CN214718131U - 一种超声发射模块和超声发射组件 - Google Patents

一种超声发射模块和超声发射组件 Download PDF

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Abstract

本实用新型实施方式公开了一种超声发射模块和超声发射组件。超声发射模块，包括：面板；抛物线旋转体；连接柱，连接所述面板和所述抛物线旋转体；超声发射器，布置在所述面板的表面上，其中所述表面朝向所述抛物线旋转体的抛物面；其中所述面板的中心、所述超声发射器的中心与所述抛物面的顶点在一条轴线上。本实用新型实施方式利用抛物面结构实现超声反射，可以将超声信号反射至远处，从而扩大信号覆盖范围。

Description

一种超声发射模块和超声发射组件
技术领域
本实用新型实施方式涉及超声技术领域，更具体地涉及一种超声发射模块和超声发射组件。
背景技术
现有室内定位技术中，已经存在WIFI、蓝牙、红外线等定位技术，但这些定位技术的定位精度都不高。超声定位在室内定位中，定位精度可达厘米级，具有广泛的应用场景。超声波发射装置作为定位系统的基本器件，其合理选型和配置是定位效果的关键。
由于超声波指向性强的特点，超声波发射器发射的声波能量主要集中在其声场主瓣上，呈锥形发出，即信号中间能量强，边缘较弱，覆盖范围有限。
实用新型内容
本实用新型提出一种超声发射模块和超声发射组件。
本实用新型实施方式的技术方案如下：
一种超声发射模块，包括：
面板；
抛物线旋转体；
连接柱，连接所述面板和所述抛物线旋转体；
超声发射器，布置在所述面板的表面上，其中所述表面朝向所述抛物线旋转体的抛物面；
其中所述面板的中心、所述超声发射器的中心与所述抛物面的顶点在一条轴线上。
在一个实施方式中，所述超声发射器为压电陶瓷片或动圈喇叭。
在一个实施方式中，所述抛物面包含镀锡层。
在一个实施方式中，所述面板包含凸缘。
在一个实施方式中，所述凸缘为通孔类凸缘或盲孔类凸缘。
一种超声发射组件，包括：
形状规则的物体，固定于室内空间中的预定位置处；
控制器；
主超声发射模块和至少两个次超声发射模块；
其中所述控制器，固定于所述形状规则的物体的上表面或者内部，用于控制所述主超声发射模块和所述至少两个次超声发射模块同步发射超声信号；
其中所述主超声发射模块包括：固定于所述形状规则的物体的下表面的中心点处的第一面板；第一抛物线旋转体；第一连接柱，连接所述第一面板和所述第一抛物线旋转体；主超声发射器，布置在所述第一面板的表面上，其中所述第一面板的表面朝向所述第一抛物线旋转体的第一抛物面；其中所述第一面板的中心、所述主超声发射器的中心与所述第一抛物面的顶点在一条轴线上；
其中所述至少两个次超声发射模块中的每个次超声发射模块分别包括：固定于所述形状规则的物体的下表面边缘处的第二面板；第二抛物线旋转体；第二连接柱，连接所述第二面板和所述第二抛物线旋转体；次超声发射器，布置在所述第二面板的表面上，其中所述第二面板的表面朝向所述第二抛物线旋转体的第二抛物面；其中所述第二面板的中心、所述次超声发射器的中心与所述第二抛物面的顶点在一条轴线上。
在一个实施方式中，所述至少二个次超声发射模块中的每个次超声发射模块相对于所述形状规则的物体下表面的垂直高度相同。
在一个实施方式中，所述主超声发射模块相对于所述形状规则的物体下表面的垂直高度与所述每个次超声发射模块相对于所述形状规则的物体下表面的垂直高度不相同。
在一个实施方式中，所述形状规则的物体的形状为圆形或正多边形。
在一个实施方式中，所述室内空间中的预定位置包括下列中的至少一个：
室内天花板；走道天花板；房梁；室内墙壁。
从上述方案可以看出，本实用新型实施方式提出的超声发射模块包括：面板；抛物线旋转体；连接柱，连接所述面板和所述抛物线旋转体；超声发射器，布置在所述面板的表面上，其中所述表面朝向所述抛物线旋转体的抛物面；其中所述面板的中心、所述超声发射器的中心与所述抛物面的顶点在一条轴线上。由此可见，本实用新型实施方式利用抛物面结构实现超声波反射，可以将超声信号反射至远处，从而扩大信号覆盖范围。
附图说明
图1为根据本实用新型实施方式的超声发射模块的示意图。
图2为根据本实用新型实施方式的超声发射模块的正视图。
图3为根据本实用新型实施方式的超声发射模块的左视图。
图4为根据本实用新型实施方式的超声发射模块的俯视图。
图5为根据本实用新型实施方式的超声发射组件的主视图。
图6为根据本实用新型实施方式的超声发射组件的侧视图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
为了描述上的简洁和直观，下文通过描述若干代表性的实施方式来对本实用新型的方案进行阐述。实施方式中大量的细节仅用于帮助理解本实用新型的方案。但是很明显，本实用新型的技术方案实现时可以不局限于这些细节。为了避免不必要地模糊了本实用新型的方案，一些实施方式没有进行细致地描述，而是仅给出了框架。下文中，“包括”是指“包括但不限于”，“根据……”是指“至少根据……，但不限于仅根据……”。由于汉语的语言习惯，下文中没有特别指出一个成分的数量时，意味着该成分可以是一个也可以是多个，或可理解为至少一个。
申请人发现：现有技术通常将多个超声波发声元件布置于形状规则的多面体结构上，通过在边缘方向增加超声波发声元件来增加声波能量强的信号的辐射位置，从而提高超声波信号的覆盖范围。可见，现有技术侧重增加超声波发声元件的数目以提高超声波信号的覆盖范围，没有较好地通过结构设计来实现单个超声波发声元件发射的信号覆盖面积的增大。
在本实用新型实施方式中，利用抛物面结构实现超声波的反射，将超声波信号反射至远处，从而扩大单个超声波发声元件发射的信号的覆盖范围。
本实用新型实施方式提出超声发射模块，包括：面板；抛物线旋转体；连接柱，连接所述面板和所述抛物线旋转体；超声发射器，布置在所述面板的表面上，其中所述表面朝向所述抛物线旋转体的抛物面；其中所述面板的中心、所述超声发射器的中心与所述抛物面的顶点在一条轴线上。
在一个实施方式中，所述超声发射器为压电陶瓷片或动圈喇叭。在一个实施方式中，所述抛物面包含镀锡层。在一个实施方式中，所述面板包含凸缘。优选地，所述凸缘为通孔类凸缘或盲孔类凸缘。
下面结合具体实施方式示范性描述本实用新型实施方式的超声发射模块。
图1为根据本实用新型实施方式的超声发射模块的示意图。图2为根据本实用新型实施方式的超声发射模块的正视图。图3为根据本实用新型实施方式的超声发射模块的左视图。图4为根据本实用新型实施方式的超声发射模块的俯视图。
如图1-图4所示，该超声发射模块包括：
面板21；
抛物线旋转体22；
连接柱23，连接所述面板21和所述抛物线旋转体22；
超声发射器25，布置在所述面板21的表面上，其中所述表面朝向所述抛物线旋转体22的抛物面28；
其中所述面板21的中心、所述超声发射器25的中心与所述抛物面28的顶点29在一条轴线上。
面板21的表面形状可以实施为圆形、椭圆形、正方形、长方形等几何形状。优选地，面板21可以由塑料制成。抛物线旋转体22由抛物面28(方程为x2＝2*a*y)绕该轴线旋转所形成。优选地，抛物线旋转体22具有中空腔体结构，从而减少重量。
其中，连接柱23的数目可以为一或多个。比如，如图1-图4所示，连接柱23的数目为4个。
在图1-图4中，超声发射器25为压电陶瓷片。而且，压电陶瓷片装设在面板21的、朝向所述抛物线旋转体22的抛物面28的表面上。优选地，压电陶瓷片可以通过粘结的方式，固定在面板21的、朝向所述抛物线旋转体22的抛物面28的表面上。优选地，压电陶瓷片具有类似于所装设到的表面的形状，并全部或近似全部地覆盖该表面。比如，当面板21的表面为圆形时，压电陶瓷片可以为完全贴合该表面圆形的相同圆形，或为该表面圆形的同心圆。
抛物面28的焦点27位于在抛物线旋转体22之外。优选地，抛物面28的焦点27在抛物线旋转体22的底面上。更优选地，焦点27靠近抛物线旋转体22的边缘。压电陶瓷片25发出平行于轴线的多个超声信号。每个超声信号经过抛物面28的反射后到达焦点27，并从焦点27再各自发射出去。
在一个实施方式中，所述抛物面28包含镀锡层，从而增加对超声信号的发射作用。
在一个实施方式中，所述面板21包含凸缘24。优选地，所述凸缘24为通孔类凸缘或盲孔类凸缘。通过凸缘24，可以将面板21固定的预定物体上。凸缘24的数目可以为一或多个。由图1-图4可见，凸缘24数目为2个。
可见，本实用新型利用抛物面结构实现超声波的反射，抛物线旋转体22可以将超声发射器25发出的超声波信号反射至远处，从而扩大超声发射器25的信号覆盖范围。
基于上述描述，本实用新型实施方式还提出了一种包含多个超声发射模块的超声发射组件。
具体地，超声发射组件包括：形状规则的物体，固定于室内空间中的预定位置处；控制器；主超声发射模块和至少两个次超声发射模块；其中所述控制器，固定于所述形状规则的物体的上表面或者内部，用于控制所述主超声发射模块和所述至少两个次超声发射模块同步发射超声信号；其中所述主超声发射模块包括：固定于所述形状规则的物体的下表面的中心点处的第一面板；第一抛物线旋转体；第一连接柱，连接所述第一面板和所述第一抛物线旋转体；主超声发射器，布置在所述第一面板的表面上，其中所述第一面板的表面朝向所述第一抛物线旋转体的第一抛物面；其中所述第一面板的中心、所述主超声发射器的中心与所述第一抛物面的顶点在一条轴线上；
其中所述至少两个次超声发射模块中的每个次超声发射模块分别包括：固定于所述形状规则的物体的下表面边缘处的第二面板；第二抛物线旋转体；第二连接柱，连接所述第二面板和所述第二抛物线旋转体；次超声发射器，布置在所述第二面板的表面上，其中所述第二面板的表面朝向所述第二抛物线旋转体的第二抛物面；其中所述第二面板的中心、所述次超声发射器的中心与所述第二抛物面的顶点在一条轴线上。
在一个实施方式中，所述至少二个次超声发射模块中的每个次超声发射模块相对于所述形状规则的物体下表面的垂直高度相同。在一个实施方式中，所述主超声发射模块相对于所述形状规则的物体下表面的垂直高度与所述每个次超声发射模块相对于所述形状规则的物体下表面的垂直高度不相同。
优选地，所述形状规则的物体的形状为圆形或正多边形。优选的，所述室内空间中的预定位置包括下列中的至少一个：室内天花板；走道天花板；房梁；室内墙壁，等等。
下面结合具体实施方式，示范性描述本实用新型实施方式的超声发射组件。
图5为根据本实用新型实施方式的超声发射组件的主视图。图6为根据本实用新型实施方式的超声发射组件的侧视图。
在图5和图6中，超声发射组件布置于室内空间中。超声发射组件包括形状规则的物体1、控制器4、主超声发射模块3和6个次超声发射模块2。
形状规则的物体1固定于所述室内空间中的预定位置处，其形状包括圆形和正多边形，等等，其中心点到其边缘的距离为20厘米-60厘米之间；控制器4，固定于所述形状规则的物体1的上表面11或者物体1的内部，用于分别控制所述主超声发射模块3和所述6个次超声发射模块2同步发射超声波信号。
主超声发射模块3，固定于所述形状规则的物体1的下表面12的中心点处，用于发射超声信号。所述6个次超声发射模块2，分别固定于所述形状规则的物体1的下表面12的边缘处，用于发射超声波信号。
以上以6个次超声发射模块2为例进行描述，实际上，次超声发射模块2的数目还可以发生变化，本实用新型实施方式对此并无限定。
主超声发射模块3和每个次超声发射模块2，分别具有类似或等同于图1-图4所示的抛物面结构。
具体地，主超声发射模块3包括：固定于所述形状规则的物体1的下表面12的中心点处的第一面板；第一抛物线旋转体；第一连接柱，连接所述第一面板和所述第一抛物线旋转体；主超声发射器，布置在所述第一面板的表面上，其中所述第一面板的表面朝向所述第一抛物线旋转体的第一抛物面；其中所述第一面板的中心、所述主超声发射器的中心与所述第一抛物面的顶点在一条轴线上。
每个次超声发射模块2分别包括：固定于所述形状规则的物体1的下表面12的各自边缘处的第二面板；第二抛物线旋转体；第二连接柱，连接所述第二面板和所述第二抛物线旋转体；次超声发射器，布置在所述第二面板的表面上，其中所述第二面板的表面朝向所述第二抛物线旋转体的第二抛物面；其中所述第二面板的中心、所述次超声发射器的中心与所述第二抛物面的顶点在一条轴线上。
在图5-图6中，形状规则的物体1的形状为圆形，主超声发射模块3布置在形状规则的物体1的下表面12的中心点(即表面圆心)处；每个次超声发射模块2均匀布置在物体1的下表面12的圆弧边缘(距表面圆心的各自距离相等)处。
在一个实施方式中：每个次超声发射模块2相对于所述形状规则的物体1的下表面12的垂直高度(H1)相同；主超声发射模块3相对于所述形状规则的物体1的下表面12的垂直高度(H2)与每个次超声发射模块2相对于所述形状规则的物体1的下表面12的垂直高度(H1)不相同。将主超声发射模块3和每个次超声发射模块2布置在不同的水平面(相对于形状规则的物体1的下表面12的垂直高度不同)，可以更好地解决信号的远近效应，并且达到较好的信号覆盖面。
在一个实施方式中：所述控制器分别通过有线连接，控制主超声发射模块3和每个次超声发射模块2同步发射超声波信号。
在一个实施方式中：所述室内空间中的预定位置包括：室内天花板、走道天花板、房梁和室内墙壁。
因此，主超声发射模块3的第一面板固定于形状规则的物体1的下表面中心点处。而且，主超声发射模块3的第一抛物线旋转体的尺寸大小，可以根据主超声发射器(比如动圈喇叭、压电陶瓷喇叭等)的大小和性能改变。主超声发射器固定于第一面板朝向第一抛物面的表面上，而且该主超声发射器中心、第一面板中点、第一抛物面顶点在一条轴线上。基于超声信号的物理特征，将主超声发射器朝向第一抛物线旋转体布置，可以增大超声信号覆盖面积和减少信号盲点。为了更好的估算z轴数值，从而实现更好的定位效果，主超声发射模块3的第一抛物线旋转体的尺寸和形状可以和次超声发射模块2中的第二抛物线旋转体的尺寸和形状不一样。
可见，本实用新型实施方式通过提高单个超声发射模块的信号覆盖范围，还可以进一步提高整个超声发射组件的信号覆盖面积。此外，由于用于固定各个超声发射模块的形状规则的物体的面积较小，将有效地减小信号的远近效应并且结构一体化设计，不需要专业人员提前测绘各个超声发射器的固定位置，便于安装和维护，占用空间小。可以实现发射出多路同步超声波信号，该信号可以适用于定位、导航、机器人避障等应用领域。
综上所述，本实用新型还提出一种用于发射超声信号的超声发射组件。在该组件中，将控制器、各个超声发射模块固定于一个形状规则的物体上，其中主超声发射模块布置于该物体的中心点处，次主超声发射模块布置于该物体的边缘处，其中次超声发射模块优选为均匀分布于该物体的边缘处。控制器可以固定于该物体的上表面或者内部，这样可以将控制与各个超声发射模块相连接线路隐藏于该物体内部。本实用新型所提出的超声发射组件可以布置于室内空间的墙壁、走道天花板、房梁上等室内的预定位置处，该模块便于安装、维护、占用空间小。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声发射模块，其特征在于，包括：
面板；
抛物线旋转体；
连接柱，连接所述面板和所述抛物线旋转体；
超声发射器，布置在所述面板的表面上，其中所述表面朝向所述抛物线旋转体的抛物面；
其中所述面板的中心、所述超声发射器的中心与所述抛物面的顶点在一条轴线上。
2.根据权利要求1所述的超声发射模块，其特征在于，所述超声发射器为压电陶瓷片或动圈喇叭。
3.根据权利要求1所述的超声发射模块，其特征在于，所述抛物面包含镀锡层。
4.根据权利要求1所述的超声发射模块，其特征在于，所述面板包含凸缘。
5.根据权利要求4所述的超声发射模块，其特征在于，所述凸缘为通孔类凸缘或盲孔类凸缘。
6.一种超声发射组件，其特征在于，包括：
形状规则的物体，固定于室内空间中的预定位置处；
控制器；
主超声发射模块和至少两个次超声发射模块；
其中所述控制器，固定于所述形状规则的物体的上表面或者内部，用于控制所述主超声发射模块和所述至少两个次超声发射模块同步发射超声信号；
其中所述主超声发射模块包括：固定于所述形状规则的物体的下表面的中心点处的第一面板；第一抛物线旋转体；第一连接柱，连接所述第一面板和所述第一抛物线旋转体；主超声发射器，布置在所述第一面板的表面上，其中所述第一面板的表面朝向所述第一抛物线旋转体的第一抛物面；其中所述第一面板的中心、所述主超声发射器的中心与所述第一抛物面的顶点在一条轴线上；
其中所述至少两个次超声发射模块中的每个次超声发射模块分别包括：固定于所述形状规则的物体的下表面边缘处的第二面板；第二抛物线旋转体；第二连接柱，连接所述第二面板和所述第二抛物线旋转体；次超声发射器，布置在所述第二面板的表面上，其中所述第二面板的表面朝向所述第二抛物线旋转体的第二抛物面；其中所述第二面板的中心、所述次超声发射器的中心与所述第二抛物面的顶点在一条轴线上。
7.根据权利要求6所述的超声发射组件，其特征在于，
所述至少二个次超声发射模块中的每个次超声发射模块相对于所述形状规则的物体下表面的垂直高度相同。
8.根据权利要求7所述的超声发射组件，其特征在于，
所述主超声发射模块相对于所述形状规则的物体下表面的垂直高度与所述每个次超声发射模块相对于所述形状规则的物体下表面的垂直高度不相同。
9.根据权利要求6所述的超声发射组件，其特征在于，
所述形状规则的物体的形状为圆形或正多边形。
10.根据权利要求6所述的超声发射组件，其特征在于，
所述室内空间中的预定位置包括下列中的至少一个：
室内天花板；走道天花板；房梁；室内墙壁。
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KR102541835B1 (ko) * 2022-12-05 2023-06-13 한전케이피에스 주식회사 관구조물의 내면 처리장치

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