息告知盲 人，从而实现了高精度的导盲目的；
[0033] 与在先技术相比，本实用新型具有W下优点：
[0034] 1.采用双频超声测距的方法，可W在传统测量障碍物距离的基础上，进一步检测 出障碍物的运动状态，可W有效地给盲人做出精确的导盲指示。
[0035] 2.采用基于多普勒效应的方式测量障碍物的运动状态的方法，避免了连续不断地 开启超声波换能器的方式进行超声波回波测距，