CN105120402A - 一种定向声频的激振*** - Google Patents

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徐利梅
陈敏
谢晓梅
任玉琢
朱波杰
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Abstract

本发明公开了一种定向声频的激振***，包括：信号前处理装置，用于根据用户设定的振动频率、振动量级、振动时间及振动类型产生相应的音频信号；低通滤波器，与信号前处理装置的输出端相连，用于将信号前处理装置输出的音频信号进行滤波处理，滤除振动频率范围外的音频信号成分；AD转换器，与低通滤波器输出端相连，用于将低通滤波器输出的模拟音频信号转换为数字信号；信号后处理装置，与AD转换器的输出端相连，用于将AD转换器输出的数字信号进行超声调制；以及DA转化器、功率放大器、信号重建滤波器与换能器组。本发明的定向声频的激振***，能够实现在0Hz-20kHz频率范围内的非接触激振，应用范围更广。

Description

一种定向声频的激振***
技术领域
本发明属于振动装置技术领域，具体涉及一种定向声频的激振***，应用于汽车电子、航空航天、武器装备、微机电***等振动试验。
背景技术
目前，振动激振设备主要是振动台和激振器的结构。通常，激振器是安装在被测物体上直接激振，从而产生一个干扰力并作用于被测结构物上；而振动台是把被测物体装在振动平台上，振动台产生一个变化的振动位移，从而在被测物体上产生一个与振动台的振动位移相对应的牵连惯性力而激振。从原理上分，激振设备可分为机械式、电磁式、液压式和压电式等多种形式。由于原理上的限制，传统的激振设备一般只能实现0Hz-4kHz左右频带范围内的激振，激振频率范围极为有限，且必须在激振设备与试件接触的条件下实现对试件的激励。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种定向声频的激振***，能够实现在0Hz-20kHz频率范围内的非接触激振，应用范围更广。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种定向声频的激振***，包括：
信号前处理装置，用于根据用户设定的振动频率、振动量级、振动时间及振动类型产生相应的音频信号；
低通滤波器，与信号前处理装置的输出端相连，用于将信号前处理装置输出的音频信号进行滤波处理，滤除振动频率范围外的音频信号成分；
AD转换器，与低通滤波器输出端相连，用于将低通滤波器输出的模拟音频信号转换为数字信号；
信号后处理装置，与AD转换器的输出端相连，用于将AD转换器输出的数字信号进行超声调制；
DA转化器，与信号后处理装置的输出端相连，用于将信号后处理装置调制出的超声数字信号转换为模拟信号；
功率放大器，与DA转换器输出端相连，用于将DA转换器输出的模拟信号进行放大；
信号重建滤波器，与功率放大器相连，用于滤除从功率放大器输出的模拟信号中导致信号不平滑的高频信号成分；
换能器组，与信号重建滤波器相连，用于将信号重建滤波器输出的电信号转换为声信号，并输出含有调制音频信号的高指向性超声波信号。
优选地，所述的信号前处理装置主要由单片机、信号处理芯片DSP或可编辑逻辑门阵列FPGA构成。
优选地，所述的信号后处理装置主要由信号处理芯片DSP或可编辑逻辑门阵列FPGA构成。
优选地，所述的功率放大器为A类、B类或AB类模拟类功率放大器，或者D类、E类或T类数字类功率放大器。
优选地，所述的换能器组包括低频换能器组、中频换能器组和高频换能器组三类，每类换能器组采用若干个频带的换能器进行组合而成，且同一频带的换能器至少有一个换能器进行信号输出。
优选地，所述的低频换能器组的频带范围在0Hz-500Hz，中频换能器组的频带范围在500Hz-4kHz，高频换能器组的频带范围在4kHz-20kHz。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明的一种定向声频的激振***，利用超声波高指向性特点以及它在空气中非线性传播，自解调出高指向性可听声的原理，加之声波能引起物体振动，从而实现可激振频率高达20kHz的非接触式激振***，
附图说明
图1是本发明的激振***原理框图
图2是本发明的换能器组排布结构简图。
图3是本发明的激振***工作原理流程图。
图中标记：1-信号前处理装置，2-低通滤波器，3-AD转换器，4-信号后处理装置，5-DA转换器，6-功率放大器，7-信号重建滤波器，8-换能器组，81-低频换能器组，82-中频换能器组，83-高频换能器组。
具体实施方式
参照图1，图2，本发明的一种定向声频的激振***，可应用于多种激振环境，如对MEMS器件的激振、对机载电子设备的高频激振等。包括：
信号前处理装置1，用于根据用户设定的振动频率、振动量级、振动时间及振动类型产生相应的音频信号。信号前处理装置1作为与外接交互的第一个器件，它的任务是根据用户设定的振动频率、振动量级、振动时间及振动类型产生相应的音频信号。信号前处理装置1可由单片机，信号处理芯片DSP或可编辑逻辑门阵列FPGA构成。
低通滤波器2，与信号前处理装置1的输出端相连，用于将信号前处理装置1输出的音频信号进行滤波处理，滤除振动频率范围外的音频信号成分；
AD转换器3，与低通滤波器2输出端相连，用于将低通滤波器2输出的模拟音频信号转换为数字信号；
信号后处理装置4，与AD转换器3的输出端相连，用于将AD转换器3输出的数字信号进行超声调制；信号后处理***4可由信号处理芯片DSP和可编辑逻辑门阵列FPGA构成。
DA转化器，与信号后处理装置4的输出端相连，用于将信号后处理装置4调制出的超声数字信号转换为模拟信号；
功率放大器6，与DA转换器5输出端相连，用于将DA转换器5输出的模拟信号进行放大；功率放大器66可以是模拟类功率放大器，包括A类，B类，AB类等，也可以是数字类功率放大器，包括D类，E类和T类等。
信号重建滤波器7，与功率放大器6相连，用于滤除从功率放大器6输出的模拟信号中导致信号不平滑的高频信号成分；
换能器组8，与信号重建滤波器7相连，用于将信号重建滤波器7输出的电信号转换为声信号，并输出含有调制音频信号的高指向性超声波信号。换能器组8包括低频换能器组8、中频换能器组82和高频换能器组83三类，每类换能器组8采用若干个频带的换能器进行组合而成，且同一频带的换能器至少有一个换能器进行信号输出。其中，低频换能器组8的频带范围在0Hz-500Hz，中频换能器组82的频带范围在500Hz-4kHz，高频换能器组83的频带范围在4kHz-20kHz。换能器组8可排布在一个平面上，也可以采用立体排布方式。
参照图3，本发明的一个典型工作流程，根据用户的试验需求，其中包括：振动频率、振动量级、振动时间及振动类型，由信号前处理装置1产生相应的音频信号。然后通过低通滤波器2和AD转换器3分别对其进行滤波及AD转换。当进行频带划分及补偿时并不是等间隔划分，而是在低频时划分较密、高频时较疏。如一典型的划分为0Hz-500Hz，500Hz-4kHz，4kHz-20kHz，前者采用低通数字滤波器滤出，后二者采用带通数字滤波器滤出。划分好频带后将对这些划分好的频带分别进行频率补偿。其实现方法是采用Parks-McClellan优化等波纹FIR滤波器设计方法针对各频带分别设计一个具有-12dB/倍频程频率相应的FIR滤波器，然后分别让这些频带信号通过这些滤波器，从而实现各频带信号的频域补偿。经频率相应补偿后的信号经过信号后处理装置4，即超声调制器，分别进行超声调制处理从音频范围变频到超声范围内。然后经过DA转换器5、功率放大器6、信号重建滤波器7，转换处理后，通过换能器组8输出声频信号。最后根据用户所设的振动时间参数，判断振动是否完成，若完成则结束整个工作流程，若未结束则返回至产生相应音频信号环节。

Claims (6)

1.一种定向声频的激振***，其特征在于，包括：
信号前处理装置(1)，用于根据用户设定的振动频率、振动量级、振动时间及振动类型产生相应的音频信号；
低通滤波器(2)，与信号前处理装置(1)的输出端相连，用于将信号前处理装置(1)输出的音频信号进行滤波处理，滤除振动频率范围外的音频信号成分；
AD转换器(3)，与低通滤波器(2)输出端相连，用于将低通滤波器(2)输出的模拟音频信号转换为数字信号；
信号后处理装置(4)，与AD转换器(3)的输出端相连，用于将AD转换器(3)输出的数字信号进行超声调制；
DA转化器，与信号后处理装置(4)的输出端相连，用于将信号后处理装置(4)调制出的超声数字信号转换为模拟信号；
功率放大器(6)，与DA转换器(5)输出端相连，用于将DA转换器(5)输出的模拟信号进行放大；
信号重建滤波器(7)，与功率放大器(6)相连，用于滤除从功率放大器(6)输出的模拟信号中导致信号不平滑的高频信号成分；
换能器组(8)，与信号重建滤波器(7)相连，用于将信号重建滤波器(7)输出的电信号转换为声信号，并输出含有调制音频信号的高指向性超声波信号。
2.根据权利要求1所述的定向声频的激振***，其特征在于，所述的信号前处理装置(1)主要由单片机、信号处理芯片DSP或可编辑逻辑门阵列FPGA构成。
3.根据权利要求1所述的定向声频的激振***，其特征在于，所述的信号后处理装置(4)主要由信号处理芯片DSP或可编辑逻辑门阵列FPGA构成。
4.根据权利要求1所述的定向声频的激振***，其特征在于，所述的功率放大器(6)为A类、B类或AB类模拟类功率放大器，或者D类、E类或T类数字类功率放大器。
5.根据权利要求1所述的定向声频的激振***，其特征在于，所述的换能器组(8)包括低频换能器组(81)、中频换能器组(82)和高频换能器组(83)三类，每类换能器组(8)采用若干个频带的换能器进行组合而成，且同一频带的换能器至少有一个换能器进行信号输出。
6.根据权利要求5所述的定向声频的激振***，其特征在于，所述的低频换能器组(81)的频带范围在0Hz-500Hz，中频换能器组(82)的频带范围在500Hz-4kHz，高频换能器组(83)的频带范围在4kHz-20kHz。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106898343A (zh) * 2017-01-23 2017-06-27 南京大学 用于传播0阶平面声波的可以实现低频指向性操控的装置
CN107948863A (zh) * 2017-12-29 2018-04-20 陕西烽火电子股份有限公司 一种基于fft的定向音频信号检测装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6167759B1 (en) * 1997-11-14 2001-01-02 Colorado Seminary Ultrasonic system for grading meat
CN101014209A (zh) * 2007-01-19 2007-08-08 电子科技大学 全频带自然音效声频定向扬声器
CN101111096A (zh) * 2007-07-12 2008-01-23 电子科技大学 组合式声频定向超声波扬声器***
CN201522365U (zh) * 2009-11-16 2010-07-07 重庆理工大学 非接触式声压激振装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6167759B1 (en) * 1997-11-14 2001-01-02 Colorado Seminary Ultrasonic system for grading meat
CN101014209A (zh) * 2007-01-19 2007-08-08 电子科技大学 全频带自然音效声频定向扬声器
CN101111096A (zh) * 2007-07-12 2008-01-23 电子科技大学 组合式声频定向超声波扬声器***
CN201522365U (zh) * 2009-11-16 2010-07-07 重庆理工大学 非接触式声压激振装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
周月琴: "超声波远距离振动信号检测***的设计", 《机械科学与技术》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106898343A (zh) * 2017-01-23 2017-06-27 南京大学 用于传播0阶平面声波的可以实现低频指向性操控的装置
CN106898343B (zh) * 2017-01-23 2020-12-15 南京大学 用于传播0阶平面声波的可以实现低频指向性操控的装置
CN107948863A (zh) * 2017-12-29 2018-04-20 陕西烽火电子股份有限公司 一种基于fft的定向音频信号检测装置及方法

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