一种具有定向语音的自动售货机的制作方法

本发明涉及自动化设备技术领域，具体是一种具有定向语音的自动售货机。

背景技术

自动售货机是能根据投入的钱币自动付货的机器，它没有时间、地点的限制，节能环保，省时省力，是一种全新的商业零售形式，20世纪70年代自日本和欧美发展起来，它又被称为24小时营业的微型超市。目前，随着售货机技术的日渐发展和成熟，售货机的应用越来越广，布放也越来越多，在地铁站、商场、办公楼内随处可见，并形成了巨大的商机。常见的自动售货机一般不具有商品广告宣传，不能最大程度地利用自动售货机的优势进行商品广告展示，使自动售货机的综合经济效益受到一定的影响。

定向扬声器系统又被称作指向性声学系统(directionalacousticssystem)、参量声学阵列(parametricacousticsarray)、参量扬声器(parametricloudspeaker)等。由于其利用超声波在空气传播中的非线性交互作用产生高指向性自解调可听声，可实现声频语音的定向传播，是一种新型扬声器，具有以下几个突出优点：①超指向性。能够向指定方向以很窄的波束发射声音信号，位于波束内的人能够直接用耳朵接收到，在其它空间位置的人接收不到这种声音信号；②发射距离远。能够使发射出的声音信号传播较远的距离；③平板型结构，体积小，重量轻。它是一种利用声波在空气中传播的非线性由不可听的超声产生可听声的参量阵装置，这种播放器相比相同大小的传统扬声器，可以产生非常强的指向性、像聚光灯光束一样的宽带可听声束。

一种定向扬声器系统的实现原理图如图2所示，所示定向扬声器系统是基于数字信号处理(digitalsignalprocessing，dsp)技术的数字系统实现信号处理。处理过程如下：首先将播放器21音频作为输入端输入到调制器22中，经过调制的音频信号再送入到数字功放盒23进行放大后，通过超指向扬声器24将超声波发射到空气中，利用所述超声声波在空气中传播时产生的非线性效应自我解调重新生产音频信号，被人耳听见。

技术实现要素：

为了解决上述普通自动售货机技术不足，本发明的目的是：提供一种具有定向语音的自动售货机，以改善背景技术中所提到的现象，本发明使用方便，稳定性好。

本发明所采用的技术方案是：一种具有定向语音的自动售货机，包括主体，所述主体安装在底座上方，所述主体前表面左侧设置有广告屏、商品展示窗和出货口，所述广告屏的右侧设置依次是定向扬声器系统和显示屏，所述显示屏的下方设置有按钮，所述按钮下方设置纸币投币口，所述纸币投币口下方设置有退币开关，所述退币开关下方设置有退币口；所述定向扬声器系统进一步包括播放器，所述播放器接至所述调制器，所述调制器接至所述数字功放盒，所述数字功放盒连接至超指向扬声器。

一种定向扬声器系统，其包括播放器、调制器、数字功放盒、超指向扬声器，所述播放器作为音频输入端连接至调制器，所述调制器调制超声载波信号连接数字功放盒，所述数字功放盒对超声载波调制信号进行功率放大，所述数字功放盒连接超指向扬声器，所述超指向扬声器将所述调制语音信号定向传播。

作为改善普通自动售货机不足，所述定向扬声器系统超声载波调制方式为振幅调制。

作为改善普通自动售货机不足，所述定向扬声器系统超声载波调制方式为单边带调制。

作为改善普通自动售货机不足，所述定向扬声器系统超声载波输入端输入的超声在波频率为40khz。

作为改善普通自动售货机不足，所述两个超指向扬声器同向布置在同自动售货机主体前表面上。

作为改善普通自动售货机不足，所述超指向性扬声器包括壳体、设置于壳体内的基板、设置于基板上的超声换能器阵列。

作为改善普通自动售货机不足，所述超声换能器阵列呈蜂窝状排列。

作为改善普通自动售货机不足，所述超声换能器阵列与所述数字功放盒的输出端连接，用于实现电声转换，将所述调制波信号辐射到空气中。

上述定向扬声器系统的信号处理方法，包括以下步骤：

对输入的播放器音频信号进行处理；

输入超声载波信号，同时完成所述经过处理的播放器音频信号通过和所述调制器超声载波信号的调制，生成超声载波信号；

对所述超声载波信号通过数字功放盒进行放大；

将经过放大后的超声载波信号输入到超声波换能器，生成强定向性的音频信号。

作为上述定向扬声器系统的信号处理方法的进一步改进，所述生成超声载波的调制过程采用振幅调制或者单边带调制。

本发明的有益效果是：本发明采用定向扬声器系统，弥补了普通自动售货机商品广告投放不足的空缺，所述自动售货机通过广告屏播放商品信息并结合超指向扬声器向过往人群或使用者定向播报广告，提高自动售货机的经济效益；定向语音播报避免公共场放置自动售货机产生的噪音问题，仅自动售货机面前的人群能够听到语音播报，定向扬声器系统能够准确地完成语音发送的基本功能，且不干扰周围人群，从根本上改变了普通自动售货机的技术不足。

附图说明

图1是本发明正面结构示意图；

图2是本发明定向扬声器系统工作原理；

图3是本发明超指向扬声器的结构示意图；

图4是图3所示超指向扬声器超声换能器的工作原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

参照图1、图2，一种具有定向语音的自动售货机，包括主体1，所述主体1安装在底座10上方，所述主体1前表面左侧设置有广告屏3、商品展示窗7和出货口9，所述广告屏3的右侧设置依次是定向扬声器系统2和显示屏4，所述显示屏4的下方设置有按钮5，所述按钮5下方设置纸币投币口6，所述纸币投币口6下方设置有退币开关7，所述退币开关7下方设置有退币口8；所述定向扬声器系统2进一步包括播放器21，所述播放器21接至所述调制器22，所述调制器22接至所述数字功放盒23，所述数字功放盒23连接至超指向扬声器24。

参照图2，定向扬声器系统，包括有播放器21、调制器22、数字功放器23、超指向扬声器24，所述播放器21作为音频输入端连接至调制器22，所述调制器22调制超声载波信号连接数字功放盒23，所述数字功放盒23对所述超声载波调制信号进行功率放大，所述数字功放盒连接超指向扬声器24，所述超指向扬声器24将所述调制语音信号定向传播。

参照图3，超指向扬声器24包括壳体243、设置于壳体243内的基板242、设置于基板242上的超声换能器阵列241，超声换能器阵列241与所述数字功放盒23的输出端连接，用于实现电声转换，将所述调制波信号辐射到空气中。

定向扬声器系统2有效避免了在公共场放置自动售货机广告投放产生的噪音混扰问题，仅自动售货机面前的人群能够听到广告播报，它能准确地完成语音发送的基本功能，还能够不干扰周围人群，提高自动售货机的经济效益。

进一步作为优选的实施方式，所采用的载波调制的方法之一是双边带调制(double-sideband，dsb)，实现超声载波与播放器音频信号的振幅调制。假设经过处理的音频信号为m(t)＝[a+m′(t)]，a为常数，表示直流分量，m′(t)代表交流分量。载波信号为u(t)＝sinωct，则双边带调制信号为[a+m′(t)]sinωct。

进一步作为优选的实施方式，所述超声载波频率为40khz，音频信号为1khz。当所述音频信号与40khz的超声载波信号进行双边带调制波(double-sidebandmodulation，dsb)振幅调制后，得到的调制载波信号频谱成份为(40±1)khz。还原出原音频信号，即人耳能听到的音频信号，再将所述音频信号输入到所述超指向扬声器24。

进一步作为优选的实施方式，所述超声载波与播放器音频信号的调制也可以采用单边带调制(singleside-band，ssb)，ssb信号的时域表示式为为m(t)希尔伯特变换。″+″为下边带，″-″为上边带。

所述定向扬声器系统2的超指向扬声器24一般都是由若干个压电超声换能器241组成的发射阵。采用高功率的超声换能器传输低频信号，达到增强解调音频信号的低频。如图4所示，还原出的人耳可以听到的低频信号送入所述超声换能器241，超声换能器241通过机械振动向空气中发射两列频率分别为f1，f2的超声波。这两列超声波在空气中产生非线性交互作用，从而最后生成了包括原超声信号f1，f2、和频信号f1+f2及差频信号f1-f2的复杂声波。由于声吸收系数α与频率的平方成正比，频率较高的超声波信号f1，f2，f1+f2将很快被空气吸收掉，剩下处于声频范围内的差频信号f1-f2在空气中高指向性传播。

以上仅为本发明的优选实施案例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。