便携扩音器及便携扩音装置的制作方法

本实用新型涉及扩音装置技术领域，尤其是涉及一种便携扩音器，以及一种具有该便携扩音器的便携扩音装置。

背景技术：

扩音器顾名思义就是将声音进行放大，将声音传播的更远的设备。扩音器主要用于教学、导游和户外活动中。扩音器根据其体积、使用方式及用途可分为多种类型。

便携式扩音器是经常使用的一种扩音器。便携式扩音器的体积较小、重量较轻并且便于携带。在教师讲课或导游讲解的过程中，经常使用便携式扩音器，便携式扩音器能够扩大声音频率、保证话音清晰宏亮，帮助老师和导游提高讲课或讲解质量，并且携带方便、操作简便，深受老师和导游的好评。

然而，扩音器在使用时，发出的声音是沿多个方向发散的，位于扩音器四周的人都可以听见，使用者在使用扩音器时，虽然可以清楚地向目标人群发出声音，同时也对其他人的工作和生活造成了干扰，导致扩音器的噪声污染较为严重。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种便携扩音器，以解决现有技术中的扩音器噪音污染现象较为严重的技术问题。

本实用新型提供的便携扩音器，包括壳体、蓄电池和扩音组件；

所述蓄电池与所述扩音组件连接，且所述蓄电池和所述扩音组件均设置在所述壳体内，所述壳体的外表面上设有握持部；

所述扩音组件包括依次连接的信号采集模块、信号放大模块、AD转换模块、单片机、DA转换模块、模拟功率放大模块和超声波换能模块；

所述信号采集模块用于采集声音信号，并将声音信号转化为第一模拟声频信号；

所述信号放大模块用于接收所述第一模拟声频信号，并放大所述第一模拟声频信号以生成第一放大模拟声频信号；

所述AD转换模块用于接收所述第一放大模拟声频信号，并使所述第一放大模拟声频信号转换成数字声频信号；

所述单片机用于接收所述数字声频信号，并调制所述数字声频信号以生成调制声频信号；

所述DA转换模块用于接收所述调制声频信号，并使所述调制声频信号转换成第二模拟声频信号；

所述模拟功率放大模块用于接收所述第二模拟声频信号，并放大所述第二模拟声频信号以生成第二放大模拟声频信号；

所述超声波换能模块用于接收所述第二放大模拟声频信号，并使所述第二放大模拟声频信号转化为具有定向性的可听声信号，且所述超声波换能模块能够向所述壳体的外部发射具有定向性的可听声信号。

进一步地，所述便携扩音器还包括外接模块，所述外接模块与所述单片机连接；

所述外接模块用于与外部声频信号无线通讯，且所述外接模块能够将所述外部声频信号传输至所述单片机。

进一步地，所述外接模块包括蓝牙模块和/或WIFI模块。

进一步地，所述模拟功率放大模块包括模拟功率放大芯片、散热片和风扇；

所述散热片与所述模拟功率放大芯片连接，所述风扇的出风口朝向所述散热片设置。

进一步地，所述模拟功率放大芯片包括一个OPA548芯片。

进一步地，所述壳体为正方体或长方体。

进一步地，所述超声波换能模块的截面为正方形或长方形。

进一步地，所述超声波换能模块包括多个超声波发射头，多个所述超声波发射头均匀布置在所述超声波换能模块中，且多个所述超声波发射头采用串联方式电连接。

进一步地，所述壳体包括固定壳体和活动壳体；

所述活动壳体与所述固定壳体通过万向节连接，所述活动壳体能够相对于所述固定壳体转动；

所述信号采集模块、所述信号放大模块、所述AD转换模块、所述单片机、所述DA转换模块和所述模拟功率放大模块均设置在所述固定壳体内；

所述超声波换能模块设置在所述活动壳体内。

本实用新型的目的还在于提供一种便携扩音装置，包括手柄、控制器以及多个本实用新型所述的便携扩音器；

所述手柄的顶面上设有环形凹槽，所述环形凹槽内设有多个滑块，所述滑块能够沿所述环形凹槽滑动；

多个所述便携扩音器的壳体分别与多个滑块一一对应可拆卸地连接；

所述控制器用于控制每个便携扩音器的信号采集模块的开闭。

本实用新型提供的便携扩音器，包括壳体、蓄电池和扩音组件；所述蓄电池与所述扩音组件连接，且所述蓄电池和所述扩音组件均设置在所述壳体内，所述壳体的外表面上设有握持部；所述扩音组件包括依次连接的信号采集模块、信号放大模块、AD转换模块、单片机、DA转换模块、模拟功率放大模块和超声波换能模块；所述信号采集模块用于采集声音信号，并将声音信号转化为第一模拟声频信号；所述信号放大模块用于接收所述第一模拟声频信号，并放大所述第一模拟声频信号以生成第一放大模拟声频信号；所述AD转换模块用于接收所述第一放大模拟声频信号，并使所述第一放大模拟声频信号转换成数字声频信号；所述单片机用于接收所述数字声频信号，并调制所述数字声频信号以生成调制声频信号；所述DA转换模块用于接收所述调制声频信号，并使所述调制声频信号转换成第二模拟声频信号；所述模拟功率放大模块用于接收所述第二模拟声频信号，并放大所述第二模拟声频信号以生成第二放大模拟声频信号；所述超声波换能模块用于接收所述第二放大模拟声频信号，并使所述第二放大模拟声频信号转化为具有定向性的可听声信号，且所述超声波换能模块能够向所述壳体的外部发射具有定向性的可听声信号。使用者在使用该便携扩音器时，可以握持壳体上的握持部，并向信号采集模块发出声音，声音在扩音组件中不断转换后，通过超声波换能模块向壳体外部发出超声波信号，在空气的非线性自解调作用下，超声波信号会产生高指向性可听声，从而实现了可听声的扩音效果而且使声音定向传播，降低便携扩音器产生的噪声污染。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的便携扩音器的结构示意图；

图2是实用新型实施例提供的具有蓝牙模块的便携扩音器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的便携扩音器的原理图；

图4是本实用新型实施例提供的超声波换能模块的结构示意图。

图标：1－信号采集模块；2－信号放大模块；3－AD转换模块；4－单片机；5－DA转换模块；6－模拟功率放大模块；7－超声波换能模块；71－超声波发射头；72－PCB；8－蓝牙模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供了一种便携扩音器及便携扩音装置，下面给出多个实施例对本实用新型提供的便携扩音器及便携扩音装置进行详细描述。

实施例1

本实施例提供的便携扩音器，如图1至图4所示，包括壳体、蓄电池和扩音组件；蓄电池与扩音组件连接，且蓄电池和扩音组件均设置在壳体内，壳体的外表面上设有握持部；扩音组件包括依次连接的信号采集模块1、信号放大模块2、AD转换模块3、单片机4、DA转换模块5、模拟功率放大模块6和超声波换能模块7；信号采集模块1用于采集声音信号，并将声音信号转化为第一模拟声频信号；信号放大模块2用于接收第一模拟声频信号，并放大第一模拟声频信号以生成第一放大模拟声频信号；AD转换模块3用于接收第一放大模拟声频信号，并使第一放大模拟声频信号转换成数字声频信号；单片机4用于接收数字声频信号，并调制数字声频信号以生成调制声频信号；DA转换模块5用于接收调制声频信号，并使调制声频信号转换成第二模拟声频信号；模拟功率放大模块6用于接收第二模拟声频信号，并放大第二模拟声频信号以生成第二放大模拟声频信号；超声波换能模块7用于接收第二放大模拟声频信号，并使第二放大模拟声频信号转化为具有定向性的可听声信号，且超声波换能模块7能够向壳体的外部发射具有定向性的可听声信号。

其中，蓄电池与扩音组件连接，蓄电池能够为扩音组件供电，蓄电池可以选用容量相对较大的蓄电池，能够保证便携扩音器在使用时，电池有充足的电量为扩音组件供电。

并且蓄电池和扩音组件均设置在壳体内，使蓄电池和扩音组件集成在壳体内，能够便于携带便携扩音器，并且壳体的外表面上设有握持部，能够便于使用者握持壳体，进一步便于携带便携扩音器，提高使用的便捷性。

其中，握持部可以是设置在壳体的外表面上的凹槽，也可以是设置在壳体的外表面上的手柄等任意适合的形式。

此外，壳体上需要设置进音孔和出音孔，使用者发出的声音可以通过进音孔传输至信号采集模块1，超声波换能模块7发出的超声波信号可以通过出音孔传输至壳体外部。

壳体上还可以设置蓄电池充电接口，能够便于随时为蓄电池充电。此外，也可以在壳体上设置开口，将开口打开时可以更换蓄电池。

其中，单片机4能够调制调制数字声频信号，使通过超声波换能模块7发出的可听声由人耳能够听到，并且单片机4成本较低，能够降低便携扩音器的成本，同时单片机4的体积较小，能够降低便携扩音器的体积，便于携带。

使用者在使用该便携扩音器时，可以握持壳体上的握持部，并向信号采集模块1发出声音，可以实时采集讲话人的讲话内容，声音在扩音组件中不断转换后，通过超声波换能模块7向壳体外部发出超声波信号，在空气的非线性自解调作用下，超声波信号会产生高指向性可听声，从而实现了可听声的扩音效果而且使声音定向传播，便于讲话人对目标人群进行讲话，避免妨碍他人，降低便携扩音器产生的噪声污染。

进一步地，便携扩音器还包括外接模块，外接模块与单片机4连接；外接模块用于与外部声频信号无线通讯，且外接模块能够将外部声频信号传输至单片机4。

其中，外部声频信号可以来自于手机、MP3或MP4等任何适合的设备，需要说明的是，外部声频信号为模拟声频信号，外部音频信号传输至外接模块中后，外接模块能够将模拟声频信号转化为数字声频信号，并将该数字声频信号传输至单片机4。

在外接模块与外部声频信号无线通讯时，外部声频信号输送至单片机4，单片机4将外部声频信号调制为调制外部声频信号，DA转换模块5接收该调制外部声频信号，并将该调制外部声频信号转换成模拟外部声频信号，模拟功率放大模块6接收该模拟外部声频信号，并放大模拟外部声频信号以生成放大模拟外部声频信号，超声波换能模块7接收放大模拟外部声频信号，并使放大模拟外部声频信号转化为超声波信号，且超声波换能模块7能够向壳体的外部发射超声波信号，在空气的非线性自解调作用下，会产生高指向性可听声，从而实现了外部声频信号的扩音效果而且使声音定向传播。

使用者可以通过外接模块播放手机或MP3等设备中储存的音频，也可以在需要重复讲话的场合，例如地铁站或火车站的安检处，直接播放储存好的音频，节省人力，方便使用。

进一步地，外接模块包括蓝牙模块8和/或WIFI模块。外接模块与外部声频信号之间可以通过蓝牙通讯，也可以通过WIFI通讯。

进一步地，模拟功率放大模块6包括模拟功率放大芯片、散热片和风扇；散热片与模拟功率放大芯片连接，风扇的出风口朝向散热片设置。能够加强模拟功率放大模块6的散热性能，提高使用寿命。

进一步地，模拟功率放大芯片包括一个OPA548芯片，放大范围可以达到30V左右。

进一步地，壳体为正方体或长方体，结实牢固，便于携带。

进一步地，超声波换能模块7的截面为正方形或长方形，且超声波换能模块7包括多个超声波发射头71，多个超声波发射头71均匀布置在超声波换能模块7中，且多个超声波发射头71采用并联方式电连接。

本实施例中，该超声波换能模块7包括25个谐振频率为40Khz的圆形活塞式的超声波发射头71。25个超声波发射头71采用并联方式电连接，均匀布置在超声波换能模块7中且组成正方形超声波发射头71阵列。超声波换能模块7焊接在PCB72(印刷电路板)上，考虑到制板以及焊接难度，超声波发射头71的直径为16mm，相邻所述超声波发射头71之间的距离为0.4mm。采用超声波换能模块7使得声音指向性更高，能量更集中，将该超声波换能模块7应用于便携扩音器中更有利于降低噪音污染。

进一步地，超声波换能模块7接收到第二放大模拟声频信号后，超声波换能模块7通过机械振动向空气中发射两列f1、f2的超声波。这两列超声波在空气中传播的过程中将产生非线性交互作用，从而生成了包括基频f1、f2、和频f1+f2、差频f1－f2及各阶谐波在内的复杂声波。由于声衰减系统与频率的平方成正比，频率较高的超声波信号f1+f2、f1、f2及各次谐波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在空气中继续高指向性传播。

因此，将本实施例提供的便携扩音器可以使得其发射的声频信号可以定向传播，降低发声设备产生的噪声污染。

进一步地，壳体包括固定壳体和活动壳体；活动壳体与固定壳体通过万向节连接，活动壳体能够相对于固定壳体转动；信号采集模块1、信号放大模块2、AD转换模块3、单片机4、DA转换模块5和模拟功率放大模块6均设置在固定壳体内；超声波换能模块7设置在活动壳体内。

活动壳体与固定壳体通过万向节连接，从而活动壳体能够相对于固定壳体360°转动，进而带动超声波换能模块7相对与固定壳体360°转动，可以在使用时，根据适合声频传播的方向，调节超声波换能模块7的朝向，能够提高便捷性。

本实施例提供的便携扩音器，使用者在使用该便携扩音器时，可以握持壳体上的握持部，并向信号采集模块1发出声音，可以实时采集讲话人的讲话内容，声音在扩音组件中不断转换后，通过超声波换能模块7向壳体外部发出超声波信号，在空气的非线性自解调作用下，会产生高指向性可听声，从而实现了可听声的扩音效果而且使声音定向传播，便于讲话人对目标人群进行讲话，避免妨碍他人，降低便携扩音器产生的噪声污染。

实施例2

本实施例提供的便携扩音装置，包括手柄、控制器以及多个实施例1所述的便携扩音器；手柄的顶面上设有环形凹槽，环形凹槽内设有多个滑块，滑块能够沿环形凹槽滑动；多个便携扩音器的壳体分别与多个滑块一一对应可拆卸地连接；控制器用于控制每个便携扩音器的信号采集模块1的开闭。

多个便携扩音器可以朝向不同的方向，以向不同位置的人发出相同或不同的声音。

在向不同位置的人发出相同声音时，可以首先将多个便携扩音器调整至适合的位置，利用控制器控制每个便携扩音器的信号采集模块1开启，即可以向不同位置的人发出相同声音。

在向不同位置的人发出不同声音时，例如便携扩音装置包括两个便携扩音器，可以首相将两个便携扩音器分别调整至适合的位置，利用控制器控制其中一个便携扩音器的信号采集模块1开启，向该信号采集模块1发出适合的声音后，利用控制器关闭该便携扩音器的信号采集模块1，随后再利用控制器控制另一个便携扩音器的信号采集模块1开启，向另一个便携扩音器的信号采集模块1发出适合的声音。能够利用一个便携扩音装置分别向不同的人群讲出不同的话，提高便捷性。

此外，再仅仅需要一个便携扩音器时，可以将便携扩音器从滑块上拆卸下来，能够便于携带。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。