[其他]精確測定最近障礙距離的超聲導盲眼鏡

在審

• 申請號: 101985000000707
• 申請日: 1985-04-01
• 公開（公告）號: CN85100707B
• 公開（公告）日: 1986-11-26
• 發明（設計）人: 許振夏;毛汝良;蔡耀明;李湘孝
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所東海研究站
• 代理公司: 中國科學院上海專利事務所
• 代理人: 張學琦

一種超聲導盲眼鏡，屬于盲人行走輔助工具，包括一付鏡架、接收和發射換能器、帶旋轉臂的耳外監聽器，采用了帶時間門的脈沖聲納原理和重復頻率以及填充頻率都隨障礙物距離而變的雙參數變頻監聽方法。由于監聽距離范圍可調并且只監聽最近障礙物的回波，因此，這種導盲眼鏡提供給使用者的信息比較單純，容易為使用者所掌握并且可以在障礙物較多的鬧市區使用。

本發明屬于盲人行走輔助工具。

一般的超聲導盲眼鏡采用的是連續發射調頻聲吶原理，（1）、（2）、（3）這種方案的缺點是各種距離上的障礙物的信息同時提供給盲人，造成次要的信息過多，增加盲人的精神負擔，并且需要較長的使用訓練時間。

本發明的目的是提供一種易為盲人所掌握并能在多障礙物的鬧市區使用的超聲導盲眼鏡。

本發明的特點是采用脈沖聲吶的原理，保證導盲器只對最近的障礙物作出反應，根據障礙物的遠近形成相應重復周期和填充頻率的信號，通過低功耗監聽器監聽。

本發明所述的導盲眼鏡在障礙物較多的鬧市區也能使用，并且所需要的訓練時間短。

本發明的實施例通過附圖予以詳細說明。

在圖1中，在沒有障礙物回波的情況下，比例延時電路〔5〕每隔一定時間給出一個脈沖，觸發發射電路〔2〕，發射電路〔2〕通過發射換能器〔1〕向導盲眼鏡前方空間發射超聲頻脈沖聲，發射電路〔2〕的工作頻率能夠自動跟蹤發射換能器〔1〕的共振頻率。波形〔10〕是發射脈沖波形，發射換能器〔1〕和接受換能器〔3〕通過控制尺寸或布陣或加裝聚能罩的方法，在空間形成一定開角的錐形搜索范圍。如果在這個搜索范圍內存在障礙物則回波就被接收換能器〔3〕所接收并轉換成電脈沖。由波形〔11〕表示，電脈沖信號經時變增益放大器〔4〕放大、檢波后，觸發比例延時電路〔5〕，比例延時電路〔5〕在受到觸發后立即給出監聽觸發脈沖并且在經過一段時延后再給出延時輸出脈沖。比例延時電路〔5〕的延時值T₂具有和聲傳播時間（收、發脈沖之間的延遲時間）T₁成比例的特點最佳比例系數為12左右。比例延時電路〔5〕的延時輸出脈沖用來再觸發發射電路〔2〕以進行下一次發射并同時用來觸發增益控制電路〔6〕以形成放大器〔4〕的時變增益，波形〔12〕表示放大器的增益一時間曲線。由上，發射脈沖的重復周期就代表了障礙物的距離。時間門〔7〕自發射瞬刻開始打開并保持打開一段時間。只有在時間門〔7〕打開期間，比例延時電路〔5〕給出的監聽觸發脈沖才得以通過并觸發變頻監聽電路〔8〕。這樣，時間門〔7〕的寬度就決定了監聽的最遠作用距離。在監聽觸發脈沖通過時間門〔7〕后，時間門立即關閉使后續到達的信號不得通過。時間門的工作狀況如〔13〕所示，虛線表示在時間門〔7〕打開期間沒有足夠強的回波脈沖時的情況;實線表示監聽觸發脈沖通過時間門后時間門〔7〕立即關閉的情況。變頻監聽電路〔8〕在接收到時間門〔7〕輸出的觸發脈沖后形成一定寬度的、填充頻率隨障礙物距離連續變化的監聽信號。變頻電路〔8〕是由對稱多諧振蕩器構成的線性調頻發生器，其振蕩頻率由最近障礙物、回波的雙向聲傳播時間T1控制。變頻監聽脈沖〔14〕的寬度應大于15毫秒。這樣，低功耗監聽器〔9〕送出的音響信號就是一種其重復周期和音調都隨障礙物距離而有很大變化的聲音。在障礙物距離較遠時，盲人主要依靠音響信號的重復周期定距;在障礙物距離較近時，盲人主要依靠音響信號的音調（填充頻率）定距。這樣的雙參監聽定距方法可以提高定距的靈敏度和拓寬耳聽定距的范圍。

為了避免影響盲人對外界環境的聽覺，采用了耳外發聲監聽的方法。監聽器由安放在共振腔內的壓電陶瓷片構成并通過搖臂和眼鏡架相連。旋轉搖臂就可以調節監聽的響度。

圖2表示了本發明的一種示意圖。其中、〔1〕、〔2〕表示接收和發射換能器，〔3〕表示監聽器，〔4〕表示眼鏡架，〔5〕表示連接監聽器和眼鏡架的搖臂，〔6〕表示裝有收發電路及電池的電子盒。

可以采用雙通道接收和雙通道監聽，利用雙耳效應對障礙物的左、右方位進行大致的判別。

注：

（1）L.Kay A Sonar Aid to Enhance Spatial

Perception of the Blind：