遥感鸟鸣模拟器 专利CN2032756UA类

中国科学院东海研究站  2017-1-31 23:40
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一种遥感鸟鸣模拟器,它涉及一种电子发声器械。它包括遥感部件、调制部件与发声部件,由遥感部件感应到外界人或物体动作的变化,用以控制鸟鸣声的频率、强度与节奏,从而发出随外界人与物体动作变化的悦耳动听的鸟鸣声。本实用新型模拟鸟鸣声逼真,并可调节发出各种不同种类的鸟鸣声。可制作成游戏机、儿童智力开发玩具、家庭趣味摆件,商业装璜与报警装置等,它体积小巧,造价低廉。 说明

本实用新型涉及一种电子发声器械。

目前,模拟动物发声的电子器械,国外有一种是模拟“狗叫”的,其声调低沉。国内有电子或机械的鸟鸣器,其声调单一、机械,且不随外界动作变化而发生音调的变化,它与一般真鸟的鸣叫声差异甚大。

本实用新型的目的是提供一种受外界动作感应能发出如真鸟般鸣叫的鸟鸣模拟器。

本实用新型是这样实现的,它包括:由遥感头与多卜勒分量检测部件组成的遥感部件和发声部件,其特征在于:在多卜勒分量检测部件与发声部件间配置有:频率电压转换部件、调制部件以及由门限电路、积分器和电子开关组成的电子开关部件;所说的门限电路和积分器与调制部件并接于频率电压转换部件与电子开关之间。

本实用新型的优点是:1.模拟鸟鸣声逼真、悦耳动听;2.鸟鸣声调可依外界人或物体动作的快慢而变化,发出不同的声调俨然如小鸟歌唱,如外界不动作了,声音很快停止;3.应用范围较广,可制作成各种受外界动作变化而发出鸟鸣音响的器械:如游戏机;儿童智力开发玩具;家庭趣味摆件,当主人或客人进入房间,即发出表示欢迎的鸟儿歌声;或用于商业装璜,会吸引更多的顾主;或做成报警装置,当偷窃者进入警界区,便会发出音响,这音响可以很动听,它不引起偷窃者的注意,而对主人却是及时报警了。

本实用新型的详细结构通过实施例附图予以详细描述:图1为本实用新型的原理方框图。

图2为本实用新型实施例1工作方框图。

图3、图4、图5、图6、图7为本实用新型实施例1的详细电路结构图。

图8为本实用新型实施例2的工作方框图。

图1,由遥感头感应接收到人或物体的动作变化,通过多卜勒分量检测部件,产生一与人或物体运动速度或位置成正比的频率fd,经频率电压转换部件将此频率转换为一直流分量电压Ud,我们称它为鸟鸣基本控制电压,将此控制电压控制频率调制器与幅度调制器组成的调制部件,则产生鸟鸣声的频率与强度的变化,由门限电路、积分器与电子开关组成的电子开关部件,使鸟鸣声产生节奏上的变化,最后,由功率放大器与扬声器构成发声部件,发出随人或物体动作变化的悦耳动听的鸟鸣声。

图2,为本实用新型实施例1的工作方框图:实施例1的遥感部件是以声的遥感器件而制作的,它包括遥感头和多卜勒分量检测部件,遥感头包括振荡器2,声发射器1,声接收器3与放大器4四个部分;多卜勒分量检测部件由变频器5与滤波器6组成;频率电压转换部件由放大器7,比较器8单稳态振荡器9与低通滤波器10组成。调制部件由加法器13、频率调制器14与幅度调制器15组成。电子开关部件由门限电路11,积分器12与电子开关16组成。发声部件由功率放大器17与扬声器18组成。由振荡器2产生一频率为40kc/s的电信号,通过声发射器1发射一声波,运动物体碰到声波,其反射声波由声接收器3接收后,经放大器4放大选频,取出其7倍频分量送多卜勒分量检测部件的变频器5,同时,将振荡器的7次谐波也取出送至变频器5,则变频器的输出端有这二个信号的和频与差频,再经滤波器6即可得到人或物体动作的多卜勒分量fd,可见,没有任何外界动作时,fd为零;有外界动作时,fd与其动作的速度V成正比,然后,通过频率电压转换部件,将此频率fd的变化转换为电压的变化,它是这样实现的:将fd信号通过放大器与比较器形成一个频率为fd的方波电压,用它的下降沿触发单稳态振荡器9,单稳态的脉宽τ为200μs,这时,单稳态的周期为Td=1/fd,它随V变化,而脉宽τ=200μs是不变的,则它的直流分量是可变的,通过低通滤波器10,取出fd的直流分量电压Ud,则Ud的大小随fd而改变。至此,我们得到鸟鸣的基本控制电压Ud。

根据声波的发射频率,与人或物体的运动速度,可知,最大的多卜勒分量fdmax<5kc/s,Ud的变化范围为0-VE(VE为电源正电压),Ud变化的最高频率受低通滤波器10的限制,通常取100c/s以下,改变这个频率限制对鸟鸣声有着直接的影响,同时,改变调频的基频与调幅规律等,即可得到不同种类的鸟鸣声。

由于鸟鸣的频率范围fB一般在0.5~10kc/s之间,利用加法器13,频率调制器14与调幅器15组成的调制部件,可以使Ud的电压变化范围与fB的频率范围对应起来,即:当Ud=0时,fB=0.5kc/s;Ud=VE时,fB=10kc/s,也就是说:当人或物体不动作时VO=0,Ud=0,fB=0.5kc/s,也会产生一个固定的声信号fC=fB,它的频率也为0.5kc/s,显然,这是不允许的。为了消除fC,避免在没有人或物体动作时,会发出一单频声。本实用新型采用了一个门限电路11,当Ud<VT时,(VT为门限电平),则控制电子开关16关断,这时,fC将不会送出,只有当Ud>VT时,控制电压接通电子开关,才使发声部件发声。调节VT也可控制鸟鸣声的最低频率,又由于电子开关的通断是开关式的,在听觉上感到鸟鸣声较为生硬,就采用了一只积分器12来消除这个影响,最后,由电子开关送出的信号通过功率放大器17至扬声器18,即可发出受人或物体动作速度控制的有节奏的如真鸟鸣叫的鸟鸣声。

图3-7是本实用新型实施例1的详细电路结构图,每个图中的虚线框图对应于图2实施例1的工作方框图,虚线框图左上角的号码与工作方框图中的号码相对应。

图3中,虚线方框1对应于图2中的声发射器1,它是一只空气超声发射换能器Tr2,虚线方框2对应于图2中的振荡器2,IC1,IC2,T2,T3和Tr2组成频率跟踪振荡器,其频率与Tr2一致,为40KC/S。

具体电路结构是:IC1的1,2,3脚及其附属元件组成同相放大器;IC1的5,6,7脚及其附属元件组成±0.7伏的限幅放大器;IC2的1,2,3脚及其附属元件组成±1.4伏的限幅反相放大器;R24,L2、C19组成一个并联谐波回路的带通滤波器,其中心频率与Tr2的主频相一致;IC2的5,6,7脚及其附属元件组成同相放大器;T2,T3及其附属元件组成射极跟随器。当电源开启时,由于电压的扰动,其扰动信号通过IC1,IC2的放大,以及R24,L2,C9滤波器滤波,在C23输出中含有Tr2的主频分量,此分量经Tr2滤波,由R33取出送至IC1的3脚输入端,此信号与扰动信号中的Tr2主频率分量相同,由于满足振荡条件,所以C23输出一频率为Tr2主频的连续振荡信号,并由Tr2转成声信号发射出去。振荡器的频率与Tr2主频一致并自动跟踪。调节L2的参数可在小范围内微调振荡频率。IC1的1脚输出为一对称方波,经R9,L1,C8滤波,取出Tr2主频方波中的7次谐波,即280KC/S信号,并由IC3及其附属元件组成的放大器放大,经T1射极跟随器和变压器Tf1,由SC3输出。此信号作为图2中变频器5的本振信号。

图4中:虚线方框3对应于图2中的声接收器3。声接收器为Tr1,它是一个空气超声接收换能器,它将声波转换成电信号。虚线方框4对应于图2中的放大器4,它是由IC1,IC2及其附属元件组成,IC1的1,2,3脚组成一个反相放大器,IC1的5,6,7脚构成一个反相限幅放大器,IC2的1,2,3也组成一个限幅反相放大器,其信号输出由R11与R12分压输出。IC2的5,6,7脚组成隔离级。由Tr1的接收信号经放大后在C10处,为一个40KC/S的对称方波,经R15,L1,C11滤波器,取出7次谐波,即280KC/S的回波信号,经IC2隔离,由SC3输出。

图5中,虚线方框5对应于图2中的变频器5,它由T1及其附属元件组成,它是一个三极管变频器,信号由SR2输入,本振信号由SR1输入,变频后的信号由C3输出,此处有SR2与SR1信号的和频与差频分量。虚线方框6对应于图2中的带通滤波器6。它是由IC1及其附属元件组成二级带通滤波器,C3,R7和C10,R3决定它的高通性能,而R8-10,C5-7,和R14-16,C11-13决定它的低通性能,这个滤波器将T1变频器的差频滤出,这个信号就是人或物体运动的多卜勒分量fd。虚线方框7对应于图2中的放大器7,它是由IC2的1,2,3脚及其附属元件组成的,它将fd信号在幅度上进一步放大。虚线框8对应于图2中的比较器8,它是由IC2的5,6,7脚及其附属元件组成,当信号小时,IC2的7脚输出为常高电平,起抗干扰作用,当信号大时,则IC2的7脚输出一个方波电压,其频率为fd,此信号由SC3输出。

图6中,虚线框9对应于图2中的单稳态振荡器9,它是由IC1及其附属元件组成,其中R1,D1构成限幅器,使SR1的负向信号限制在0电平。单稳态的时间常数由R3和C2调节,它们取一固定值τ,当SR1输入的fd变化时,IC1的输出周期也随之变化,但其脉宽不变,永为τ值,这样,由IC16脚输出的直流分量约为6V·τ/Td,Td=1/fd。虚线框10对于图2中的低通滤波器10,它是由IC2的1,2,3脚及其附属元件组成,它用来将IC2的6脚输出的直流分量取出,低通滤波器的特性由R5-7和C4-6决定。由IC2的1脚输出的电压为多卜勒分量的直流电压ud。虚线框11对应于图2中的门限电路11,它是由IC2的5,6,7脚及其附属元件组成,其门限电平由W1调节,门限电路11由IC2的7脚至SC2输出。虚线框13对应于图2中的加法器13,它是由IC3的1,2,3脚及其附属元件组成,它将ud与一可调直流电压相加,相加的比例由R12-14决定,W2是用来调节直流电压的。虚线框14对应于图2中的频率调制器14,它由T1,T2,IC3的5,6,7脚及IC4和它们的附属元件组成,其输出为IC3的7脚,波形为一锯齿波,在R18端的输入控制下其频率随电压变化。虚线框15对应于图2中的幅度调制器15,它由IC5,IC6及其附属元件组成,它的被调制信号由C17输入,调制信号由R39输入经IC6的5,6,7脚及其附属元件组成的放大器放大后,送至IC3的5脚。调制后的信号由IC6的1脚输至SC3输出。

图7中,虚线框12对应于图2中的积分器12,它由R1C1R2D1C2组成。虚线框16对应于图2中的电子开关16,它由T1与T2组成,其输入信号由W1输入,输出由T1,T2的公共结点输出,当SR2为高电平时,其输出为零,当SR2为低电平时,其输出与输入一样,即全通。虚线框17对应图2中的功率放大器17,它由T3-7其及附属元件组成一个OTL功放,输入音量由W1调节,其输出由SC3送出。虚线框18对应于图2中的扬声器18。

本实用新型实施例1的具体连接是这样的,将图3-7的各线路的电源并接在一起,即±6V,±0,-6V,并接在一起,图3中的SC3接至图5中的SR1:图4中的SC3接至图5中的SR2;图5中的SC3接至图6中的SR1;图6中的SC2接至图7中的SR2;图6中的SC3接至图7中的SR1即可。

专利公开号:CN2032756U 专利状态/类型:申请 专利申请号:CN 88211661 专利公开日:1989年2月15日 专利申请日:1988年4月18日 发明者:贾恩厚, 关平, 王志祥 申请人:中国科学院东海研究站
分类
国际分类号A63H5/00, G10K15/00
法律事件
日期代码事件说明
1989年2月15日C06Publication
1989年11月22日C14Granted
1992年8月12日C19Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
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