CN203104753U - 便携式有源隐形耳机的干扰定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种便携式有源隐形耳机的干扰定位装置，其特征在于：由信号发生器产生一种有序波作为干扰定位信号，通过电位器限幅分别连接到功率放大器的两个输入端，经功率放大后输出，由天线发射出去；该装置以足够大的功率发射特定频率范围的电磁波作为干扰定位信号源，驱动有源隐形耳机工作，使其成为一个固定的点声源，利用点声源和环境噪声的物理特性，使有源隐形耳机发出人耳清晰可辨的声音，查找人员通过判断声音的方向和响度对有源隐形耳机进行干扰和精准定位，其结构合理，使用方便，误检和漏检率极低。

Description

便携式有源隐形耳机的干扰定位装置

技术领域

本实用新型涉及一种便携式有源隐形耳机的干扰定位装置，属于控制技术领域。 

背景技术

隐形耳机因其体积小，重量轻，便于隐蔽使用，无物理引线等特点被广泛应用。适用范围可以为刑侦、安全、反恐、现场谈判、电视导播、综艺指挥等方面，也有不法分子利用它进行考试作弊、非法监听、诈骗等。近年来，尤其是将隐形耳机用于考试作弊的行为，严重破坏考试公平，引起社会广泛关注。 

市场上耳机型考试作弊设备包括信息接收设备、音频放大和传输设备、隐形耳机等部分组成。隐形耳机主要包括有无源型和有源型两种：无源型隐形耳机一般是由稀土强磁材料制成可置于耳膜的微型设备，在受到音频强磁场的作用下耳机会产生振动而发声；有源型隐形耳机一般是由微型线圈、喇叭和电池构成的可置于外耳道的微型设备，靠线圈在音频磁场中产生感应电流，通过有源的放大电路驱动磁片喇叭发声。信息接收设备可以包括手机、对讲机、小灵通、录音笔等专业的通讯设备为隐形耳机提供作弊信息。音频放大和传输设备是将作弊信息以音频电磁场的形式辐射给隐形耳机，其外形多样，体积小，一般带有隐蔽式控制开关。 

目前对此类考试作弊行为的反制手段主要有两种形式。 

1．面向信息接收设备与外界通信的环节，通过查找或干扰射频频率以达到反制作弊的形式。 

（1）公众移动通信网（手机）屏蔽器。这种设备一般在考场内部署，通过提高手机应用频段的噪声电平，使手机不能与基站通信。其局限性在于仅对以手机为信息接收设备的作弊设备有效。 

（2）专业无线电通信设备（对讲机）屏蔽仪。这种设备一般为在考场附近搬移式或者固定式部署，通过发射大功率的同频信号来干扰作弊者接收外界传递带有考试信息的信号。但随着考试作弊设备的不同和考试作弊行为的多寡，其在工作频段和信道容量方面会受到局限。 

（3）专业监测车和便携式测向设备。这种设备为移动式在考场外部署，通过监测车和便携式测向设备对考场外的发射源进行查找和定位。但由于作弊信号分散，在同一时间段内只能对一个信号进行查找，使用设备数量多，成本昂贵。 

2．面向音频传输设备与隐形耳机之间通信的环节，通过查找或干扰音频频率以达到反制作弊的形式。 

（1）采用金属探测器探测金属的存在。这种设备是针对耳机型作弊设备一般含有金属的特性，检查考生是否携带金属。但被检者身上不可避免穿着含有金属的衣饰，如眼镜、纽扣等，令检查者难以确定是否有作弊设备的存在。 

（2）电子狗探测器探测音频电磁波的存在。这种设备可以根据音频电磁波强度确定作弊者的位置。但作弊设备一般带有隐蔽式控制开关，当开关关闭时，音频电磁波消失，导致电子狗无法探测到作弊设备的存在，令检查者难以确定有源隐形耳机的使用者。 

（3）采用布线方式产生音频电磁场对耳机进行干扰。这种设备在考场内部署，可以有效的干扰隐形耳机，但电磁场场强分布均匀程度取决于布线方式的优劣，并直接影响干扰的有效性；由于采用布线方式，必然产生繁杂的工作量，实施比较困难。 

由于上述干扰或查找手段存在的局限性，所以亟需开发一种对耳机型作弊设备普遍适用的即能干扰又能精准定位的方法及装置。为此，需要解决如下几个问题： 

（1）排除金属衣饰带来的影响；

（2）排除作弊者通过控制开关使音频信号消失带来的影响；

（3）加大查测有效定位距离，以减少对未作弊考生的影响，维持考场的正常秩序；

（4）无需布线仍然能够在较大范围内产生有效的干扰，易于快速部署；

（5）以便携式装置的方式实现干扰和定位功能。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种便携式有源隐形耳机的干扰定位装置，其结构合理，使用方便，能够在较远距离范围内准确的定位，误检和漏检率极低。 

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种便携式隐形耳机干扰定位的装置，包括信号发生器、功率放大器、发射天线，其特征在于：由信号发生器产生一种有序波作为干扰定位信号，通过电位器限幅分别连接到功率放大器的两个输入端，经功率放大后输出，由天线发射出去；其中信号发生器包括单片机、第一电感L3、限幅电位器VR1、第一输入电容C5、第一输入电阻R6、第一反馈电阻R5、第二输入电容C16、第二输入电阻R12、第二反馈电阻R11；功率放大器包括U2、第一输出电感L1、第二输出电感L2、第四输出电感L4、第五输出电感L5； 

由单片机I/O口中的一个I/O引脚与第一电感L3的一端连接，L3的另一端与限幅电位器VR1的1脚连接，由VR1的2脚分两路输入：第一路连接到第一输入电容C5的 2脚，电容C5的1脚连接到第一输入电阻R6的一端， R6另一端连接功率放大器U2的11脚，并与第一反馈电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接到功率放大器U2的10脚；第二路连接到第二输入电容C16的 2脚，电容C16的1脚连接到第二输入电阻R12的一端， 电阻R12的另一端连接功率放大器U2的15脚，并与第二反馈电阻R11的一端连接，R11的另一端连接到功率放大器U2的14脚；

功率放大器U2由两路桥接输出，第一路桥接通过功率放大器U2的31脚与第一输出电感L1的一端连接、功率放大器U2的28脚与第二输出电感L2的一端连接，通过L1的另一端和L2的另一端组成第一路桥接输出；第二路桥接通过功率放大器U2的24脚与第四输出电感L4的一端连接、功率放大器U2的27脚与第五输出电感L5的一端连接，通过L4的另一端和L5的另一端组成第二路桥接输出。

所述信号发生器包括单片机I/O口或振荡电路能够产生一个频率或多个频率合成的有序波的发生电路。

所述功率放大器至少能将一个频率或多个频率合成信号的功率进行有效放大的电路。

所述发射天线是由一个或多个线圈叠加组成的线圈式天线，输入总电抗小于等于20欧姆。

所述的信号发生器上集成有记录模块即包括摄像模块、录音模块、信息存储模块和液晶显示模块。 

本实用新型的积极效果是通过便携式的方式实现，适用于在考场内流动检查，可以在考生入场时以及考试期间的任何时间段对有源隐形耳机实施干扰和定位；并以非接触式的方式实施检查，且非接触的有效距离较大，对未作弊考生没有影响，以保持良好的考场秩序；其具有远距离有效干扰和较远距离有效定位的双重功能，可以高效反制在考场内使用有源隐形耳机的行为；在较远距离范围内的定位准确率高，采用该方法出现误检和漏检的可能性极低。 

与现有产品的比较如下表所示： 

  

附图说明

图1为本实用新型的工作原理示意图。 

图2为本实用新型的装置结构示意图。 

图3为本实用新型的装置的电路原理图。 

图4为本实用新型的装置带有记录功能结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述：如图1所示，利用一种便携式装置以2-25W的功率，发射范围为3500±Δf Hz，Δf =1500 Hz的特定频率电磁波作为干扰定位信号源，由线圈式天线A以电磁波的形式发射出去，在天线附近产生电磁场B，在一定的距离范围0-600厘米内，无线隐形耳机C在该电磁场的作用下，成为一个固定的点声源，进入工作状态。 

如图2所示，便携式隐形耳机干扰定位的装置是由单片机的一个I/O口产生一个方波，通过电位器的限幅分别连接到功率放大器两个输入端，经功率放大器将其功率放大， 再由天线将信号发射出去。其中单片机、功率放大器、电源采用成熟产品的技术，例如单片机采用AT89C52、数字功放采用TA2024芯片，为得到最佳的输出功率，线绕式天线与功放之间进行阻抗匹配。 

该装置采用如下参数： 

（1）干扰定位信号的频率为3500Hz；

（2）干扰定位信号的功率为20W，功放输出阻抗为10欧姆；

（3）电源采用6000mAh的电池组。

 

如上试验测试数据表，其中，当便携式装置距离有源隐形耳机600厘米处可以驱动其工作，有源隐形耳机所处位置背景噪声为30dB，由于便携式装置所处位置背景噪声为30dB，查测人员听不到耳机发出的声音，此时，有源隐形耳机处于被干扰状态；当便携式装置距离有源隐形耳机150厘米处，有源隐形耳机发出声音使所处位置背景噪声提高到48dB，查测人员可以听到有源隐形耳机所发出的声音并判断方向；当便携式装置距离有源隐形耳机50厘米处，有源隐形耳机发出声音使所处位置背景噪声提高到70dB，查测人员可以清晰听到有源隐形耳机所发出的声音，根据声音的方向就可以定位有源隐形耳机的携带者。 

如图2所示，便携式隐形耳机干扰定位的装置是由振荡电路产生一个正弦波，通过电位器的限幅分别连接到功率放大器两个输入端，经功率放大器将其功率放大， 再由天线将信号发射出去。其中振荡电路、功率放大器、电源采用成熟产品的技术，例如振荡电路采用EN555芯片、功放采用TDA2030芯片，为得到最佳的输出功率，线绕式天线与功放之间进行阻抗匹配。   

该装置采用如下参数： 

（1）干扰定位信号的频率为5000Hz；

（2）干扰定位信号的功率为10W，功放输出阻抗为10欧姆；

（3）电源采用6000mAh的电池组。

当便携式装置在距离有源隐形耳机400厘米处可以驱动其工作；查测人员在100厘米的范围内可以发现有源隐形耳机的存在；查测人员在40厘米范围内可以定位有源隐形耳机的携带者。从上述数据可以看出，本实用新型实现了远距离有效干扰和较远距离有效定位的双重功能，并且具有非常高的定位准确率，因此，利用本实用新型提供的定位方法和装置，可以高效反制在考场内使用有源隐形耳机的行为。 

如图2所示，便携式隐形耳机干扰定位的装置是由信号发生器产生一个三角波，通过电位器的限幅分别连接到功率放大器两个输入端，经功率放大器将其功率放大， 再由天线将信号发射出去。 

其中由信号发生器产生一种三角波作为干扰定位信号，通过电位器限幅分别连接到功率放大器的两个输入端，经功率放大后输出，由天线发射出去；一种便携式隐形耳机干扰定位的装置，包括信号发生器、功率放大器、发射天线，其特征在于：由信号发生器产生一种有序波作为干扰定位信号，通过电位器限幅分别连接到功率放大器的两个输入端，经功率放大后输出，由天线发射出去；其中信号发生器包括单片机、第一电感L3、限幅电位器VR1、第一输入电容C5、第一输入电阻R6、第一反馈电阻R5、第二输入电容C16、第二输入电阻R12、第二反馈电阻R11；功率放大器包括U2、第一输出电感L1、第二输出电感L2、第四输出电感L4、第五输出电感L5； 

如图3所示由单片机I/O口中的一个I/O引脚与第一电感L3的一端连接，L3的另一端与限幅电位器VR1的1脚连接，由VR1的2脚分两路输入：第一路连接到第一输入电容C5的 2脚，电容C5的1脚连接到第一输入电阻R6的一端， R6另一端连接功率放大器U2的11脚，并与第一反馈电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接到功率放大器U2的10脚；第二路连接到第二输入电容C16的 2脚，电容C16的1脚连接到第二输入电阻R12的一端， 电阻R12的另一端连接功率放大器U2的15脚，并与第二反馈电阻R11的一端连接，R11的另一端连接到功率放大器U2的14脚；

功率放大器U2由两路桥接输出，第一路桥接通过功率放大器U2的31脚与第一输出电感L1的一端连接、功率放大器U2的28脚与第二输出电感L2的一端连接，通过L1的另一端和L2的另一端组成第一路桥接输出；第二路桥接通过功率放大器U2的24脚与第四输出电感L4的一端连接、功率放大器U2的27脚与第五输出电感L5的一端连接，通过L4的另一端和L5的另一端组成第二路桥接输出。

该装置采用如下参数： 

（1）干扰定位信号的频率为2500Hz；

（2）干扰定位信号的功率为25W，功放输出阻抗为10欧姆；

（3）电源采用6000mAh的电池组。

在500cm的距离范围内驱动有源隐形耳机工作，使有源隐形耳机成为一个固定的点声源，即对于环境噪声而言，属于一个独立的噪声事件； 

当干扰定位信号源的功率保持固定不变时，点声源的响度将随着点声源与干扰定位信号源之间的距离减小而增加，即有源隐形耳机受到的干扰程度也将随之增大；当点声源使干扰定位信号源所处位置的环境噪声提高大于等于3dB（安静环境中1dB即可）时，干扰定位信号源的携带者（即查找人员）可以发现点声源的存在，并可辨别其方向；

查找人员沿着点声源的方向行进，点声源的响度将逐渐增强，查找人员所处位置的环境噪声也将继续提高，当点声源所发出的响度到达最高时，与查找人员相距最近的人即为点声源的载体（即有源隐形耳机的佩戴者），从而实现对有源隐形耳机准确定位。

如图4所示便携式隐形耳机干扰定位的装置还可以带有记录功能，其中，在信号发生器上集成记录模块包括有（中央处理器、录像模块、录音模块、信息储存模块、液晶显示模块）。记录模块提供给信号发生器的基准信号，信号发生器产生一种有序波，再通过电位器的限幅分别连接到功率放大器两个输入端，经功率放大器将其功率放大， 再由天线将信号发射出去。 

在查测同时，可以开启集成在信号发生器上的记录模块对查测情况进行取证，通过记录卡以视频文件的形式保存，通过液晶显示屏进行回放。也可以通过视频文件的形式导出进行保存。其中，记录方式，1、自动记录：本装置在开启后进行记录，通过记录卡以时间为单位分段保存，对所有的查测情况进行有效记录。2手动记录：当查测人员听到有源隐形耳机所发出的声音并判断方向时，开启记录功能，通过记录卡以内容长度为单位分段保存，针对有作弊耳机的查测情况进行有效记录。 

Claims (5)

1.一种便携式隐形耳机干扰定位的装置，包括信号发生器、功率放大器、发射天线，其特征在于：由信号发生器产生一种有序波作为干扰定位信号，通过电位器限幅分别连接到功率放大器的两个输入端，经功率放大后输出，由天线发射出去；其中信号发生器包括单片机、第一电感L3、限幅电位器VR1、第一输入电容C5、第一输入电阻R6、第一反馈电阻R5、第二输入电容C16、第二输入电阻R12、第二反馈电阻R11；功率放大器包括U2、第一输出电感L1、第二输出电感L2、第四输出电感L4、第五输出电感L5；

由单片机I/O口中的一个I/O引脚与第一电感L3的一端连接，L3的另一端与限幅电位器VR1的1脚连接，由VR1的2脚分两路输入：第一路连接到第一输入电容C5的 2脚，电容C5的1脚连接到第一输入电阻R6的一端， R6另一端连接功率放大器U2的11脚，并与第一反馈电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端连接到功率放大器U2的10脚；第二路连接到第二输入电容C16的 2脚，电容C16的1脚连接到第二输入电阻R12的一端， 电阻R12的另一端连接功率放大器U2的15脚，并与第二反馈电阻R11的一端连接，R11的另一端连接到功率放大器U2的14脚；

功率放大器U2由两路桥接输出，第一路桥接通过功率放大器U2的31脚与第一输出电感L1的一端连接、功率放大器U2的28脚与第二输出电感L2的一端连接，通过L1的另一端和L2的另一端组成第一路桥接输出；第二路桥接通过功率放大器U2的24脚与第四输出电感L4的一端连接、功率放大器U2的27脚与第五输出电感L5的一端连接，通过L4的另一端和L5的另一端组成第二路桥接输出。

2.根据权利要求1所述的一种便携式隐形耳机干扰定位的装置，其特征在于所述信号发生器包括单片机I/O口或振荡电路能够产生一个频率或多个频率合成的有序波的发生电路。

3.根据权利要求1所述的一种便携式隐形耳机干扰定位的装置，其特征在于所述功率放大器至少能将一个频率或多个频率合成信号的功率进行有效放大的电路。

4.根据权利要求1所述的一种便携式隐形耳机干扰定位的装置，其特征在于所述发射天线是由一个或多个线圈叠加组成的线圈式天线，输入总电抗小于等于20欧姆。

5.根据权利要求1所述的一种便携式隐形耳机干扰定位的装置，其特征在于所述的信号发生器上集成有记录模块即包括中央处理器、摄像模块、录音模块、信息存储模块和液晶显示模块。

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