中國報告大廳網訊，隨著科技的不斷進步，導盲儀行業在2025年迎來新的發展趨勢，可攜式和高精度成為產品的重要發展方向。其中，超聲導盲儀憑藉獨特的技術優勢，為視障人士提供了更可靠的出行輔助。本文將深入探討一種可攜式超聲導盲儀的設計與實現，分析其工作原理、性能表現，為相關領域的研究與應用提供參考。

  一、導盲儀探測原理剖析

  導盲儀基於超聲信號的獨特特性，為視障人士提供周圍環境信息。其發射信號採用連續發射線性調頻信號，每一個周期內從低頻\(f_{L}\)以固定速率掃到高頻\(f_{H}\)，掃頻周期為\(T\)，掃頻速率\(b=(f_{H}-f_{L})/T\)。發射信號表達式為\(S_{r}(t)=A exp \left[j 2 \pi\left(f_{L}+\frac{b}{2} t\right) t\right]\)。當發射波遇到距離為\(R\)的障礙物時，會產生回波\(S_{s}(t)=A \beta(\lambda, R, \theta) S_{r}(t-\tau)\)，其中\(\beta(\lambda, R, \theta)\)表示回波幅度與傳感器指向性、傳播距離、超聲信號波長之間的關係式，回波相對於發射信號有時間延遲\(\tau = 2R/c\)，\(c\)為聲速。

  將發射信號與回波信號在時域上相乘，並經過低通濾波後，得到信號\(S_{a}(t)=A^{2} \beta(\lambda, R, \theta) exp \left[-j 2 \pi\left(\frac{2 R b}{c}\right) t\right]\)，該信號頻率\(f_{a}=\frac{2 R b}{c}\)，與障礙物距離\(R\)成正比。在實際工程中，採用雙向掃頻形式，即從低頻\(f_{L}\)向上掃至\(f_{H}\)後又向下掃至\(f_{L}\)，這種設置能有效避免掃頻信號頻率突變對導盲儀硬體儲能元件的影響，提升輸出音頻信號質量。

  二、導盲儀設計與實現

  (一)硬體組成

  導盲儀主要由信號發生、回波放大、濾波等功能模塊組成。《2025-2030年全球及中國導盲儀行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，信號發生模塊選用具有內核的微處理器，控制 DDS 晶片發出線性掃頻信號。DDS 晶片能產生正弦波，具有功耗低、頻率解析度高等特點。微處理器通過向其發送控制字，並使用有源晶振提供時鐘，選擇倍頻時鐘及線性掃頻，使晶片產生從\(f_{L}\)到\(f_{H}\)的雙向交替線性掃頻信號。掃頻信號經放大及變壓器升壓後，通過超聲換能器發射。發射和接收端選用系列靜電超聲換能器，其頻帶較寬，適合發射寬帶超聲信號。

  (二)信號處理流程

  接收到的回波信號經高通濾波及放大電路後，通過模擬乘法器和原信號相乘。乘法輸出經過低通濾波，提取出頻率和障礙物距離相關的音頻聲部分，再經過音頻功率放大，提供給耳機。整個系統採用普通鋰電池供電，功耗小，鋰電池充滿電後可使導盲儀連續工作一整天。導盲儀硬體系統安裝於約小巧的外殼內，重量左右，便於攜帶。

  三、導盲儀系統測試和性能分析

  經過實地測試，導盲儀音頻輸出能量集中的頻率與障礙物距離成正比。憑藉人耳對聲音頻率的辨別能力，使用者可通過導盲儀輕易辨別幾厘米的距離變化，識別身邊障礙物的距離遠近及其大致尺寸。

  綜上所述，這種可攜式超聲導盲儀基於超聲信號探測原理設計實現。它以直觀的音頻聲形式，為使用者提供周圍障礙物信息，具有高距離、角度解析度。在2025年導盲儀行業朝著便攜化和高精度發展的趨勢下，該導盲儀可為盲人及視覺障礙者的出行提供極大便利，展現出良好的應用前景。