CN107820161A - 一种录音干扰仪及其混频功率控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种录音干扰仪及其混频功率控制方法，该录音干扰仪，当用户与干扰信号发生器的距离较远时，干扰信号发生器发出较大的功率，使得窃听器距离用户的距离小于干扰信号发生器距离用户的距离时，窃听器也能被有效屏蔽；而当用户与干扰信号发生器的距离较近时，干扰信号发生器发出较小的功率，防止大功率干扰信号对用户的健康造成影响。
Description
技术领域
本发明涉及音频处理技术领域，更具体地说，它涉及一种录音干扰仪及其混频功率控制方法。
背景技术
当前，随着录音技术的提高和录音设备的普及，越来越多的犯罪分子利用各种录音设备进行非法窃听录音活动。录音屏蔽器可以有效地解决这一问题。
录音屏蔽器的基本工作原理，是在录音设备工作过程中，通过某种装置生成高频随机信号，使其辐射功率Ps大于录音设备（主要是声传感器）的输出功率Pout，就可以对录音设备进行压制性干扰，使其录音设备录制的只有一片噪音，而且录制的噪音无法被还原成有用的语音信息，就可以达到屏蔽录音，来保护语音信息的目的。
现有的录音屏蔽器其屏蔽信号的功率往往是恒定的，也就导致录音屏蔽器的有效屏蔽范围是有限的，当录音屏蔽器放在室内时，用户并不知道窃听器装在在室内的那个地方，这样就可能出现用户讲话时的位置处于窃听器的窃听范围内而超出了屏蔽器的屏蔽范围，导致用户的隐私泄露。虽然目前市面上有一些录音屏蔽器的发射功率设计得很大，可以在较大范围内屏蔽录音，完全能满足一般的居室、办公场所的录音屏蔽的需求，无需考虑用户讲话时的位置，但是较大的发射功率势必会对人体造成较大的影响，不利于用户的健康。
因此，设计一种可以感知用户距离并根据用户的距离和说话声音大小来调节干扰信号的发射功率的录音干扰仪对于保护用户隐私、对保障用户身体健康十分有必要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的一个目的在于提供一种录音干扰仪，该录音干扰仪可以感知用户距离并根据用户的距离和说话声音大小来调节干扰信号的发射功率。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种录音干扰仪，包括：
声音采集终端，其包括第一主控模块，还包括与第一主控模块连接的声音采集模块、第一距离感应模块以及信号发送模块 ；
干扰信号发生器，其包括第二主控模块，还包括与第二主控模块连接的信号调制单元、第二距离感应模块、信号接收单元，还包括与信号调制单元连接高频发生模块、低频发生模块以及电磁脉冲发生模块，所述高频发生模块、低频发射模块以及电磁脉冲模块的信号发射端均连接有功率放大单元，所述功率放大单元连接并受控于所述第二主控模块，所述功率放大单元的输出端连接有高频发射模块、低频发射模块以及电磁脉冲发射模块；
所述声音采集终端与干扰信号发生器通过所述信号发送模块与所述信号接收模块通信连接，所述第一距离感应模块与所述第二距离感应模块为一对信号配对的用于感应声音采集终端与干扰信号发生器的距离的电路模块。
作为优选方案：所述第一主控模块和第二主控模块均采用单片机。
作为优选方案：所述第一距离感应模块和第二距离感应模块均采用WIFI模块。
作为优选方案：所述信号发送模块与信号接收模块均采用蓝牙模块。
作为优选方案：所述低频发射模块为超声波换能器。
作为优选方案：所述高频发射器为全向天线。
作为优选方案：所述声音采集模块包括指向型拾音器、与指向型拾音器连接的滤波降噪模块以及与滤波降噪模块连接的A/D转换模块。
本发明的另一个目的在于提供一种混频功率控制方法，利用该方法可以对录音干扰仪的混频功率进行合理控制，有效保护用户的隐私又能使录音干扰仪不会对用户造成太大伤害。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种混频功率控制方法，包括以下步骤：
S1.将声音采集终端与干扰信号发生器建立通信连接，对两者之间的距离进行感应；
S2.利用声音采集终端对讲话者的声音进行采集，对声音强度进行分析；
S3.根据感应的距离的远近和采集到的声音的强度对高频发射功率、低频发射功率和脉冲发射功率进行控制，使高频发射功率、低频发射功率以及脉冲发射功率与声音采集终端和干扰信号发生器之间的距离以及讲话者的声音强度正相关。
作为优选方案：对高频发射功率、低频发射功率以及脉冲发射功率的调节为发射功率与所述距离的三次方成正比。
作为优选方案：所述脉冲发射模块发出的脉冲信号为频率不断变化的信号。
与现有技术相比，本发明的优点是：该录音干扰仪，当用户与干扰信号发生器的距离较远时，干扰信号发生器发出较大的功率，使得窃听器距离用户的距离小于干扰信号发生器距离用户的距离时，窃听器也能被有效屏蔽；而当用户与干扰信号发生器的距离较近时，干扰信号发生器发出较小的功率，防止大功率干扰信号对用户的健康造成影响。
附图说明
图1为实施例一中的录音干扰仪的电路原理图
图2为实施例二中的控制方法的流程框图。
具体实施方式
实施例一：
参照图1，一种录音干扰仪，包括声音采集终端和干扰信号发生器，声音采集终端和干扰信号发生器为两个分体设置的设备。
声音采集终端包括第一MCU主控模块、信号发送模块、第一距离感应模块和声音采集模块。第一MCU主控模块采用的是单片机。声音采集模块包括指向型拾音器、滤波降噪模块和A/D转换模块，指向型拾音器的信号输出端连接滤波降噪模块的信号输入端，滤波降噪模块的信号输出端连接A/D转换模块的信号输入端，A/D转换模块的信号输出端连接第一MCU主控模块的采样信号输入端，信号发送模块为蓝牙模块，蓝牙模块与第一MCU主控模块的串口连接。第一距离感应模块为WIFI模块，第一距离感应模块也与第一MCU主控模块的串口连接。声音采集模块还包括电源模块（图中未示出）。
干扰信号发生器包括第二MCU主控模块，第二MCU主控模块也为单片机，干扰信号发生器还包括信号调制单元、第二距离感应模块、和信号接收单元。其中第二距离感应模块也为WIFI模块，其与第二MCU主控模块的串口连接。信号接收模块也为蓝牙模块，其与第二MCU主控模块的串口连接。信号调制单元的信号输入端连接第二MCU主控模块的信号输出端，信号调制单元的输出端分别连接有高频发生模块、低频发生模块和电磁脉冲发生模块。高频发生模块的信号输出端连接有用于将其产生的高频信号放大的功率放大单元——即第一功率放大单元，第一功率放大单元的信号输出端连接高频发射模块；低频发生模块的信号输出端连接有用于将其产生的低频信号放大的功率放大单元——即第二功率放大单元，第二功率放大单元的信号输出端连接低频发射模块；电磁脉冲发生模块的信号输出端连接有用于将其产生的脉冲信号放大的功率放大单元——即第三功率放大单元，第三功率放大单元的信号输出端连接电磁发射模块。功率放大模块中的各个功率放大单元的控制信号输入端均连接第二MCU主控模块的控制信号输出端。
干扰信号发生器的工作原理如下：
第二MCU主控模块生成载波信号并将载波信号发送至调制单元，信号将载波信号加入噪声，对噪声进行调制，高频发生模块用于接收信号调制单元输出的波形并产生高频噪声波形，第一功率放大单元对高频信号波形进行放大，放大的波形输送至高频发射模块，高频发射单元发射出高频信号；低频发生模块用于接收信号调制单元输出的波形并产生低频噪声波形，第二功率放大单元对低频信号波形进行放大，放大的波形输送至低频发射模块，低频发射单元发射出低频信号；电磁脉冲发生模块用于接收信号调制单元输出的波形并产生电磁脉冲波形，第三功率放大单元对电磁脉冲波形进行放大，放大的波形输送至电磁发射模块，电磁发射单元发射出电磁脉冲干扰信号。
该干扰信号发生器发出的大功率低频信号，可以直接阻塞声传感器的接收端，使其饱和后无法提取和恢复所接收到的声频信号，从而有效屏蔽窃听器对室内声音的采集；而其发出的大功率高频信号对录音设备产生电磁干扰，使声传感器前端的输入电压或者输入电流超过声传感器的阈值，使之无法正常工作；而干扰信号发生器发出的大功率电磁脉冲信号也会对录音造成有效干扰。高频信号、低频信号以及电磁脉冲信号共同作用，变为可以有效防止录音的混频干扰信号，从而使窃听器无法正常工作。
本实施例中的低频发射模块为超声波换能器，其为极低频发射装置的压电陶瓷换能器，其工作频率在低频 2KHz～5KHz处。
高频发射模块为全向天线，全向天线在水平方向图上表现为360°都均匀辐射，无方向性，其覆盖范围大。利用全向天线向室内发出高频信号可以的对室内的各个位置实现无死角的高频信号覆盖，无论窃听器装在室内那个位置，其都会受到高频信号的干扰。
该录音干扰仪在使用前，需要将干扰信号发生器放置在室内，将声音采集终端放置在用户的附近，保持声音采集器与用户的距离在两米以内，将声音采集器和干扰信号发生器开机建立蓝牙连接和WIFI连接。
在用户讲话的过程中，声音采集终端的指向型拾音器对用户的声音进行采集，滤波降噪模块对指向型拾音器输出的音频信号进行降噪滤波，A/D转换模块将经过降噪滤波的模拟音频信号转化为数字音频信号，第一MCU主控模块对数字音频信号进行分析得出声音的分贝值。
声音采集终端通过蓝牙网络将测得的声音的分贝值发送给干扰信号发生器。
当声音采集终端与干扰信号发生器开启后，声音采集终端发出一个WIFI信号，干扰信号发生器连接至该WIFI网络，第二MCU主控模块对WIFI网络的信号强度进行检测，根据WIFI信号的强度计算分析得到声音采集终端与干扰信号发生器的距离。
第二MCU主控模块根据声音采集终端与干扰信号发生器之间的距离以及声音采集终端的采集到的用户讲话的声音强度，向功率放大模块发出PWM控制信号，以调节各个功率放大单元的放大功率。当声音强度变大或是声音采集终端与干扰信号发生器之间的距离较大时，则第二MCU主控模块对功率放大模块进行控制，以提高各个功率放大单元的放大倍数。
这样，当用户与干扰信号发生器的距离较远时，干扰信号发生器发出较大的功率，使得窃听器距离用户的距离小于干扰信号发生器距离用户的距离时，窃听器也能被有效屏蔽；而当用户与干扰信号发生器的距离较近时，干扰信号发生器发出较小的功率，防止大功率干扰信号对用户的健康造成影响。
实施例二：
一种混频功率控制方法，参照图2，该方法包括以下步骤：
一种混频功率控制方法，其特征是，包括以下步骤：
S1.将声音采集终端与干扰信号发生器建立通信连接，对两者之间的距离进行感应；
该录音干扰仪在使用前，需要将干扰信号发生器放置在室内，将声音采集终端放置在用户的附近，保持声音采集器与用户的距离在两米以内，将声音采集器和干扰信号发生器开机建立蓝牙连接和WIFI连接。当声音采集终端与干扰信号发生器开启后，声音采集终端发出一个WIFI信号，干扰信号发生器连接至该WIFI网络，第二MCU主控模块对WIFI网络的信号强度进行检测，根据WIFI信号的强度计算分析得到声音采集终端与干扰信号发生器的距离。
S2.利用声音采集终端对讲话者的声音进行采集，对声音强度进行分析；
在用户讲话的过程中，声音采集终端的指向型拾音器对用户的声音进行采集，第一MCU主控模块对音频信号进行分析得出声音的分贝值。
S3.根据感应的距离的远近和采集到的声音的强度对高频发射功率、低频发射功率和脉冲发射功率进行控制，使高频发射功率、低频发射功率以及脉冲发射功率与声音采集终端和干扰信号发生器之间的距离以及讲话者的声音强度正相关。
第二MCU主控模块根据声音采集终端与干扰信号发生器之间的距离以及声音采集终端的采集到的用户讲话的声音强度，向功率放大模块发出PWM控制信号，以调节各个功率放大单元的放大功率。当声音强度变大或是声音采集终端与干扰信号发生器之间的距离较大时，则第二MCU主控模块对功率放大模块进行控制，以提高各个功率放大单元的放大倍数。
具体来说，是功率的放大倍数与距离的三次方成正比，并且与声音的大小成正比。因为声音的传播是在球形空间内向各个方向传播的，声音传播过程中的能量在球形空间内是不断衰减的，其衰减程度是与球形空间的半径的三次方有密切关联的。为确保干扰信号发生器发出的干扰信号能有效屏蔽录音，因此设计为功率的放大倍数与距离的三次方成正比。
例如取声音采集终端与干扰信号发生器之间的距离为L，取倍率因子为A，用户讲话的声音分贝值为M，取倍率因子为B，则高频发射功率、低频发射功率和电磁脉冲发射功率均应控制为L^3*M*A*B。
另外，第二MCU主控模块发出的电磁脉冲波形是频率不断变化的波形，该电磁脉冲波形经过信号调制单元加入噪声后、经过第三功率放大单元进行功率放大后，最终由电磁发射模块频率不断变化的电磁脉冲信号。
相比于具有固定频率的电磁脉冲信号，频率不断变化的电磁脉冲信号造成的噪声无规律可循，使得录音干扰信号不能被破解，从而保证窃听者无法从接受到的复杂音频信号中还原出有效音频。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种录音干扰仪，其特征是，包括：
声音采集终端，其包括第一主控模块，还包括与第一主控模块连接的声音采集模块、第一距离感应模块以及信号发送模块 ；
干扰信号发生器，其包括第二主控模块，还包括与第二主控模块连接的信号调制单元、第二距离感应模块、信号接收单元，还包括与信号调制单元连接高频发生模块、低频发生模块以及电磁脉冲发生模块，所述高频发生模块、低频发射模块以及电磁脉冲模块的信号发射端均连接有功率放大单元，所述功率放大单元连接并受控于所述第二主控模块，所述功率放大单元的输出端连接有高频发射模块、低频发射模块以及电磁脉冲发射模块；
所述声音采集终端与干扰信号发生器通过所述信号发送模块与所述信号接收模块通信连接，所述第一距离感应模块与所述第二距离感应模块为一对信号配对的用于感应声音采集终端与干扰信号发生器的距离的电路模块。
2.根据权利要求1所述的录音干扰仪，其特征是：所述第一主控模块和第二主控模块均采用单片机。
3.根据权利要求1所述的录音干扰仪，其特征是：所述第一距离感应模块和第二距离感应模块均采用WIFI模块。
4.根据权利要求1所述的录音干扰仪，其特征是：所述信号发送模块与信号接收模块均采用蓝牙模块。
5.根据权利要求1所述的录音干扰仪，其特征是：所述低频发射模块为超声波换能器。
6.根据权利要求1所述的录音干扰仪，其特征是：所述高频发射模块为全向天线。
7.根据权利要求1所述的录音干扰仪，其特征是：所述声音采集模块包括指向型拾音器、与指向型拾音器连接的滤波降噪模块以及与滤波降噪模块连接的A/D转换模块。
8.一种混频功率控制方法，其特征是，包括以下步骤：
S1.将声音采集终端与干扰信号发生器建立通信连接，对两者之间的距离进行感应；
S2.利用声音采集终端对讲话者的声音进行采集，对声音强度进行分析；
S3.根据感应的距离的远近和采集到的声音的强度对高频发射功率、低频发射功率和脉冲发射功率进行控制，使高频发射功率、低频发射功率以及脉冲发射功率与声音采集终端和干扰信号发生器之间的距离以及讲话者的声音强度正相关。
9.根据权利要求8所述的混频功率控制方法，其特征是：对高频发射功率、低频发射功率以及脉冲发射功率的调节为发射功率与所述距离的三次方成正比。
10.根据权利要求8所述的混频功率控制方法，其特征是：所述脉冲发射模块发出的脉冲信号为频率不断变化的信号。
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