声音传感器概述

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1、声音传感器三一一孩堤时代，我们总幻想着自己 能像阿里巴巴一样，喊一声“芝麻 开门”就能打开通往宝藏之门。对 于“芝麻”神奇的咒语力量，感到 非常好奇与憧憬，其实这就是用语 音开门的情景，这种能随心所欲控 制自动门的强烈欲望，几百年来已 深深铭刻入亿万天真儿童的心里。 人们渴望着有朝一日也能向童话故 事中描述的一样，说声“芝麻开门 ”或其它想说的话，便能打开自家 的门，以及社区、学校和单位的大 门。那个遥远的梦想现已慢慢走 近我们的生活。声音传感器声音传感器的概述 声音传感器的应用 声音传感器的产品及性能 指标声音传感器概述1、传感器定义：传感器是一种能 把物理量或化学量转变成便于利用 的电信号

2、的器件。一、传感器概念：国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传 感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入 变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括 承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器 系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能 力的系统”。2、传感器能量转换： 有源传感器能将一种能量形式直接转变 成另一种，不需要外接的能源或激励源 。 无源传感器不能直接转换能量形式，但 它能控制从另一输入端输入的能量或激 励能，传感器承担将某个对象或过程的 特定特性转换成数量的工作。其“对象”可

3、以是固体、液体或气 体，而它们的状态可以是静态的，也 可以是动态(即过程)的。对象特性被 转换量化后可以通过多种方式检测。 对象的特性可以是物理性质的，也可 以是化学性质的。按照其工作原理， 它将对象特性或状态参数转换成可测 定的电学量，然后将此电信号分离出 来，送入传感器系统加以评测或标示.*注释* 二、声音传感器： 1、声音传感器定义：声音传感器使用的 是与人类耳朵相似具有频率反应的电 麦克风. 2、信号的传输方式：电路把信号放大并 把信号传送给英国电讯接口。实际上 ，信号通过2条不同的线送达数据采集 器。一个信号通过低电压输入线，在 2.5V左右，另一信号通过电压输入线，在0V左右。这就

4、是最 简单的声音传感器麦 克风的原理 图TR40RS防水型超声波传感器 7000系列超声波传感器声音传感器的 应用声音传感器应用 军事 医疗 生活 工业 领海 航天声响传感器在军事上的应用声响传感器目前已在地面传感器侦察 监视系统中广泛应用，其最大优点是分 辨力强。如果运动目标是人员，则不仅 可以直接听到声音，而且还能根据话音 察明其国籍、身份和谈话内容；如果运 动目标是车辆，则可根据声响判断车辆 种类。如美国陆军使用的一种可悬挂 在树上的被称为“音响浮标”的装置探 测距离300400米，接近人的听觉范围。声响传感器在医疗上的应用 光纤麦克风具有对磁场的天然的抗干扰 能力，可以应用于核磁共振成

5、像的通信 ，是唯一在核磁共振成像扫描时可以在 病人和医生之间进行通讯的麦克风。声响传感器在生活上的应用 音响入侵探测器 除了可用于门户的入口控制以 外，还可用来监控入侵者出现的区域。 其突出优点是，它可用来鉴别引起报警 的原因。此外，声音传感器在汽车防盗 及航空探测等方面都有涉及，声音传感 器的对声纳系统的改进也贡献不小。各 式各样的声控开关也大放异彩.日本研制开发出一种声控电视机,可储存两个人的声 控指令，包括开机工作、转换频道、调换色彩以及关机等 ，都可以用声音指令进行控制。还有一种声控照明灯，内装有音频传感器.，此时钟 只要有人发出一种摩擦音1秒钟，其钟面上的照明灯就会 自动点亮8秒钟时

6、间。这种时钟的最大优点是在黑暗的房 间里，人们可借助钟面上照明灯看清时间。日本还发明了一种能够根据声音而改变显示内容的液 晶多功能数字电子手表。这种手表能识别主人发出的诸如 今天几号、某人电话号码、自己的银行账号等询问声，并 在液晶显示器上做出相应的提示。如果不是主人的声音， 显示器就置之不理。法国研制出一种声控电话，它用声音识别器代替了号 码盘，打电话者只需对着送话器报出受话人的电话号码， 电话便可自动接通。手机的语音拨号功能与“芝麻开门”却有着异曲同工之妙，目前看来，基本上大多数 手机都带有该项功能。语音拨号表面地来说就是摘机后手动 指向手机语音拨号功能，说出被叫者姓名，电 话即自动拔向被

7、叫者。声音传感器再起中起了至关重要的作 用。但由于现有技术的不完善所以目前还不能 做到让语音拨号随心所欲。但无论如何，随着 传感器技术的迅速发展，以上困难将逐步被解 决。先锋推出了一款音箱，可以说是专门给洗手间 设计的。它内置了声音传感器，但有人过来的时候 自动开始播放音乐， 离开后会自动停止。拒绝打鼾手表装有非常敏感 的声音传感器，当寻查到微小的 鼾声时，手表就会产生震动，就 像是有人在轻轻地推您，直到鼾 声完全停止。 这台机器人“哆啦A梦”装有可以感知接触和 明暗的传感器、能预测摔倒的倾斜传感器、声音 传感器等10个以上的传感器。如果你轻轻抚摸它的 头部，它会高兴地说“你一定是有好事了！”

8、如果你用 力敲打它的话，它就会愤怒地说出“可恶！不要！”“哆 啦A梦”可以表达丰富的感情，当你吃饭时，它就会说“肚子好哦 ！”当你过生日的时候，“哆啦A梦”会给你唱生日歌，并对你说 “Happy Birthday To You”。乐器扩音器 最佳的声源是音叉，但也许你想研究人类 的声音、口哨、电子键盘以及其他的乐器 。可尝试比较不同的声源的波形 。也尝试用2种频率几乎相同 的声音来产生音拍的波形图。 请对声音强弱进行调整，使得 能产生最佳的波形。如果声音 太大，在波形的顶部或底部就 会产生波形“缺失”现象。把 声音传感器离声源稍远些，并 把音量调得稍低些。声音传感器在工业上的应用声波传感器 用

9、作汽车倒车防撞报警器装置，也被称为超声 波倒车雷达或倒车声纳系统，尤其适用于加长 型装载汽车、载重大货车、矿山汽车等大型车 辆。超声波传感器通常由铝合金外壳、压电陶 瓷换能器、吸声材料、引线电极所构成，具有 水平方向特性宽，而垂直方向受到限制的方向 性，原理上利用锆钛酸铅PZT压电陶瓷在电能 与机械能之间相互转换的正、逆压电效应，既 在压电陶瓷加一电信号，便产生机械振动而发 射超声波，当超声波在空气传播途中碰到障碍 物立即被反射回来，作用于它的陶瓷时，则会 有电信号输出，通过数据处理时间差测距，计算显示车与障碍物的距离。及危险相撞时报警，可准确无误地探 测汽车尾部及驾车者视角盲区的微小障碍物

10、，实用性相当强。为获得高发射效率和 接受灵敏度，发射接收全并在一起的超声波 传感器是目前市场上的主流产品，具有很高 的发射效率、接收灵敏度及尖锐的指向性。 超声波有一定的探测角度和范围，可覆盖汽 车后部整个区域。用于汽车电控悬架系统直 接计测车身底盘与路面距离的超声波传感器 正在研制之中。超声波传感器还被用于空气 流量计，检测发动机进气量大小。的距离及危险相撞时报警，可准确无误地探测汽车尾部及驾车者 视角盲区的微小障碍物，实用性相当强 。为获得高的发射效率和接受灵敏度， 发射接收全并在一起的超声波传感器是目 前市场上的主流产品，具有很高的发射效 率、接收灵敏度及尖锐的指向性。超声波 有一定的探

11、测角度和范围，可覆盖汽车后 部整个区域。用于汽车电控悬架系统直接 计测车身底盘与路面距离的超声波传感器 正在研制之中。超声波传感器还被用于空气流量计，检测发动机进气量大小 。欧洲缝纫设备生产厂家大部分已采用电子检测仪 器。声响实验室采用双声响回收仪，以分辨直接声源 和返回声源，检验何处是机器最大声源的产生处。与 我国声响检测不同，声响仪用传感器测定零部件受力 大小、振动大小。HMS1820/CTD是一套完整的CTD测量和数据 记录仪器。HMS1820/CTD可由钢缆中的电 缆直接读取所有参数，这些参数值按预设 间隔自动采集。HMS1820/CTD的存贮量大, 可达2000次数据读取。HMS18

12、20-H手持终 端可作为数据记录仪存取数据以便检查，还可以将数据转入PC机 丹麦HMS1820/CTD-声速剖面仪 声音传感器在领海方面的应用 英国AQUA深水CTD 采用金属钛作为外壳，可在60 00m深度范围内进行电导、温度 、深度测量。仪器可安装在水下 拖载工具上，也可安装在浮标、 系锚设备上，还可作垂直剖面测 量。数据记录可采用自容式记录 或实时数据采集，数据也可传至PC机上进行编辑、存储 。仪器设计牢固，具有小巧、轻便、高稳定性 、低功耗的特点。ABS声学反射传感器同时发射3个不同频率的声 脉冲，以1cm的采样间隔采集反射回声，从而 获得128cm或256cm范围内的反射系数，以此确

13、 定该断面上（沉积）悬浮物的浓度及粒度。由 于采用了多频信号处理，因而能区分不同浓度 和不同粒度之间的关系。 英国ABS三频声学测沙仪 HMS1820是一种采用压力或声学传感器进行潮位测 量的数据自动采集系统。系统为完全自容式记录, 根据设定,可自动按固定时间间隔记录或按时间事 件记录潮位。存储的数据可以输出到计算机或手 持终端。此外，还可通过无线电或电话线进行遥控数据采集,该产品已在我国沿海海域得到了广泛应用。 丹麦HMS1820-验潮仪 MAVS-3是一种采用时间差分测量技术的3轴声学多 参数测流计。测流计的4个声学探头提供平均流速 向量值。可编程的分段记录和触发记录模式使测流 计具有很大

14、的灵活性。由于探头的几何尺寸小并应 用了时间差分测量技术，MAVS-3的分辨率及精度均 是其它测流仪无法比拟的。因此，无论是在2m/s或 10cm/s的量程中均能保持0.03cm/s的分辨率，精度 达到0.3cm/s。此外，仪器还能提供温度、电导、 深度等参数，工作深度可达6000M 美国MAVS-3深水3轴声学多参数测流仪 是一种海洋全向拖曳式高精度磁力仪， 采用最新PC技术，具有精度高、性能稳 定、重量轻、搬运方便的特点。拖鱼采用非铁材料，高信噪比, 确保系统具有很高的分辨率。丹麦E-Sea Mag300-海洋磁力仪 声响传感器在航天领域的应用晶体式话筒 晶体的两 面受到压力时，在两面间出

15、 现正负电荷，产生某一方向 的电动势：当受到相反方向 的应力时，晶体两面则产生 与受压力相反的电荷和电动 势。当晶体受到交变声波的 作用时，便产生音频电动势 。飞机驾驶员等全封闭头 盔下使用表贴振动式晶 体话筒模拟现实 ( Virtual Reality,简称VR) 是一种可以 创建和体验虚拟世界 (Virtual World) 的计算机系 统。其中虚拟世界为全体虚拟环境（Virtual Environment)或给定仿真对象的全体，它是由计算机 产生，通过视、听、 触觉等作用，使用户产生身临 其虚境感觉的交互式视景仿真。因 此，一个身临其境的虚拟现 实系统是由包括计算机图形 学、图像处理与模

16、式识别、多传感器、语音处理与音像以及网络等技术所构成的大型综合集成环境。 计算机模拟技术声音传感器的 发展声音传感器的发展 声音传感器随着传感器的热潮而得到 发展。八十年代初，日本、美国、俄 罗斯等国家纷纷致力于该项发展，声 音传感器的作用由最初的单一话筒功 能到现在的可以接受声波，显示声音 的振动图像，而且能对噪声的强度进 行测量 ，甚至配合电脑和各种采集器 一起使用 ；而声音传感器的精度也得 到了很大的提高，现在市场上流行的 有1/8英寸超小型精密传声器，动态范 围高达178dB。 声音传感器的应用领域也在不断的扩展 。从我们身边的声控路灯到最先进的机 器人再到航天航空技术，声音传感器在 现代科技领域中起着举足轻重的作用。 传感器的形状与性能也在发生着巨大的 变化，例如钥匙扣话筒、彩色话筒和遥 控话筒。如图：下面以光纤声音传感器为例 光纤声传感器就是一种利用光纤自身的传感器 。当光纤受到一点很微小的外力作用时，就会 产生微弯曲，而其传光能力发生很大的变化。 声音是