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一種次聲波檢測方法及其檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種次聲波檢測方法及其檢測裝置，其能解決現(xiàn)有次聲波檢測設(shè)備種類單一、使用要求高、價格昂貴的問題，并且能有效應(yīng)用于日常民用；其由智能移動設(shè)備采集加速度傳感器在待測位置的機(jī)械振動信息，智能移動設(shè)備將機(jī)械振動信息轉(zhuǎn)換為振動信號功率譜，根據(jù)振動信號功率譜中的信號頻率分布和次聲波頻率范圍，從而判定待測位置是否有次聲波的存在。
【專利說明】一種次聲波檢測方法及其檢測裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及移動通信領(lǐng)域，尤其是涉及基于移動通信技術(shù)實現(xiàn)次聲波檢測的方法，具體為一種基于智能手機(jī)傳感器的次聲波檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]次聲波又稱亞聲波，一般是指頻率在10_4Hz?20Hz之間的聲波。通常情況下次聲波并不引起人耳聽覺。與可聽聲波一樣，次聲波由各種物體的機(jī)械振動產(chǎn)生，通過各種彈性介質(zhì)的振動向四周擴(kuò)散傳播?？茖W(xué)研究發(fā)現(xiàn)，許多自然現(xiàn)象出現(xiàn)時，如海上風(fēng)暴、火山爆發(fā)、地震、海嘯、電閃雷鳴、波浪擊岸、臺風(fēng)、磁暴、極光、冰霍等等，都可伴有次聲波的發(fā)生；在與人類有關(guān)的活動中，諸如核爆炸，飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈飛行，火炮發(fā)射，火車和地鐵高速行駛時車身板壁與車內(nèi)空氣的次聲頻耦振，輪船航行，飛馳的車輛，高樓和大橋搖晃，甚至鼓風(fēng)機(jī)、攪拌機(jī)、擴(kuò)音喇叭等都會產(chǎn)生很強(qiáng)的次聲波。另外，次聲波還廣泛分布于工業(yè)生產(chǎn)、建筑業(yè)和交通運(yùn)輸中，如高速公路上疾馳的車輛中可產(chǎn)生12dB聲強(qiáng)的次聲波，而且由于次聲波的頻率低、波長較長，因此在傳播中被介質(zhì)吸收很少，穿透能力很強(qiáng)。
[0003]次聲波可對人體造成危害。當(dāng)人體受到低強(qiáng)度次聲影響后，主要表現(xiàn)為非特異性的應(yīng)激反應(yīng)及神經(jīng)內(nèi)分泌失調(diào)癥狀:煩躁、中耳壓迫、耳痛、耳鳴以及頭疼、惡心、嘔吐、平衡失調(diào)、視覺模糊等。高強(qiáng)度的次聲甚至可導(dǎo)致人體嚴(yán)重的生理變化，甚至死亡。因為人體各器官都有其固有的振動頻率，而這種頻率在3Hz?17 Hz之間，人體的這些固有頻律正好在次聲頻率范圍內(nèi)，當(dāng)次聲作用于人體時，若它的頻率與某一部位的自身頻率接近或相等，即會引起生物共振反應(yīng)，使其吸收能量；另一方面其共振刺激軀體感受器，將刺激傳到人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)部位，引起一系列功能和形態(tài)改變，最終影響組織分子結(jié)構(gòu)、生物氧化和能量代謝過程，以至危及性命。
[0004]目前的次聲波檢測設(shè)備多為電容式次聲波傳感器，其要求結(jié)構(gòu)精細(xì)、設(shè)計嚴(yán)密、選材嚴(yán)格，特別是加工精度要求高，其主要零件都要求超精加工，并且為了保證其使用的長期穩(wěn)定性，要選用最好的絕緣體，系統(tǒng)內(nèi)還要求高潔凈度等，還必須考慮環(huán)境條件對系統(tǒng)勁度的影響，環(huán)境溫度變化所引起的傳感器的“零飄”問題；另外，目前的次聲波檢測設(shè)備多用于地震預(yù)測、海洋風(fēng)暴預(yù)警等自然災(zāi)害的預(yù)警與監(jiān)測，其種類單一、價格昂貴，不適合日常民用。手機(jī)現(xiàn)在已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡碾娮赢a(chǎn)品，單純利用手機(jī)中的麥克風(fēng)進(jìn)行次聲波檢測這種方法并不可行，因為手機(jī)麥克風(fēng)的最低拾音頻率通常高于20Hz，無法檢測頻率低于20Hz的次聲波。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明提供了一種次聲波檢測方法，其能解決現(xiàn)有次聲波檢測設(shè)備種類單一、使用要求高、價格昂貴的問題，并且能有效應(yīng)用于日常民用，為此本發(fā)明還提供了一種次聲波檢測裝置。
[0006]一種次聲波檢測方法，其特征在于:智能移動設(shè)備采集加速度傳感器在待測位置的機(jī)械振動信息，所述智能移動設(shè)備將所述機(jī)械振動信息轉(zhuǎn)換為振動信號功率譜，根據(jù)所述振動信號功率譜中的信號頻率分布和次聲波頻率范圍，從而判定所述待測位置是否有次聲波的存在。
[0007]其進(jìn)一步特征在于:
所述判定待測位置是否有次聲波的存在的判定方法為:當(dāng)所述次聲波頻率范圍內(nèi)存在所述振動信號功率譜中的信號頻率，則判定為檢測到次聲波；
當(dāng)判定所述待測位置檢測到次聲波，所述智能移動設(shè)備彈出提示信息通知用戶有次聲波存在；
所述待測位置為水平位置；所述智能移動設(shè)備通過離散傅里葉變換交換所述機(jī)械振動信息從時域轉(zhuǎn)換為頻域，從而得到所述振動信號功率譜。
[0008]其更一步特征在于:在采用所述智能移動設(shè)備檢測次聲波前，對所述智能移動設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，所述訓(xùn)練包括以下步驟:
(1)獲取所述加速度傳感器的采樣頻率范圍；
(2)將所述智能移動設(shè)備置于水平面，所述智能移動設(shè)備采集所述加速度傳感器的加速度值；
(3 )根據(jù)所述步驟(2 )中所采集到的所述加速度傳感器的加速度值，設(shè)定所述加速度傳感器的加速度門限制值。
[0009]一種次聲波檢測裝置，其特征在于:其包括 加速度傳感器，用于檢測待測位置的機(jī)械振動信息；
智能移動設(shè)備，用于采集所述加速度傳感器檢測到的機(jī)械振動信息并將所述機(jī)械振動信息轉(zhuǎn)換為振動信號功率譜，并根據(jù)所述振動信號功率譜中的信號頻率分布和次聲波頻率范圍判定所述待測位置是否有次聲波的存在；
所述加速度傳感器與所述智能移動設(shè)備電控信號連接。
[0010]其進(jìn)一步特征在于:其中加速度傳感器可內(nèi)置于所述智能移動設(shè)備，也可外置于所述智能移動設(shè)備；
所述智能移動設(shè)備為智能手機(jī)、平板電腦、智能可穿戴設(shè)備中的任一種；
所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、電容式mems加速度傳感器中的任一種。
[0011]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)其采用智能手機(jī)、平板電腦、智能可穿戴設(shè)備等智能移動設(shè)備作為次聲波檢測的終端，與現(xiàn)有的專業(yè)次聲波檢測設(shè)備相比較其終端成本低、適合日常民用；
(2)次聲波傳播時伴隨著能量的傳播，次聲波的波強(qiáng)反應(yīng)了次聲波的能量，同時也決定了待測位置所在平面隨之振動的振幅，忽略外界微小的振動，通過振幅傳遞的線性關(guān)系，可以得到待測位置所在平面產(chǎn)生機(jī)械振動的最大位移與次聲波波強(qiáng)成正相關(guān)，本發(fā)明方法中智能移動設(shè)備采集加速度傳感器在待測位置的機(jī)械振動信息，智能移動設(shè)備將機(jī)械振動信息轉(zhuǎn)換為振動信號功率譜，根據(jù)振動信號功率譜中的信號頻率分布和次聲波頻率范圍從而判定所述待測位置是否有次聲波的存在，其方法簡單，可以隨時檢測環(huán)境周圍是否存在次聲波；
(3)本發(fā)明次聲波檢測方法中，當(dāng)判定待測位置檢測到次聲波后智能移動設(shè)備弱出提示信息通知用戶有次聲波存在，能夠隨時提醒人們及時遠(yuǎn)離或者減少在次聲波環(huán)境下的停留時間，減少次聲波對人體的傷害；
(4)本發(fā)明次聲波檢測方法中，待測位置選擇為水平位置，能夠有效保證加速度傳感器檢測該位置機(jī)械振動信息的精確性；而在采用智能移動設(shè)備檢測次聲波前先對智能移動設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練從而設(shè)定加速度傳感器的加速度門限值，可以避免加速度傳感器本身的檢測誤差，進(jìn)一步保證加速度傳感器檢測待測位置機(jī)械振動信息的精確性；
(5)本發(fā)明次聲波檢測方法中，智能移動設(shè)備通過離散傅里葉變換的方法將加速度傳感器檢測到的機(jī)械振動信息從時域轉(zhuǎn)換為頻域從而得到振動信號功率譜，其轉(zhuǎn)換便捷，計算量小，能夠有效提高次聲波檢測速度；
(6)本發(fā)明次聲波檢測方法的檢測裝置，其加速度傳感器可以采用內(nèi)置或外置的方式與智能移動設(shè)備電控信號連接，從而滿足實際的使用需要，適用范圍廣。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明具體實驗室實施例的次聲波檢測方法的系統(tǒng)流程圖；
圖2為本發(fā)明具體實驗室實施例的次聲波檢測方法中對智能手機(jī)進(jìn)行訓(xùn)練的過程圖； 圖3為本發(fā)明具體實驗室實施例的次聲波檢測方法中對次聲波的檢測過程圖；
圖4為本發(fā)明具體實驗室實施例的次聲波檢測裝置系統(tǒng)部署示意圖；
圖5為本發(fā)明具體實驗室實施例中智能手機(jī)在Z軸的振動波形圖像；
圖6為本發(fā)明具體實驗室實施例中對Z軸圖像波形進(jìn)行離散傅里葉變換后的功率譜圖像。
【具體實施方式】
[0013]一種次聲波檢測方法，其通過智能移動設(shè)備采集加速度傳感器在待測位置的機(jī)械振動信息，然后智能移動設(shè)備將機(jī)械振動信息轉(zhuǎn)換為振動信號功率譜，當(dāng)次聲波頻率范圍內(nèi)存在振動信號功率譜中的信號頻率，則判定該待測位置檢測到次聲波，智能移動設(shè)備即彈出提示信息通知用戶有次聲波存在。其中，智能移動設(shè)備通過離散傅里葉變換交換機(jī)械振動信息從時域轉(zhuǎn)換為頻域，從而得到振動信號功率譜；待測位置為水平位置；在采用智能移動設(shè)備檢測次聲波前，對智能移動設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練包括以下步驟:
(O獲取加速度傳感器的采樣頻率范圍；
(2)將智能移動設(shè)備置于水平面，智能移動設(shè)備采集加速度傳感器的加速度值；
(3)根據(jù)步驟(2)中所采集到的加速度傳感器的加速度值，設(shè)定加速度傳感器的加速度門限制值。
[0014]一種次聲波檢測方法的檢測裝置，其包括 加速度傳感器，用于檢測待測位置的機(jī)械振動信息；
智能移動設(shè)備，用于采集加速度傳感器檢測到的機(jī)械振動信息并將機(jī)械振動信息轉(zhuǎn)換為振動信號功率譜，并根據(jù)振動信號功率譜中的信號頻率分布和次聲波頻率范圍判定待測位置是否有次聲波的存在；
其中加速度傳感器與所述智能移動設(shè)備電控信號連接，加速度傳感器可內(nèi)置或者外置于智能移動設(shè)備；智能移動設(shè)備為智能手機(jī)、平板電腦、智能可穿戴設(shè)備中的任一種；加速度傳感器為三軸加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、電容式mems加速度傳感器中的任一種。
[0015]下面結(jié)合附圖、采用一個實驗室實施例對本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)說明:
本實驗室實施例中采用一個簡易的次聲波發(fā)生器3產(chǎn)生次聲波以達(dá)到檢測的效果，本實施例次聲波檢測裝置中智能移動設(shè)備選用智能手機(jī)，加速度傳感器采用三軸加速度傳感器，并且該三軸加速度傳感器內(nèi)置于該智能手機(jī)內(nèi)，本實施例系統(tǒng)部署見圖4，將智能手機(jī)I放置于水平的檢測平臺2上，將次聲波發(fā)生器3置于檢測平臺2正下方使其次聲波發(fā)射面對準(zhǔn)智能手機(jī)1，一般三軸加速度傳感器的量程范圍為±2gm/s2, ±4gm/s2, ±8gm/s2 ；
首先對智能手機(jī)I進(jìn)行訓(xùn)練，見圖2，其包括如下步驟:
(1)獲取智能手機(jī)I的三軸加速度傳感器的采樣頻率范圍，本實施例中智能手機(jī)I的三軸加速度傳感的量程范圍為±8gm/s2 ；
(2)將智能手機(jī)I置于水平的檢測平臺I上，在不啟動次聲波發(fā)生器3的情況下使用記錄智能手機(jī)I的三軸加速度傳感器所測到的X軸、Y軸和Z軸的加速度值；
(3)根據(jù)上述步驟(2)中所測到的所述智能手機(jī)的三軸加速度傳感器所測到的X軸、Y軸和Z軸的加速度值，設(shè)定智能手機(jī)I的三軸加速度傳感器的X軸、Y軸和Z軸的加速度門限制值，本實施中設(shè)定智能手機(jī)I的三軸加速度傳感器門限值為0.2m/s2 ；
再啟動次聲波發(fā)生器3，通過智能手機(jī)I來檢測次聲波，見圖3，其檢測過程為:智能手機(jī)I內(nèi)置的三軸加速度傳感器采集智能手機(jī)I在檢測平臺2上的在X軸、Y軸和Z軸的加速度值數(shù)據(jù)，然后將采集到的智能手機(jī)在I在檢測平臺2上的X軸、Y軸和Z軸的加速度值數(shù)據(jù)通過離散傅里葉變換得到智能手機(jī)I的振動信號功率譜，本實驗室實施例中，由于智能手機(jī)I放置于水平的檢測平臺2表面，同時次聲波發(fā)生器3位于檢測平臺2的正下方并且其次聲波發(fā)射面對準(zhǔn)智能手機(jī)1，因此次聲波發(fā)生器發(fā)出的次聲波垂直于水平的檢測平臺2的表面，智能手機(jī)I受次生波影響而產(chǎn)生的機(jī)械振動主要是Z軸方向的振動，因此本實施例中僅對三軸加速度傳感器采集的Z軸加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅里葉變換，從而得到智能手機(jī)I在Z軸方向的振動信號功率譜，見圖5和圖6 ;再根據(jù)智能手機(jī)I的振動信號功率譜中的信號頻率分布，當(dāng)振動信號功率譜中存在低于20Hz的頻率范圍內(nèi)存在的信號功率，則判定為檢測到次聲波，通過智能手機(jī)I中的通知欄彈出提示信息從而通知用戶，否則智能手機(jī)I內(nèi)置的三軸加速度傳感器繼續(xù)采集智能手機(jī)I的三軸加速度數(shù)據(jù)并進(jìn)行次聲波檢測；其中，對三軸加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅里葉變換的公式為:
【權(quán)利要求】
1.一種次聲波檢測方法，其特征在于:智能移動設(shè)備采集加速度傳感器在待測位置的機(jī)械振動信息，所述智能移動設(shè)備將所述機(jī)械振動信息轉(zhuǎn)換為振動信號功率譜，根據(jù)所述振動信號功率譜中的信號頻率分布和次聲波頻率范圍，從而判定所述待測位置是否有次聲波的存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測方法，其特征在于:所述判定待測位置是否有次聲波的存在的判定方法為:當(dāng)所述次聲波頻率范圍內(nèi)存在所述振動信號功率譜中的信號頻率，則判定為檢測到次聲波。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測方法，其特征在于:當(dāng)判定所述待測位置檢測到次聲波，所述智能移動設(shè)備彈出提示信息通知用戶有次聲波存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測方法，其特征在于:所述待測位置為水平位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測方法，其特征在于:在采用所述智能移動設(shè)備檢測次聲波前，對所述智能移動設(shè)備進(jìn)行訓(xùn)練，所述訓(xùn)練包括以下步驟: (1)獲取所述加速度傳感器的采樣頻率范圍； (2)將所述智能移動設(shè)備置于水平面，所述智能移動設(shè)備采集所述加速度傳感器的加速度值； (3)根據(jù)所述步驟(2)中所采集到的所述加速度傳感器的加速度值，設(shè)定所述加速度傳感器的加速度門限值 。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種次聲波檢測方法，其特征在于:所述智能移動設(shè)備通過離散傅里葉變換交換所述機(jī)械振動信息從時域轉(zhuǎn)換為頻域，從而得到所述振動信號功率-1'TfeP曰。
7.一種次聲波檢測裝置，其特征在于:其包括 加速度傳感器，用于檢測待測位置的機(jī)械振動信息； 智能移動設(shè)備，用于采集所述加速度傳感器檢測到的機(jī)械振動信息并將所述機(jī)械振動信息轉(zhuǎn)換為振動信號功率譜，并根據(jù)所述振動信號功率譜中的信號頻率分布和次聲波頻率范圍判定所述待測位置是否有次聲波的存在； 所述加速度傳感器與所述智能移動設(shè)備電控信號連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種次聲波檢測裝置，其特征在于:所述加速度傳感器內(nèi)置于所述智能移動設(shè)備。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種次聲波檢測裝置，其特征在于:所述加速度傳感器外置于所述智能移動設(shè)備，所述加速度傳感器與所述智能移動設(shè)備電控信號連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9中任一所述的一種次聲波檢測裝置，其特征在于:所述智能移動設(shè)備為智能手機(jī)、平板電腦、智能可穿戴設(shè)備中的任一種，所述加速度傳感器為三軸加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、電容式mems加速度傳感器中的任一種。
【文檔編號】G01H17/00GK104019890SQ201410246305
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】宋崢, 許永偉, 馬建 申請人:無錫智感星際科技有限公司