本發(fā)明涉及一種聲波墻及其設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

沖擊波是一種不連續(xù)峰在介質(zhì)中的傳播，這個(gè)峰導(dǎo)致介質(zhì)的壓強(qiáng)、溫度、密度等物理性質(zhì)的跳躍式改變。在自然界，所有的爆發(fā)情況都伴有沖擊波，沖擊波總是在物質(zhì)膨脹速度變得大于局域聲速時(shí)發(fā)生。當(dāng)位于s1點(diǎn)的波源以超波速的速度vs向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，波源(物體)本身的運(yùn)動(dòng)會(huì)激起介質(zhì)的擾動(dòng)，從而激起另一種波。這時(shí)的運(yùn)動(dòng)物體充當(dāng)了另一種波的波源，這種波是一種以運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡為中心的一系列球面波。由于球面波的波速u比物體的速度vs小，所以就會(huì)形成以波源為頂點(diǎn)的v字形波，這種波就是沖擊波。

針對(duì)某一設(shè)定場(chǎng)所的保護(hù)，快速警示入侵者同時(shí)禁止入侵者隨意進(jìn)入設(shè)定的場(chǎng)所是目前場(chǎng)所保護(hù)系統(tǒng)的要求。例如：在古文物場(chǎng)所，目前采用防御及保護(hù)性墻的建筑墻會(huì)擋住人們的視線，并且防礙人們正常觀賞古文物。重要文物的近距離保護(hù)，用建筑墻就不合適，因此迫切需要一種即能安全高效保護(hù)重要物品，又能快速有效警示入侵者進(jìn)入古文物場(chǎng)所。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供了一種聲波墻，其具有無形、透明并且阻擋入侵者的效果。

本發(fā)明的一種聲波墻，其設(shè)置于選定場(chǎng)所設(shè)定范圍的界限區(qū)域，所述聲波墻包括至少兩層支架，各層支架的形狀及結(jié)構(gòu)均相同，而且在各層支架的對(duì)應(yīng)位置處均設(shè)置有一個(gè)聲源；

距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架上設(shè)置有超聲波傳感器，所述超聲波傳感器被配置為當(dāng)其檢測(cè)到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)有物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)時(shí)，將檢測(cè)到的信號(hào)傳送至微處理器，所述微處理器向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)最靠近選定場(chǎng)所的支架上聲源最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)下一個(gè)支架時(shí)，下一個(gè)支架上的聲源產(chǎn)生沖擊波且與到達(dá)的沖擊波疊加后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

進(jìn)一步的，支架等間隔設(shè)置。這樣有利于準(zhǔn)確設(shè)置支架上聲源的啟動(dòng)時(shí)間。

進(jìn)一步的，當(dāng)最靠近選定場(chǎng)所的支架上設(shè)置三個(gè)或三個(gè)以上聲源時(shí)，支架上的聲源間隔相等。這樣使得支架上發(fā)出的均勻的沖擊波，避免出現(xiàn)沖擊波之間的干擾。

進(jìn)一步的，聲源包括聲源控制器，所述聲源控制器與音頻信號(hào)發(fā)生器相連，所述音頻信號(hào)發(fā)生器與放大器相連。

進(jìn)一步的，所述聲源控制器與指示燈相連。

本發(fā)明的第二目的是提供一種聲波墻的設(shè)計(jì)方法。

本發(fā)明的一種聲波墻的設(shè)計(jì)方法，包括：

步驟1，在選定場(chǎng)所設(shè)定范圍的界限區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少兩層支架的形狀及結(jié)構(gòu)均相同的支架，而且在各層支架的對(duì)應(yīng)位置處均設(shè)置一個(gè)聲源；

步驟2，距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架上設(shè)置超聲波傳感器，利用超聲波傳感器來檢測(cè)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)是否有物體進(jìn)入古文物場(chǎng)內(nèi)并將檢測(cè)到的信號(hào)傳送至微處理器，微處理器向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)最靠近選定場(chǎng)所的支架上聲源最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)下一個(gè)支架時(shí)，下一個(gè)支架上的聲源產(chǎn)生沖擊波且與到達(dá)的沖擊波疊加后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

進(jìn)一步的，在所述步驟1中，等間隔設(shè)置支架。

進(jìn)一步的，當(dāng)最靠近選定場(chǎng)所的支架上設(shè)置三個(gè)或三個(gè)以上聲源時(shí)，等間隔設(shè)置任一支架上的聲源。

進(jìn)一步的，由聲源控制器與音頻信號(hào)發(fā)生器相連，音頻信號(hào)發(fā)生器與放大器相連，來構(gòu)建聲源。

進(jìn)一步的，將聲源控制器還連接指示燈，來顯示沖擊波是否到達(dá)當(dāng)前聲源。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明利用超聲波傳感器來檢測(cè)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)是否有物體進(jìn)入古文物場(chǎng)內(nèi)并將檢測(cè)到的信號(hào)傳送至微處理器，微處理器向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)最靠近選定場(chǎng)所的支架上聲源最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)下一個(gè)支架時(shí)，下一個(gè)支架上的聲源產(chǎn)生沖擊波且與到達(dá)的沖擊波疊加后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

(2)本發(fā)明的該聲波墻，由于采用了聲源的疊加，進(jìn)而能夠產(chǎn)生適當(dāng)聲音能量，形成一道屏蔽、阻擋功能墻。使入侵者無法跨越。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1是本發(fā)明的一種聲波墻結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的一種聲波墻的聲源傳輸方向示意圖；

圖3是本發(fā)明的一種聲波墻的設(shè)計(jì)方法流程圖。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，在現(xiàn)有技術(shù)中，如何快速警示入侵者同時(shí)禁止入侵者隨意進(jìn)入設(shè)定的場(chǎng)所是對(duì)設(shè)定場(chǎng)所保護(hù)的基本要求，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N聲波墻。

圖1是本發(fā)明的一種聲波墻結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本發(fā)明的一種聲波墻，其設(shè)置于選定場(chǎng)所設(shè)定范圍的界限區(qū)域，所述聲波墻包括至少兩層支架，各層支架的形狀及結(jié)構(gòu)均相同，而且在各層支架的對(duì)應(yīng)位置處均設(shè)置有一個(gè)聲源；

距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架上設(shè)置有超聲波傳感器，所述超聲波傳感器被配置為當(dāng)其檢測(cè)到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)有物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)時(shí)，將檢測(cè)到的信號(hào)傳送至微處理器，所述微處理器向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)最靠近選定場(chǎng)所的支架上聲源最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)下一個(gè)支架時(shí)，下一個(gè)支架上的聲源產(chǎn)生沖擊波且與到達(dá)的沖擊波疊加后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

在具體實(shí)施中，選定場(chǎng)所比如為：古文物場(chǎng)所、軍事基地或重要項(xiàng)目研究基地。

超聲波傳感器的型號(hào)也可以根據(jù)實(shí)際情況的要求來具體選定。

在具體實(shí)施中，支架等間隔設(shè)置。這樣有利于準(zhǔn)確設(shè)置支架上聲源的啟動(dòng)時(shí)間。

其中，當(dāng)最靠近選定場(chǎng)所的支架上設(shè)置三個(gè)或三個(gè)以上聲源時(shí)，支架上的聲源間隔相等。這樣使得支架上發(fā)出的均勻的沖擊波，避免出現(xiàn)沖擊波之間的干擾。

聲源包括聲源控制器，所述聲源控制器與音頻信號(hào)發(fā)生器相連，所述音頻信號(hào)發(fā)生器與放大器相連。

其中，聲源控制器可采用51單片機(jī)、arm處理器或其他控制器芯片來實(shí)現(xiàn)。

聲源控制器與指示燈相連。指示燈用來顯示沖擊波是否到達(dá)當(dāng)前聲源。

指示燈可以采用led燈來實(shí)現(xiàn)。

距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架上設(shè)置有超聲波傳感器，所述超聲波傳感器被配置為當(dāng)其檢測(cè)到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)有物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)時(shí)，將檢測(cè)到的信號(hào)傳送至微處理器，所述微處理器向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)聲源的傳播規(guī)律，如圖2所示：

最靠近選定場(chǎng)所的支架上聲源最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)下一個(gè)支架時(shí)，下一個(gè)支架上的聲源產(chǎn)生沖擊波且與到達(dá)的沖擊波疊加后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

例如：按照距離選定場(chǎng)所從近到遠(yuǎn)的支架所在面分別設(shè)置為：第一墻面、第二墻面、第三墻面……。本實(shí)施例以五個(gè)支架為例，則按照距離選定場(chǎng)所從近到遠(yuǎn)的支架所在面分別為第一墻面、第二墻面、第三墻面、第四墻面和第五墻面。

以第一墻面上的任一聲源傳播為例，各個(gè)支架上聲源的頻率均相同。

第一墻面上的一個(gè)聲源的波形q1采用下列公式來表示，

q1＝a1(cosωt+φ1)，其中，a1為第一墻面上的一個(gè)聲源的幅值，ω為第一墻面上的一個(gè)聲源的頻率，φ1為第一墻面上的一個(gè)聲源的傳播角度。

第二墻面上的同半徑聲源的波形q2采用下列公式來表示，

q2＝a2(cosωt+φ2)，其中，a2為第二墻面上的一個(gè)聲源的幅值，ω為第二墻面上的一個(gè)聲源的頻率，φ2為第二墻面上的一個(gè)聲源的傳播角度。

第一墻面上的一個(gè)聲源的波形q1最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)第二墻面時(shí)，第二墻面上的聲源產(chǎn)生沖擊波q2且與到達(dá)的沖擊波疊加(即q1+q2)后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，然后，沿這樣上述傳播規(guī)律，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

本發(fā)明利用超聲波傳感器來檢測(cè)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)是否有物體進(jìn)入古文物場(chǎng)內(nèi)并將檢測(cè)到的信號(hào)傳送至微處理器，微處理器向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)最靠近選定場(chǎng)所的支架上聲源最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)下一個(gè)支架時(shí)，下一個(gè)支架上的聲源產(chǎn)生沖擊波且與到達(dá)的沖擊波疊加后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

本發(fā)明的該聲波墻，由于采用了聲源的疊加，進(jìn)而能夠產(chǎn)生適當(dāng)聲音能量，形成一道屏蔽、阻擋功能墻。使入侵者無法跨越。

圖3是本發(fā)明的一種聲波墻的設(shè)計(jì)方法流程圖。

如圖3所示，本發(fā)明的一種聲波墻的設(shè)計(jì)方法，包括：

步驟1，在選定場(chǎng)所設(shè)定范圍的界限區(qū)域內(nèi)設(shè)置至少兩層支架的形狀及結(jié)構(gòu)均相同的支架，而且在各層支架的對(duì)應(yīng)位置處均設(shè)置一個(gè)聲源；

步驟2，距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架上設(shè)置超聲波傳感器，利用超聲波傳感器來檢測(cè)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)是否有物體進(jìn)入古文物場(chǎng)內(nèi)并將檢測(cè)到的信號(hào)傳送至微處理器，微處理器向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)最靠近選定場(chǎng)所的支架上聲源最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)下一個(gè)支架時(shí)，下一個(gè)支架上的聲源產(chǎn)生沖擊波且與到達(dá)的沖擊波疊加后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

聲源的傳播規(guī)律，如圖2所示：

最靠近選定場(chǎng)所的支架上聲源最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)下一個(gè)支架時(shí)，下一個(gè)支架上的聲源產(chǎn)生沖擊波且與到達(dá)的沖擊波疊加后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

例如：按照距離選定場(chǎng)所從近到遠(yuǎn)的支架所在面分別設(shè)置為：第一墻面、第二墻面、第三墻面……。本實(shí)施例以五個(gè)支架為例，則按照距離選定場(chǎng)所從近到遠(yuǎn)的支架所在面分別為第一墻面、第二墻面、第三墻面、第四墻面和第五墻面。

以第一墻面上的任一聲源傳播為例，各個(gè)支架上聲源的頻率均相同。

第一墻面上的一個(gè)聲源的波形q1采用下列公式來表示，

q1＝a1(cosωt+φ1)，其中，a1為第一墻面上的一個(gè)聲源的幅值，ω為第一墻面上的一個(gè)聲源的頻率，φ1為第一墻面上的一個(gè)聲源的傳播角度。

第二墻面上的同半徑聲源的波形q2采用下列公式來表示，

q2＝a2(cosωt+φ2)，其中，a2為第二墻面上的一個(gè)聲源的幅值，ω為第二墻面上的一個(gè)聲源的頻率，φ2為第二墻面上的一個(gè)聲源的傳播角度。

第一墻面上的一個(gè)聲源的波形q1最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)第二墻面時(shí)，第二墻面上的聲源產(chǎn)生沖擊波q2且與到達(dá)的沖擊波疊加(即q1+q2)后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，然后，沿這樣上述傳播規(guī)律，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

具體地，在所述步驟1中，等間隔設(shè)置支架。

當(dāng)最靠近選定場(chǎng)所的支架上設(shè)置三個(gè)或三個(gè)以上聲源時(shí)，等間隔設(shè)置任一支架上的聲源。

由聲源控制器與音頻信號(hào)發(fā)生器相連，音頻信號(hào)發(fā)生器與放大器相連，來構(gòu)建聲源。

將聲源控制器還連接指示燈，來顯示沖擊波是否到達(dá)當(dāng)前聲源。

本發(fā)明利用超聲波傳感器來檢測(cè)預(yù)設(shè)范圍內(nèi)是否有物體進(jìn)入古文物場(chǎng)內(nèi)并將檢測(cè)到的信號(hào)傳送至微處理器，微處理器向報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)；同時(shí)最靠近選定場(chǎng)所的支架上聲源最先產(chǎn)生沖擊波并沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，其他支架上的聲源不動(dòng)作，當(dāng)沖擊波到達(dá)下一個(gè)支架時(shí)，下一個(gè)支架上的聲源產(chǎn)生沖擊波且與到達(dá)的沖擊波疊加后沿遠(yuǎn)離選定場(chǎng)所的支架傳播，直至到達(dá)距離選定場(chǎng)所最遠(yuǎn)的支架來阻止物體進(jìn)入選定場(chǎng)所內(nèi)。

本發(fā)明的該聲波墻，由于采用了聲源的疊加，進(jìn)而能夠產(chǎn)生適當(dāng)聲音能量，形成一道屏蔽、阻擋功能墻。使入侵者無法跨越。

上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。