一種聲源定向眼鏡的製作方法

2023-05-03 18:57:01

專利名稱：一種聲源定向眼鏡的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種聽障人使用的聲源定向眼鏡。
背景技術：
聲源定位技術在聽力障礙人群助聽，機器人，消費類電子產品等領域有重要的應 用價值。現有技術中，存在一些利用聲波來確定方位的技術，中國專利[申請號/專利號 200510001779]公開了一種聲源定位的方法，其方案為把多個處在不同位置採集的外部聲 音信號轉換為電平信號，通過微處理器，把量化為0或1的電平信號讀到內存，根據多路電 平信號的相位和高電平持續時間來計算聲源方位信息。採用這種方法的不足之處在於，聲源定位需要微處理器執行算法，影響聲源定位 的速度。另外，當檢測聲源方位的各個麥克風距離較小時，受處理器執行程序的串行性工作 的特點和受微處理器工作頻率的限制，當聲源所處的位置使得到達兩個麥克風的時間比較 近時，聲源定向的誤差較大。

發明內容
本發明提供一種利用聲音波前自鎖的方式來進行高速聲源定位眼鏡，包括電池和 電源電路，放在耳承或鏡框上的多個麥克風，前置放大器電路，濾波電路，聲音波前信號鎖 存電路、解碼電路和聲源方位輸出電路。以上所述的麥克風完成聲音信號到電信號的轉換功能；所述麥克風前置放大電路，用於放大麥克風輸出的電信號；所述濾波電路，用於濾除高頻信號，以提高聲源定位的可靠性。其截至頻率應當低 於二分之一以麥克風間距為波長聲音信號；所述聲音波前信號鎖存電路，用於鎖存聲音波前信號到達各個麥克風時各路信號 的狀態變化，以獲取波前到達各個麥克風的前後次序信息。波前信號鎖存電路的鎖存控制 信號，由到達各個麥克風的波前信號產生。所述解碼電路，由門電路實現，用於根據波前信號鎖存電路的狀態，經過邏輯運 算，得到聲源方位。 所述聲源方位輸出電路，用於以光或機械振動的形式，指示聲源方向。相對於現有技術，本發明有益效果是本發明利用到達各個不同位置麥克風的波 前信號，使鎖存電路的狀態發生變化，並同時鎖存住所有其他路信號狀態，根據這些鎖存器 的狀態，由解碼電路計算出聲源的方位，這種方法聲源定向速度快，便於小型化。


圖1是本發明聲源定位眼鏡的結構框圖；圖2是本發明的電路工作原理框圖3是本發明實例中麥克風聲音接收器件的位置示意圖；圖4是本發明的實例中麥克風前置放大器電路原理圖；圖5是本發明的實例中濾波電路圖；圖6是本發明的實例中聲音波前信號鎖存電路圖。
具體實施例方式請參閱圖1，是本發明聲源定位眼鏡的框圖。聲源定位眼鏡由耳承⑴、(9)、鏡框⑶和鏡片(5)以及放在耳承⑴、(9)、鏡框 ⑶上的3個麥克風(2)，電池和電源電路(3)和信號處理電路⑷。 圖2是本發明的電路工作原理框圖。前置放大電路分別對3個麥克風輸出信號進行放大，經過濾波電路，連接到聲音 波前鎖存器電路，該鎖存電路將波前到達各個麥克風的次序信息記錄在鎖存中，解碼電路 根據每一組聲音波前鎖存器的狀態，計算出聲源的方位，輸出電路以光、振動或其他形式指 示方位。圖3是本發明實例中麥克風擺放位置和所對應的區間定義圖；麥克風Ml放在眼鏡 前部兩個鏡框中間的位置，麥克風M2和M3分別放在耳承上，三個麥克風以120度均布在圓 周上。D1-D6為各個區間的邊界線。圖4是本發明的實例中麥克風前置放大器電路原理圖，使用了麥克風前置放大集 成電路MAX9814.圖5是本發明的實例中採用的二階有源低通濾波器電路圖。圖6是本發明的實例中聲音波前信號鎖存電路圖，圖中有三組由D觸發器組成的 三路鎖存器。第一組D11-D13與第一路麥克風信號對應；第二組D21-D23與第二路麥克風 信號對應；第三組D31-D33與第三路麥克風信號對應。其中，Dll, D21，D31分別接到Vcc。 從圖的橫向看，Dll觸發器的輸出需要分別連接到D21和D31的數據輸入端；D22觸發器的 輸出分別連接到D12和D32的數據輸入端；D33觸發器的輸出分別連接到D13和D23的數 據輸入端。在每次聲源定位之前，所有觸發器清零。當聲音波前信號前到達某個麥克風時， 相應的麥克風首先有信號輸出，經過前置放大、濾波後，使對應的觸發器輸出由0變為1.同 時，所對應的互補輸出端由1變為0，此信號連接到一個與門的輸入，與門的輸出用於封鎖 其他兩個觸發器的ck信號。為便於對本發明的理解，下面結合具體實例對本發明進行詳細描述。請參閱圖3，本發明的一個具體實例中，採用三個麥克風Ml、M2和M3構成一個正 三角形，麥克風的間距為Iio毫米。麥克風Ml放在眼鏡前部兩個鏡框中間的位置，麥克風 M2和M3分別放在耳承上，M1、M2和M3的擺放位置需要滿足以120度均布在圓周上的條件。 每次聲源定位前，首先要復位所有的鎖存器。當聲源在區間1-區間6，或在區間的邊界線 D1-D6不同的位置時，聲音波前到達各個麥克風的次序不一樣，波前將依次觸發鎖存器電路 的D觸發器使其改變狀態。例如，當聲源位置在區間1時，聲音波前首先到達麥克風M1，與 Ml對應的鎖存器D11D12D13狀態由000改變為100 ；當波前到達麥克風M3時，與M3對應的鎖 存器D31D32D33狀態由000改變為101 ；當波前到達麥克風M2時，與M2對應的鎖存器D21D22D23 狀態由000改變為111 ；解碼器電路將根據各個觸發器D11D12D13D21D22D23D31D32D33的狀態輸出，運算出聲源的具體方位。聲源在區間1-區間6和在區間的邊界線D1-D6不同的位置時，對 應的波前到達三個麥克風的順序和與每一路麥克風對應的三個D觸發器輸出狀態見表1.
表1觸發器記錄比較器輸出狀態表
權利要求
1 一種聲源定位眼鏡，包括電池和電源電路，放在耳承或鏡框上的多個麥克風，前置放 大器電路，濾波電路，其特徵在於，還包括聲音波前信號鎖存電路、解碼電路和聲源方位輸出電路。
2.如權利要求1所述的聲源定位裝置，其特徵在於所述聲音波前信號鎖存電路，用於 鎖存聲音波前信號到達各個麥克風時各路信號的狀態，以獲取波前到達各個麥克風的前後 次序信息。
3.如權利要求2所述的聲源定位裝置，其特徵在於所述聲音波前信號鎖存電路的鎖 存控制信號，由聲音波前信號產生。
4.如權利要求1所述的聲源定位裝置，其特徵在於所述解碼電路，用於根據聲音波前 信號鎖存電路的狀態，解碼出聲源方位。
5.如權利要求1所述的聲源定位裝置，其特徵在於所述聲源方位輸出電路，用於以 光、機械振動或其他形式，指示聲源方向。
全文摘要
一種聲源定向眼鏡，具有放在耳承(1)或(9)及鏡框(8)上的多個麥克風(2)，電池和電源電路(3)和信號處理電路(4)。所述的信號處理電路對多個麥克風輸出信號進行放大、濾波之後，連接到聲音波前鎖存器電路，該鎖存電路將波前到達各個麥克風的次序信息記錄在鎖存中，解碼電路根據每一組聲音波前鎖存器的狀態，計算出聲源的方位，輸出電路以光、振動或其他形式指示方位。
文檔編號G02C11/00GK102116941SQ2010100001
公開日2011年7月6日 申請日期2010年1月6日 優先權日2010年1月6日
發明者張浩然, 張秋實, 潘一飛, 高晨菲 申請人:高晨菲