一种基于骨传导的无线电子听针及其信号传输方法与流程

本发明涉及电力设备巡检技术领域，特别是涉及一种基于骨传导的无线电子听针及其信号传输方法。

背景技术：

随着电厂的不断发展，对电力设备巡检的需求不断增大，听针的使用极大的提高了设备巡检的效率。但是目前听针装置依然停留在传统设计阶段，工作人员在使用听针时需要侧身站立，将耳朵紧贴听针，或头戴听筒检测设备的振动信号，这些使用方式会由于线长和杆长等条件限制工作人员的活动范围，且近距离靠近设备时具有一定危险性。并且现有听针方案的听音方式大多通过入耳式听筒或听针一段紧贴人耳等方式进行信息采集，工作人员极易受到突变高分贝振动音的影响对鼓膜造成伤害。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于骨传导的无线电子听针及其信号传输方法，以解决传统听针装置限制工作人员活动范围导致安全性低，以及现有听音方式对工作人员鼓膜伤害大的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于骨传导的无线电子听针，所述基于骨传导的无线电子听针包括：听针装置和骨传导式蓝牙耳机；所述听针装置包括听针盒以及与所述听针盒连接的伸缩式听针；所述骨传导式蓝牙耳机包括骨传导耳机以及安装在所述骨传导耳机上的信号收发装置；所述听针盒包括盒体以及设置在所述盒体内的驻极体拾音器、听针单片机和听针蓝牙模块；所述信号收发装置包括耳机单片机和耳机蓝牙模块；

所述驻极体拾音器位于所述伸缩式听针的最末段滑节与所述盒体的接口处；所述驻极体拾音器和所述听针蓝牙模块分别与所述听针单片机连接；所述耳机蓝牙模块与所述听针蓝牙模块配对连接；所述耳机蓝牙模块与所述耳机单片机连接；所述耳机单片机与所述骨传导耳机的骨传引擎连接。

可选的，所述伸缩式听针包括一段听针尖端和多段滑节；所述听针尖端的尾端与所述多段滑节中的第一段滑节的首端之间通过卡扣连接；相邻两段所述滑节之间通过卡扣连接形成伸缩式结构；所述多段滑节中的最末段滑节分别与所述驻极体拾音器和所述盒体连接。

可选的，所述听针盒还包括多个自锁调频按钮；多个所述自锁调频按钮固定在所述盒体一侧；多个所述自锁调频按钮分别与所述听针单片机的多个输入输出接口连接。

可选的，所述听针盒还包括sd存储卡；所述盒体上设置有sd卡插口；所述sd存储卡放置在所述sd卡插口内；所述sd存储卡与所述听针单片机连接。

可选的，所述骨传导耳机包括挂耳式耳机结构、骨传引擎以及弹性振动元件；两个所述骨传引擎分别安装在所述挂耳式耳机结构的左、右耳机内部；两个所述弹性振动元件分别安装在所述挂耳式耳机结构的左、右耳机内侧，分别紧贴两个所述骨传引擎。

可选的，所述信号收发装置还包括耳机可充电电池和电位器；所述挂耳式耳机结构一侧设置有音量+键与音量-键；所述音量+键、所述音量-键、所述耳机可充电电池和所述耳机单片机均与所述电位器连接；所述电位器还与所述骨传引擎连接。

一种基于骨传导的无线电子听针的信号传输方法，所述信号传输方法包括：

伸缩式听针的听针尖端将电力设备的振动信号通过各段滑节传递给驻极体拾音器；

所述驻极体拾音器将所述振动信号转换为模拟电信号并发送至听针单片机；

所述听针单片机将所述模拟电信号转换为数字电信号，并通过听针蓝牙模块将所述数字电信号无线传输至耳机蓝牙模块；

所述耳机蓝牙模块将接收到的所述数字电信号发送至耳机单片机；

所述耳机单片机将所述数字电信号转换为模拟电信号并传递至骨传引擎；

所述骨传引擎将所述模拟电信号转换为声信号进行播放。

可选的，在所述通过听针蓝牙模块将所述数字电信号无线传输至耳机蓝牙模块之前，还包括：

所述听针单片机获取当前自锁调频按钮的所选频段；

所述听针单片机根据所述所选频段对所述数字电信号进行放大、滤波处理，生成处理后的数字电信号。

可选的，在所述通过听针蓝牙模块将所述数字电信号无线传输至耳机蓝牙模块之前，还包括：

所述听针单片机将所述数字电信号存储至sd存储卡中。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供一种基于骨传导的无线电子听针及其信号传输方法，所述基于骨传导的无线电子听针将伸缩式听针采集到的振动信号通过听针盒中的驻极体拾音器进行转换并传递到听针单片机内，通过听针蓝牙模块传输到骨传导式蓝牙耳机中，通过骨传引擎进行播放。由于本发明听针装置与骨传导式蓝牙耳机之间采用无线连接形式，扩大了工作人员的活动范围，同时采用伸缩式听针结构，便于工作人员根据不同的需要灵活调整听针的总长度，增强使用听针设备的灵活性，在一定程度上保障了工作人员的安全。并且本发明骨传导式蓝牙耳机采用骨传引擎为工作人员播放声信号，减少了对人耳的伤害，防止工作人员的鼓膜受损，提高了使用安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据本发明提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的听针装置的结构示意图；

图2为本发明提供的听针装置的连接方式示意图；

图3为本发明提供的骨传导式蓝牙耳机的结构示意图；

图4为本发明提供的骨传导式蓝牙耳机的连接方式示意图；

图中标号分别表示：1听针尖端，2滑节，3卡扣，4盒体，5听针micro-usb插口，6sd卡插口，7自锁调频按钮，8驻极体拾音器，9听针单片机，10听针蓝牙模块，11sd存储卡，12听针可充电电池，13挂耳式耳机结构、14骨传引擎，15弹性振动元件，16音量+键，17音量-键，18电源指示灯，19电源键，20耳机micro-usb插口，21信号收发装置，22耳机单片机，23耳机蓝牙模块，24耳机可充电电池，25电位器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于骨传导的无线电子听针及其信号传输方法，以解决传统听针装置限制工作人员活动范围导致安全性低，以及现有听音方式对工作人员鼓膜伤害大的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明所述基于骨传导的无线电子听针包括听针装置和骨传导式蓝牙耳机两部分。其中，所述听针装置包括听针盒以及与所述听针盒连接的伸缩式听针。所述骨传导式蓝牙耳机包括骨传导耳机以及安装在所述骨传导耳机上的信号收发装置。

图1为本发明提供的听针装置的结构示意图。图2为本发明提供的听针装置的连接方式示意图。如图1和图2所示，所述听针装置包括听针盒以及与所述听针盒连接的伸缩式听针。

其中，所述伸缩式听针包括一段听针尖端1和多段滑节2。所述听针尖端1的尾端与所述多段滑节2中的第一段滑节的首端之间通过卡扣连接。相邻两段所述滑节2之间通过卡扣3连接形成伸缩式结构。所述多段滑节2中的最末段滑节分别与所述驻极体拾音器8和所述听针盒的盒体4连接。

优选的，本发明采用的伸缩式听针为五节伸缩式听针，与听针盒盒体4紧密相连，具体由四段滑节2和一段听针尖端1构成。其中，所述听针尖端1为实心钢制，长度为25±2cm，用于直接接触设备的某一点进行检测。所述滑节2为不锈钢空心管件，壁厚在1.5mm以上，相邻两段滑节2之间通过卡扣3连接形成伸缩式结构(如折叠雨伞的支撑杆收缩式结构)，用于根据实际情况调整听针的长度。所述滑节2之间的卡扣3用于固定听针的滑节部分。所述伸缩式听针完全收紧时尺寸为30±2cm，完全伸长时尺寸为120±2cm，使用之前能够根据被测电力设备的位置及现场环境调整伸缩式听针的长度。使用时将听针尖端抵住设备某一位置，将设备的振动信号通过各段滑节2传递给驻极体拾音器8。

所述听针盒用于处理和发送所述伸缩式听针采集的音频信号。如图1和图2所示，所述听针盒包括盒体4以及设置在所述盒体4内的驻极体拾音器8、听针单片机9、听针蓝牙模块10、sd存储卡11和听针可充电电池12，还包括听针micro-usb插口5、sd卡插口6和自锁调频按钮7。

其中，所述听针micro-usb插口5和听针可充电电池12用于给听针盒内的听针单片机9供电。所述sd卡插口6用于放置sd存储卡11，所述sd存储卡11用于存储采集的音频。所述自锁调频按钮7用于工作人员选择不同的频段进行检测。所述驻极体拾音器8位于所述伸缩式听针的最末段滑节与所述盒体4的接口处。所述驻极体拾音器8和所述听针蓝牙模块10分别与所述听针单片机9连接。

如图1所示，所述听针盒的盒体4优选为15cm*10cm*10cm(长*宽*高)的长方体，与伸缩式听针最末段滑节刚性连接。如图1和图2所示，多个所述自锁调频按钮7固定在所述盒体4一侧；多个所述自锁调频按钮7分别与所述听针单片机9的多个输入输出接口(i/o接口)连接。

优选的，所述盒体4顶端设置四个所述自锁调频按钮7，所述自锁调频按钮7为自锁式按钮，其功能为调频按钮。四个所述自锁调频按钮7(简称调频按钮)分别对应不同的频段，四个调频按钮的频段依次为低频段(20hz～150hz)、中低频段(150hz～500hz)、中高频段(500hz～5000hz)和高频段(5000hz～20khz)，四个调频按钮7连接盒体4内部听针单片机9的i/o接口，作为输入控制端调控单片机所载程序，可更改程序内滤波器的应用范围。使用时，不按下任何调频按钮时为全频段信号接收，按下某一调频按钮即选择其对应频段；按下调频按钮后若想更改频段，可直接按下新选频段的按钮，前一个选择的频段按钮会自动弹起，即更改为新选频段；当再次按下新选频段的按钮，按钮弹起，则更改为全频段。

所述听针盒的盒体4一侧有两个插口，分别为听针micro-usb插口5和sd卡插口6。所述听针micro-usb插口5内部与听针可充电电池12连接，听针可充电电池12置于盒体4内部，与听针单片机9的vcc接口连接，可为单片机9提供稳定供电。充电时可用micro-usb充电线对电池12充电。

所述sd卡插口6为通用sd存储卡卡槽，与盒体4内部听针单片机9的数据输入接口(串口接口)连接。所述sd存储卡11放置在所述sd卡插口6内，与所述听针单片机9连接，用于储存采集的音频。

所述驻极体拾音器8位于盒体4与最末段滑节的接口处。工作状态时，振动信号通过听针尖端1与各级滑节2的传导由驻极体拾音器8接收，拾音器8将振动信号转为模拟电信号，与听针单片机9的adc接口相连接。

所述听针蓝牙模块10选用lq_btm2v2为核心芯片，与盒体4内部听针单片机9的rxd/txd等引脚相连接。所述听针蓝牙模块10负责与耳机蓝牙模块配对连接，将数字电信号传递到骨传导式蓝牙耳机，实现无线通讯功能。

所述听针单片机9位于听针盒盒体4内部，起到听针听音系统的主控功能，并实现各个模块供电与信息控制功能。工作时，听针单片机9接收驻极体拾音器8的模拟电信号，通过a/d转换(模电/数电转换)后将模拟电信号转换为数字电信号，并根据调频按钮7的所选频段将所述数字电信号进行相应的程序放大与滤波，生成处理后的数字电信号，并进一步将处理后的数字电信号送入听针蓝牙模块10进行无线传输，并通过sd存储卡11对处理后的数字电信号进行储存。

图3为本发明提供的骨传导式蓝牙耳机的结构示意图。图4为本发明提供的骨传导式蓝牙耳机的连接方式示意图。如图3和图4所示，本发明骨传导式蓝牙耳机包括骨传导耳机和信号收发装置两部分。其中，所述骨传导耳机包括挂耳式耳机结构13、骨传引擎14、弹性振动元件15、音量+键16、音量-键17、电源指示灯18、电源键19、耳机micro-usb插口20。所述信号收发装置21安装于所述挂耳式耳机结构13后方，所述信号收发装置21包括耳机单片机22、耳机蓝牙模块23、耳机可充电电池24和电位器25。所述耳机蓝牙模块23用于与所述听针蓝牙模块10配对连接。所述耳机蓝牙模块23与所述耳机单片机22连接。所述耳机单片机22通过电位器25与所述骨传导耳机的骨传引擎14连接。

其中，所述挂耳式耳机结构13为耳机外部的硬件结构，外形为挂耳式耳机，上面设有耳机micro-usb插口20、电源键19、音量调节键(包括音量+键16和音量-键17)以及电源指示灯18。

耳机的micro-usb插口20位于所述挂耳式耳机结构13后方，与耳机可充电电池24连接，耳机可充电电池24与耳机单片机22的vcc接口连接，可为耳机单片机22提供稳定供电。充电时可用micro-usb充电线对电池充电。

所述电源键19位于所述挂耳式耳机结构13右后方，用于控制耳机可充电电池24与耳机单片机22vcc接口之间的开关，既而控制耳机的供电与否。

所述音量调节键位于所述挂耳式耳机结构13右侧，分为音量+键16与音量-键17，可控制位于骨传导耳机内部的电位器25的阻值大小，既而控制骨传引擎14的供电大小，即骨传导耳机的播放音量大小。

所述电源指示灯18位于所述挂耳式耳机结构13右侧音量调节键旁边，与耳机单片机22的i/o接口相连接。工作状态时，所述电源指示灯18为绿灯常亮表示电量充足，红灯常亮表示电量不足。耳机充电时，所述电源指示灯18为红灯常亮表示充电中，绿灯常亮表示充满电。进行蓝牙配对连接时，所述电源指示灯18为红灯绿灯交替闪烁状态则表示耳机蓝牙模块23与听针盒听针蓝牙模块10配对状态。

所述耳机蓝牙模块23选用lq_btm2v2为核心芯片，与耳机内部单片机22的rxd/txd等引脚相连接。所述耳机蓝牙模块23负责与听针盒蓝牙模块10配对连接，接收听针盒传递的数字电信号并传递到耳机单片机22，实现无线通讯功能。

所述骨传引擎14位于左、右耳机内部，与耳机单片机22的i/o接口相连接。具体的，两个所述骨传引擎14分别安装在所述挂耳式耳机结构13的左、右耳机内部；两个所述弹性振动元件15分别安装在所述挂耳式耳机结构13的左、右耳机内侧，分别紧贴两个所述骨传引擎14。所述挂耳式耳机结构13一侧设置的所述音量+键16、所述音量-键17、所述耳机可充电电池24和所述耳机单片机22均与所述电位器25连接；所述电位器25还与所述骨传引擎14连接。

工作状态时，工作人员将所述骨传导式蓝牙耳机挂于耳上，弹性振动元件15贴于耳旁颧骨。骨传引擎14可以接收所述耳机单片机22传来的模拟电信号，继而控制弹性振动元件15进行振动，使设备振动声通过颧骨传递到听神经。

本发明耳机单片机22位于信号收发装置21内部，起到耳机听音系统的主控功能，并实现各个模块的供电与信息控制功能。工作时，接收耳机蓝牙模块23的数字电信号，通过耳机单片机22内部的d/a转换(数电/模电转换)后将数字电信号转换为模拟电信号，并传递到骨传引擎14进行声音播放。

本发明采用听针装置与骨传导式蓝牙耳机结合的方式，实现了听针通过骨传导技术对电力设备声信号进行无线听音与音频采集，方便工作人员对电力设备进行故障诊断。

本发明还提供一种基于骨传导的无线电子听针的信号传输方法，所述信号传输方法包括：

所述伸缩式听针的听针尖端1将电力设备的振动信号通过各段滑节2传递给驻极体拾音器8；

所述驻极体拾音器8将所述振动信号转换为模拟电信号并发送至听针单片机9；

所述听针单片机9将所述模拟电信号转换为数字电信号，并通过听针蓝牙模块10将所述数字电信号无线传输至耳机蓝牙模块23；

所述耳机蓝牙模块23将接收到的所述数字电信号发送至耳机单片机22；

所述耳机单片机22将所述数字电信号转换为模拟电信号并传递至骨传引擎14；

所述骨传引擎14将所述模拟电信号转换为声信号进行播放。

其中，在所述通过听针蓝牙模块将所述数字电信号无线传输至耳机蓝牙模块之前，还包括：

所述听针单片机9获取当前自锁调频按钮7的所选频段；

所述听针单片机9根据所述所选频段对所述数字电信号进行放大、滤波处理，生成处理后的数字电信号；

所述听针单片机9将所述数字电信号存储至sd存储卡11中。

现有的听针装置方案主要有以下几点缺陷：

(1)工作人员在使用听针时需要侧身站立，将耳朵紧贴听针，或头戴听筒检测设备的振动信号，这些使用方式会由于线长和杆长等条件限制工作人员的活动范围，且近距离靠近设备时具有一定危险性。

(2)现有听针方案的使用方式大多为现场直读，需要经验丰富的巡检人员对振动信号实时分析，不利于后续进行数据回查与学习，降低了故障判断的准确性。

(3)现有听针方案采集的振动信号大多为全频段采集，而设备故障声大多聚集在某一频率范围内，其余频段分布较多的环境噪声，全频段声音采集不利于目标声音的清晰获取。

(4)现有听针方案的听音方式大多通过入耳式听筒或听针一段紧贴人耳等方式进行信息采集，工作人员极易受到突变高分贝振动音的影响对鼓膜造成伤害。

本发明驻极体拾音器8将通过伸缩式听针传导的声音信号转换为模拟电信号，驻极体拾音器8输出的模拟电信号经过听针单片机9的adc接口进行模电到数电的转化，将模拟电信号转化为数字电信号，根据用户选择的频段对数字电信号进行放大、滤波处理，然后发送到听针蓝牙模块10并存储到sd存储卡11中，方便后续的提取。可见本发明基于骨传导的无线电子听针及其信号传输方法与现有技术相比，至少具有以下优点：

(1)本发明的优势在于使用听针装置与骨传导式蓝牙耳机之间的无线连接的形式，扩大了工作人员的活动范围，同时采用伸缩式的听针结构，便于工作人员根据不同的需要灵活调整听针的总长度，增强使用听针设备的灵活性，在一定程度上保障了工作人员的安全。

(2)本发明的优势还在于听针信号可以通过sd存储卡11进行保存，不仅有利于设备声信号后续回查与数字处理，更便于经验丰富的现场人员利用这些信号指导其他工作人员，提高人员工作水平。

(3)本发明的优势进一步在于可以通过调频按钮7选择所听到的振动频率范围，有利于巡检人员排除其他噪声的干扰，对设备声有更清晰的了解，从而更精确地确定故障类型。

(4)本发明的优势还在于骨传导式蓝牙耳机使工作人员接收声信号，减少对人耳的伤害，防止工作人员的鼓膜受损。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的装置及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。