可调节的超声波指向性扬声器及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超声波领域，尤指一种可调节的超声波指向性扬声器及方法。
【背景技术】
[0002]超声波在日常生活中已有广泛的应用。其应用程度可从医学的应用，探测器，到日常洗涤物品死角的应用。然而，由于超声波的频宽属于人耳的音频范围之外，超声波不会直接对人的听觉效应有所影响。然而，经过对超声波在空气介质的物理效应进一步研宄后，超声波有一些特性可兹利用。
[0003]请参考图3，图3为超声波指向性扬声路径示意图，当前超声波发射单元在传播超声波时，具体原理可由图3解释说明，图3中换能器即为本发明所提供的超声波发射单元，其中参量阵使得声频波的能量在声波前进方向上不断的得到加强，而由于超声波具有较强的指向性，在传播主轴方向以外其他区域这种叠加加强效应很微弱，以此，两相比较，最终导致声波在主传播轴方向具有了很高的指向性。
[0004]在现有技术中，业内技术人员通过使用单一或是少量的换能器，例如约小于等于五个，以非阵列或阵列方式传播，达到小声音封闭空间的效果。这种音箱和普通音箱最大的区别是这种音箱发出的声音带有上述超声波的特性具备声音的指向性，从而实现音频定向传播的目的，极为实用，但是该结构所发出指向性超声波的距离无法调节，在不同运用场景下，无法得到很好的使用；以至于不同环境、不同需求的情况下，用户需要频繁更换不同的换能器结构才能达到需求，由此造成效率、时间和不必要的财产损失。
【发明内容】
[0005]基于上述问题，本发明目的在于提供一种可调节的超声波指向性扬声器，通过该可调节的超声波指向性扬声器能够有效调节超声波指向性扬声器的传输距离，以此使得超声波指向性扬声器更具适应性和操作性。
[0006]为达上述目的，本发明具体提供一种可调节的超声波指向性扬声器，所述超声波指向性扬声器具体包含如下:音源、控制模块、超声波发射阵列、复数个开关模块及复数个阻抗模块；所述音源用于输出音频信号；所述超声波发射阵列包含复数个超声波发射单元，所述复数个超声波发射单元分别与所述音源相连，用于接收音源输出的音频信号并发出超声载波；所述音源和所述超声波发射单元之间连接有所述开关模块；所述复数个阻抗模块分别与所述复数个超声波发射单元对应连接；所述控制模块分别与复数个开关模块相连，用于控制所述开关模块断开或导通。
[0007]在上述可调节的超声波指向性扬声器中，优选的还包括，所述可调节的超声波指向性扬声器还包含一预处理模块，所述预处理模块设置于所述音源输出端，用于将所述音源输出的音频信号保真补偿处理后输出。
[0008]在上述可调节的超声波指向性扬声器中，优选的还包括，所述超声波发射单元包含一个或多个超声波换能器。
[0009]在上述可调节的超声波指向性扬声器中，优选的还包括，所述阻抗模块根据所述超声波换能器数量设置。
[0010]在上述可调节的超声波指向性扬声器中，优选的还包括，所述开关模块为跳线。
[0011]在上述可调节的超声波指向性扬声器中，优选的还包括，所述可调节的超声波指向性扬声器还包含一总线，所述总线用于将所述音源输出的音频信号输出至所述超声波发射单元。
[0012]在上述可调节的超声波指向性扬声器中，优选的还包括，所述音源用于输出音频信号至总线；所述复数个超声波发射单元依次连接在所述总线上；相邻两组所述超声波发射单元之间的总线上设有开关模块。
[0013]在上述可调节的超声波指向性扬声器中，优选的还包括，所述音源用于输出音频信号至总线；所述复数个超声波发射单元依次连接在所述总线上；所述超声波发射单元与总线之间设有开关模块。
[0014]本发明还提供一种适用于上述扬声器的可调节的超声波指向性扬声方法，音源通过输出音频信号；所述超声波发射阵列包含复数个超声波发射单元，将所述复数个超声波发射单元分别与所述音源相连，接收音源输出的音频信号并发出超声载波；所述音源和所述超声波发射单元之间连接有所述开关模块；将所述复数个阻抗模块分别与所述复数个超声波发射单元对应连接；将所述控制模块分别与复数个开关模块相连，用于控制所述开关模块断开或导通。
[0015]在上述可调节的超声波指向性扬声方法中，优选的包含:所述可调节的超声波指向性扬声方法还包含，将所述音源输出的音频信号保真补偿处理后输出至所述超声波发射阵列。
[0016]本发明的有益技术效果在于:通过将超声波发射单元进行了分组组合，单独控制不同组的超声波发射单元工作，这样通过增减分组就可以在不失真的情况下调整发射单元的数量从而解决了调整发射距离的问题。
【附图说明】
[0017]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中:
[0018]图1A-图1B为本发明所提供的可调节的超声波指向性扬声器结果示意图；
[0019]图2为本发明所提供的可调节的超声波指向性扬声方法流程示意图；
[0020]图3为本发明所提供的超声波指向性扬声路径示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
[0022]现有技术中的超声波指向性扬声器通过图3的原理实现了声音定向传输的目的，基于该超声波定向传输的原理，如何控制参量阵的有效长度即为本发明调节超声波指向性传输距离的重点。鉴于，所述参量阵的有效长度是跟换能器输出的能量级相关的，因此，本发明通过采用控制换能器输出能量级，从而使得该参量阵的有效长度得到控制。
[0023]为达上述目的，本发明提供一种可调节的超声波指向性扬声器，所述超声波指向性扬声器包含:音源、控制模块、超声波发射阵列、复数个开关模块及复数个阻抗模块；所述音源用于输出音频信号；所述超声波发射阵列包含复数个超声波发射单元，所述复数个超声波发射单元分别与所述音源相连，用于接收音源输出的音频信号并发出超声载波；所述音源和所述超声波发射单元之间连接有所述开关模块；所述复数个阻抗模块分别与所述复数个超声波发射单元对应连接；所述控制模块分别与复数个开关模块相连，用于控制所述开关模块断开或导通。
[0024]上述可调节的超声波指向性扬声器具体请参考图1A-图1B所示，图1A为本发明提供的一种可调节的超声波指向性扬声器的结构示意图，具体包含音源101、控制模块102、超声波发射阵列104、总线、复数个开关模块Kl至K(N-1)及复数个阻抗模块1031、1032至103η ;所述音源101用于输出音频信号至所述总线；所述超声波发射阵列104包含复数个超声波发射单元1041、1042至104η，所述复数个超声波发射单元1041、1042至104η依次连接在所述总线上，用于接收音源101输出的音频信号并发出超声载波；相邻两组所述超声波发射单元(如1041与1042)之间的总线上设有开关模块Kl ;所述复数个阻抗模块1031、1032至103η分别与所述复数个超声波发射单元1041、1042至104η对应连接；所述控制模块分别与复数个开关模块Kl至K(N-1)相连，用于控制所述开关模块Kl至K(N-1)断开或导通。其中N为大于I的整数。
[0025]以此在上述示意图的基础上，用户需要进行短距离传输时，控制部分超声波发射单元开启传输声波，如截止开关模块Kl的音频输出，此刻所开启的超声波发射单元1041构成一个超声波发射阵列，该换能器输出能量级较小，导致参量阵的有效长度较短，从而实现短距离传输。同时，用户需要增大传输距离时，则可将部分未开启的超声波发射单元开启，如开启Kl关闭Κ1，此刻因为超声波发射单元的增加，导致换能器输出的能量级增加，从而参量阵的有效长度变长，实现较长距离的声波指向性传输。
[0026]在上述实施例中，开关Kl与K (N-1)仅为解释说明，实际工作中，用户仅需根据需要传输的音频距离，关闭对应开关模块即可，如需将音频传输至1m距离，此时，开关模块K(N-1)对应1m音频距离，用户只需通过控制模块关闭开关模块K(N-1)即可实现超声波指向性音频传播到1m的需求。
[0027]图1B为本发明提供的另一种可调节的超声波指向性扬声器的结构示意图，具体包含音源101、控制模块102、超声波发射阵列104、总线、复数个开关模块Kl至KN及复数个阻抗模块1031、1032至103η ;所述音源101用于输出音频信号至所述总线；所述超声波发射阵列104包含复数个超声波发射单元1041、1042至104η，所述复数个超声波发射单元1041,1042至104η依次连接在所述总线上，用于接收音源101输出的音频信号并发出超声载波；所述超声波发射单元1041、1042至104η与总线之间设有开关模块Kl至KN ;所述复数个阻抗模块1031、1032至103η分别与所述复数个超声波发射单元1041、1042至104η对应连接；所述控制模块分别与复数个开关模块Kl至KN相连，用于控制所述开关模块Kl至KN断开或导通。其中N为大于I的整数。
[0028]以此在上述示意图的基础上，用户需要进行短距离传输时，控制部分超声波发射单元开启传输声波，如导通开关模块Kl的音频输出，此刻所开启的超声波发射单元1041构成一个超声波发射阵列，该换能器输出能量级较小，导致参量阵的有效长度较短，从而实现短距离传输。同时，用户需要增大传输距离时，则可将部分未开启的超声波发射单元开启，如开启Kl至KN，此刻因为超声波发射单元的增加，导致换能器输出的能量级增加，从而参量阵的有效长度变长，实现较长距离的声波指向性传输。
[0029]通过上述实施例，本领域相关技术人员当可知，在超声波指向性扬声器中将所述超声波发射阵列104可当作一个整体的换能器，音频信号经过功率放大器处理后输出电信号至该换能器，换能器将所述电信号转换为声波输出，以此，实现定向传播；此时在该过程中参量阵的有效距离是由上述超声波发射阵列决定的，无法调控；当遇到需要调节声波传输距离时，只有更换对应的超声波指向性扬声器才能达到需求的传输距