[发明专利]声波检测设备和声波源定位系统

说明书

技术领域

本发明涉及声波检测设备和声波源定位系统。

背景技术

本发明例如可应用于检测影响在家中单独生活的年长或体弱者的跌倒或异常状况。

公布号为FR 2879885的法国专利申请描述了通过使用对板的碰撞将会在板中生成地震声波的事实来定位该碰撞的原理。通过用于计算碰撞地点与多对声波检测设备（每对都包括压电换能器）之间的差分传送时间的方法进行定位。在此文献中，把每对的两个设备固定到板的倾斜边缘的两侧。此配置——把设备固定在板和倾斜边缘的两侧——允许通过对称模式的衰减来获得地震波反对称传播模式的良好灵敏度。检测一个传播模式而非另一个传播模式的事实允许解决两个模式之间的传播速度差异的问题。

然而，此文献的内容仅可应用于板较薄、具有倾斜边缘以及具有两个可接近表面的情况下。

此外，文献FR 2879885描述了板还可以在可能情况下用作声学天线并因此向声波检测设备传输语音压缩波，声波检测设备因此作为传声器。然而，板仅在它很薄的情况下作为声学天线。

因此期望提供允许解决上述问题和约束中至少一部分的声波检测设备。

发明内容

为此，本发明的目的是一种声波检测设备，包括被设计成提供检测信号的压电换能器以及还包括具有谐振频率并包含如下内容的声学谐振器：

－具有自由表面的谐振体，该自由表面被设计为贴靠在基板上，在所述基板中要传播具有包括谐振器的谐振频率的频谱的地震声波，以使得地震声波经由该自由表面使声学谐振器谐振，和

－传声器膜，被设计为在具有包括谐振器的谐振频率的频谱的空中声波的作用下振动，以使得空中声波经由传声器膜使声学谐振器谐振，

压电换能器固定到声学谐振器上以使得压电换能器一方面当声学谐振器在地震声波的作用下谐振时产生第一检测信号分量，另一方面当声学谐振器在空中声波的作用下谐振时产生第二检测信号分量。

因此，声学谐振器同时向压电换能器传送地震声波和空中声波。特别地，在不借助基板的可能有的声学天线的情况下检测空中声波。本发明的设备因此无论基板的表面面积或厚度如何都可以用作双介质（空气介质和固体介质）传感器。

此外，所获得的检测设备不需要访问基板的两个面并不要求提供倾斜边缘。

可选地，声学谐振器包括谐振盘，谐振盘包括：

－恒定厚度的环形外周部分，压电换能器至少部分地固定到环形外周部分上，和

－包括传声器膜的圆形中央部分。

还可选地，压电换能器包括至少固定到谐振盘的环形外周部分上的环形压电元件。

还可选地，谐振盘的圆形中央部分具有从其外周直到其中心递减的厚度。

还可选地，该设备包括布置在声学谐振器中并部分地由传声器膜限定的腔。

还可选地，谐振盘的圆形中央部分具有小于环形外周部分的厚度的恒定厚度，以使得腔是柱状。

还可选地：

－压电元件具有相对于中心轴线的轴向对称以及相对于中心轴线的径向模式下的基本谐振频率，和

－声学谐振器具有相对于中心轴线的轴向对称以及小于压电元件的基本谐振频率的相对于中心轴线的径向模式下的基本谐振频率。

还可选地，声学谐振器的基本谐振频率介于1千赫兹和10千赫兹之间。

还可选地，声学谐振器由单体部件构成。

本发明的另一目的是一种声波源定位系统，包括：

－基板，其中要传播地震声波，

－至少两个根据本发明的声波检测设备，所述声波检测设备的自由表面贴靠在基板上，以及

－处理单元，处理由声波检测设备提供的检测信号，处理单元被设计为通过基于所提供的检测信号计算差分传送时间来定位声波发射源。

附图说明

本发明的特征和优点将会在对本发明的优选实施方式的以下描述中变得清楚，该描述仅是示例。该描述参照附图进行，在附图中：

－图1是根据本发明的第一实施方式的声波检测设备的三维俯视图，

－图2是图1的设备的三维仰视图，

－图3是图1的设备的剖面图，

－图4是根据本发明的第二实施方式的声波检测设备的剖面图，

－图5是在其中传播地震声波、以及在其上固定根据本发明的实施方式的声波检测设备的基板的剖面图，

－图6和7表示在地震声波的作用下图5中的声波检测设备的移动，以及

－图8是包括根据图1至3或图4的多个声波检测设备的声波源定位系统的示意图。

具体实施方式