一种声波墙及其设计方法与流程

本发明涉及一种声波墙及其设计方法。

背景技术：

冲击波是一种不连续峰在介质中的传播，这个峰导致介质的压强、温度、密度等物理性质的跳跃式改变。在自然界，所有的爆发情况都伴有冲击波，冲击波总是在物质膨胀速度变得大于局域声速时发生。当位于s1点的波源以超波速的速度vs向前运动时，波源(物体)本身的运动会激起介质的扰动，从而激起另一种波。这时的运动物体充当了另一种波的波源，这种波是一种以运动物体的运动轨迹为中心的一系列球面波。由于球面波的波速u比物体的速度vs小，所以就会形成以波源为顶点的v字形波，这种波就是冲击波。

针对某一设定场所的保护，快速警示入侵者同时禁止入侵者随意进入设定的场所是目前场所保护系统的要求。例如：在古文物场所，目前采用防御及保护性墙的建筑墙会挡住人们的视线，并且防碍人们正常观赏古文物。重要文物的近距离保护，用建筑墙就不合适，因此迫切需要一种即能安全高效保护重要物品，又能快速有效警示入侵者进入古文物场所。

技术实现要素：

为了解决现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种声波墙，其具有无形、透明并且阻挡入侵者的效果。

本发明的一种声波墙，其设置于选定场所设定范围的界限区域，所述声波墙包括至少两层支架，各层支架的形状及结构均相同，而且在各层支架的对应位置处均设置有一个声源；

距离选定场所最远的支架上设置有超声波传感器，所述超声波传感器被配置为当其检测到预设范围内有物体进入选定场所内时，将检测到的信号传送至微处理器，所述微处理器向报警器发出报警信号；同时最靠近选定场所的支架上声源最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个支架时，下一个支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿远离选定场所的支架传播，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

进一步的，支架等间隔设置。这样有利于准确设置支架上声源的启动时间。

进一步的，当最靠近选定场所的支架上设置三个或三个以上声源时，支架上的声源间隔相等。这样使得支架上发出的均匀的冲击波，避免出现冲击波之间的干扰。

进一步的，声源包括声源控制器，所述声源控制器与音频信号发生器相连，所述音频信号发生器与放大器相连。

进一步的，所述声源控制器与指示灯相连。

本发明的第二目的是提供一种声波墙的设计方法。

本发明的一种声波墙的设计方法，包括：

步骤1，在选定场所设定范围的界限区域内设置至少两层支架的形状及结构均相同的支架，而且在各层支架的对应位置处均设置一个声源；

步骤2，距离选定场所最远的支架上设置超声波传感器，利用超声波传感器来检测预设范围内是否有物体进入古文物场内并将检测到的信号传送至微处理器，微处理器向报警器发出报警信号；同时最靠近选定场所的支架上声源最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个支架时，下一个支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿远离选定场所的支架传播，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

进一步的，在所述步骤1中，等间隔设置支架。

进一步的，当最靠近选定场所的支架上设置三个或三个以上声源时，等间隔设置任一支架上的声源。

进一步的，由声源控制器与音频信号发生器相连，音频信号发生器与放大器相连，来构建声源。

进一步的，将声源控制器还连接指示灯，来显示冲击波是否到达当前声源。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明利用超声波传感器来检测预设范围内是否有物体进入古文物场内并将检测到的信号传送至微处理器，微处理器向报警器发出报警信号；同时最靠近选定场所的支架上声源最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个支架时，下一个支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿远离选定场所的支架传播，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

(2)本发明的该声波墙，由于采用了声源的叠加，进而能够产生适当声音能量，形成一道屏蔽、阻挡功能墙。使入侵者无法跨越。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明的一种声波墙结构示意图；

图2是本发明的一种声波墙的声源传输方向示意图；

图3是本发明的一种声波墙的设计方法流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，在现有技术中，如何快速警示入侵者同时禁止入侵者随意进入设定的场所是对设定场所保护的基本要求，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种声波墙。

图1是本发明的一种声波墙结构示意图。

如图1所示，本发明的一种声波墙，其设置于选定场所设定范围的界限区域，所述声波墙包括至少两层支架，各层支架的形状及结构均相同，而且在各层支架的对应位置处均设置有一个声源；

距离选定场所最远的支架上设置有超声波传感器，所述超声波传感器被配置为当其检测到预设范围内有物体进入选定场所内时，将检测到的信号传送至微处理器，所述微处理器向报警器发出报警信号；同时最靠近选定场所的支架上声源最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个支架时，下一个支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿远离选定场所的支架传播，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

在具体实施中，选定场所比如为：古文物场所、军事基地或重要项目研究基地。

超声波传感器的型号也可以根据实际情况的要求来具体选定。

在具体实施中，支架等间隔设置。这样有利于准确设置支架上声源的启动时间。

其中，当最靠近选定场所的支架上设置三个或三个以上声源时，支架上的声源间隔相等。这样使得支架上发出的均匀的冲击波，避免出现冲击波之间的干扰。

声源包括声源控制器，所述声源控制器与音频信号发生器相连，所述音频信号发生器与放大器相连。

其中，声源控制器可采用51单片机、arm处理器或其他控制器芯片来实现。

声源控制器与指示灯相连。指示灯用来显示冲击波是否到达当前声源。

指示灯可以采用led灯来实现。

距离选定场所最远的支架上设置有超声波传感器，所述超声波传感器被配置为当其检测到预设范围内有物体进入选定场所内时，将检测到的信号传送至微处理器，所述微处理器向报警器发出报警信号；同时声源的传播规律，如图2所示：

最靠近选定场所的支架上声源最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个支架时，下一个支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿远离选定场所的支架传播，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

例如：按照距离选定场所从近到远的支架所在面分别设置为：第一墙面、第二墙面、第三墙面……。本实施例以五个支架为例，则按照距离选定场所从近到远的支架所在面分别为第一墙面、第二墙面、第三墙面、第四墙面和第五墙面。

以第一墙面上的任一声源传播为例，各个支架上声源的频率均相同。

第一墙面上的一个声源的波形q1采用下列公式来表示，

q1＝a1(cosωt+φ1)，其中，a1为第一墙面上的一个声源的幅值，ω为第一墙面上的一个声源的频率，φ1为第一墙面上的一个声源的传播角度。

第二墙面上的同半径声源的波形q2采用下列公式来表示，

q2＝a2(cosωt+φ2)，其中，a2为第二墙面上的一个声源的幅值，ω为第二墙面上的一个声源的频率，φ2为第二墙面上的一个声源的传播角度。

第一墙面上的一个声源的波形q1最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达第二墙面时，第二墙面上的声源产生冲击波q2且与到达的冲击波叠加(即q1+q2)后沿远离选定场所的支架传播，然后，沿这样上述传播规律，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

本发明利用超声波传感器来检测预设范围内是否有物体进入古文物场内并将检测到的信号传送至微处理器，微处理器向报警器发出报警信号；同时最靠近选定场所的支架上声源最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个支架时，下一个支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿远离选定场所的支架传播，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

本发明的该声波墙，由于采用了声源的叠加，进而能够产生适当声音能量，形成一道屏蔽、阻挡功能墙。使入侵者无法跨越。

图3是本发明的一种声波墙的设计方法流程图。

如图3所示，本发明的一种声波墙的设计方法，包括：

步骤1，在选定场所设定范围的界限区域内设置至少两层支架的形状及结构均相同的支架，而且在各层支架的对应位置处均设置一个声源；

步骤2，距离选定场所最远的支架上设置超声波传感器，利用超声波传感器来检测预设范围内是否有物体进入古文物场内并将检测到的信号传送至微处理器，微处理器向报警器发出报警信号；同时最靠近选定场所的支架上声源最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个支架时，下一个支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿远离选定场所的支架传播，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

声源的传播规律，如图2所示：

最靠近选定场所的支架上声源最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个支架时，下一个支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿远离选定场所的支架传播，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

例如：按照距离选定场所从近到远的支架所在面分别设置为：第一墙面、第二墙面、第三墙面……。本实施例以五个支架为例，则按照距离选定场所从近到远的支架所在面分别为第一墙面、第二墙面、第三墙面、第四墙面和第五墙面。

以第一墙面上的任一声源传播为例，各个支架上声源的频率均相同。

第一墙面上的一个声源的波形q1采用下列公式来表示，

q1＝a1(cosωt+φ1)，其中，a1为第一墙面上的一个声源的幅值，ω为第一墙面上的一个声源的频率，φ1为第一墙面上的一个声源的传播角度。

第二墙面上的同半径声源的波形q2采用下列公式来表示，

q2＝a2(cosωt+φ2)，其中，a2为第二墙面上的一个声源的幅值，ω为第二墙面上的一个声源的频率，φ2为第二墙面上的一个声源的传播角度。

第一墙面上的一个声源的波形q1最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达第二墙面时，第二墙面上的声源产生冲击波q2且与到达的冲击波叠加(即q1+q2)后沿远离选定场所的支架传播，然后，沿这样上述传播规律，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

具体地，在所述步骤1中，等间隔设置支架。

当最靠近选定场所的支架上设置三个或三个以上声源时，等间隔设置任一支架上的声源。

由声源控制器与音频信号发生器相连，音频信号发生器与放大器相连，来构建声源。

将声源控制器还连接指示灯，来显示冲击波是否到达当前声源。

本发明利用超声波传感器来检测预设范围内是否有物体进入古文物场内并将检测到的信号传送至微处理器，微处理器向报警器发出报警信号；同时最靠近选定场所的支架上声源最先产生冲击波并沿远离选定场所的支架传播，其他支架上的声源不动作，当冲击波到达下一个支架时，下一个支架上的声源产生冲击波且与到达的冲击波叠加后沿远离选定场所的支架传播，直至到达距离选定场所最远的支架来阻止物体进入选定场所内。

本发明的该声波墙，由于采用了声源的叠加，进而能够产生适当声音能量，形成一道屏蔽、阻挡功能墙。使入侵者无法跨越。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。