一种自测控驱灭蚊器

摘要

本发明公开了一种自测控驱灭蚊器，包括蚊声定位组件、超声驱离组件、吸灭蚊组件、组件控制模块；组件控制模块连接蚊声定位组件、超声驱离组件、吸灭蚊组件，蚊声定位组件包括依次连接的音频传感器、运放模块、AD模块；组件控制模块利用蚊声定位组件中的至少两个音频传感器与声源之间的不同直线距离计算声源位置并计算声源的频率、相位，根据距离、频率、相位信息驱动超声驱离组件或吸灭蚊组件工作；当超声驱离组件工作时，由超声驱离组件发出蚊子声源相同频率的同相或反相低频调制超声波信号或低频信号。本发明能对不同种类、性别、地域的蚊子作出反应，智能接近达到最佳扑杀效果；可采用声光报警、智能、高效、快速的驱离或扑杀蚊虫。

权利要求

1.一种自测控驱灭蚊器，包括蚊声定位组件、超声驱离组件、吸灭蚊组件、组件控制模块；组件控制模块连接蚊声定位组件、超声驱离组件、吸灭蚊组件，所述蚊声定位组件包括依次连接的音频传感器、运放模块、AD模块；组件控制模块利用蚊声定位组件中的至少两个音频传感器与声源之间的不同直线距离计算声源位置并计算声源的频率、相位，定位声源三维信息，根据距离、频率、相位信息驱动超声驱离组件或吸灭蚊组件工作；当超声驱离组件工作时，由超声驱离组件发出与蚊子声源相同频率的同相或反相低频调制超声波信号或低频信号；所述蚊声定位组件中的音频传感器设置三个，在一个安装面上呈三角形排列，三个音频传感器接收运动中蚊子翅膀煽动的音频，由带AGC的高速运放模块、AD 模块经多路转换器送入组件控制模块，组件控制模块控制带宽控制器，使前置放大器处于当前接收到蚊子翅膀煽动的音频的中心频率点，以提高前置放大器的灵敏度并有效筛选出中心频率信号且最大限度的压制外界噪声；信号经采集放大后，送到多路转换器，在组件控制模块的控制下，以 450～550微秒的周期并间隔一个空周期循环扫描开关一个音频信号采集通道，扫描四个通道后再循环，每开启一个通道所放大的音频信号送到AD模块，经过转换的信号送入组件控制模块的 CPU。

2.根据权利要求1所述的自测控驱灭蚊器，其特征在于：所述超声驱离组件为低频调制超声驱离模块或低频发射驱离模块。

3.根据权利要求1所述的自测控驱灭蚊器，其特征在于：所述音频传感器呈等边三角形排列，边长在13～17cm之间。

4.根据权利要求1所述的自测控驱灭蚊器，其特征在于：所述组件控制模块为ARM9系统，在ARM9系统中对接收的信号先进行FFT 变换，再结合有限冲击数字滤波器和自适应数字滤波组合滤波，以滤除固定的干扰频率或相位的噪声干扰，将有用信号再经过平均加权 算法及相干解调、滤波，得出信号数据，通过函数公式计算出当前目标点的相位及频率并存储相应的数据到相应的通道中。

5.根据权利要求1所述的自测控驱灭蚊器，其特征在于：还包括移动组件，移动组件在接收到组件控制模块发出的指令后移动，用于接近声源目标，便于扑杀。

6.根据权利要求1所述的自测控驱灭蚊器，其特征在于：还包括测蚊报警模块，测蚊报警模块连接组件控制模块，在接收到组件控制模块下发的指令后报警。

说明书

一种自测控驱灭蚊器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种灭蚊器，尤其涉及一种自测控驱灭蚊器。

背景技术

[0002] 现有的电动捕蚊，吸蚊器，其结构均属于被动等待或人工操作，因此有漏捕，这就增加了人被蚊子叮咬的几率，由于没有预警、报警的功能，这种几率也使得该设备丧失了其达到使用者预期的效果，影响其销售。

[0003] 而采用声音驱蚊（如模拟蝙蝠的超声驱蚊器）,由于声频单一，驱蚊效果不持久，而且采用声能，声频来驱蚊，能量小，作用不明显。

[0004] 光触媒灭蚊器模拟人体信息（呼吸，体温，气味等），结合光触媒科技，同时用了2种可以诱虫的灯光和诱蚊剂，一旦蚊子昆虫靠近，就会背黏在贴纸上，无力飞走，最终困死。但由于光线、室内家具等原因，其依然存在漏捕。

发明内容

[0005] 为克服现有技术中存在的不足，本发明提供了一种采用频率谐振、反相驱赶、智能测控捕杀的实时自测控驱灭蚊器。

[0006] 为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种自测控驱灭蚊器，包括蚊声定位组件、超声驱离组件、吸灭蚊组件、组件控制模块；组件控制模块连接蚊声定位组件、超声驱离组件、吸灭蚊组件，所述蚊声定位组件包括依次连接的音频传感器、运放模块、AD模块；组件控制模块利用蚊声定位组件中的至少两个音频传感器与声源之间的不同直线距离计算声源位置并计算声源的频率、相位，定位声源三维信息，根据距离、频率、相位信息驱动超声驱离组件或吸灭蚊组件工作；当超声驱离组件工作时，由超声驱离组件发出蚊子声源相同频率的同相或反相低频调制超声波信号或低频信号。

[0007] 进一步的，所述蚊声定位组件中的音频传感器设置三个，在一个安装面上呈三角形排列，三个音频传感器接收运动中蚊子翅膀煽动的音频，由带AGC的高速运放模块、AD模块经多路转换器送入组件控制模块，组件控制模块控制带宽控制器，使前置放大器处于当前接收到蚊子翅膀煽动的音频的中心频率点，以提高前置放大器的灵敏度并有效筛选出中心频率信号且最大限度的压制外界噪声；信号经采集放大后，送到多路转换器，在组件控制模块的控制下，以450～550微秒的周期并间隔一个空周期循环扫描开关一个音频信号采集通道，扫描四个通道后再循环，每开启一个通道所放大的音频信号送到AD模块，经过转换的信号送入组件控制模块的CPU。

[0008] 更进一步的，所述音频传感器呈等边三角形排列，边长在13～17cm之间。

[0009] 进一步的，所述组件控制模块为ARM9系统，在ARM9系统中对接收的信号先进行FFT变换，再结合有限冲击数字滤波器和自适应数字滤波组合滤波，以滤除固定的干扰频率或相位的噪声干扰，将有用信号再经过平均加权算法及相干解调、滤波，得出信号数据，通过函数公式计算出当前目标点的相位及频率并存储相应的数据到相应的通道中。

[0010] 进一步的，所述自测控驱灭蚊器还包括移动组件，移动组件在接收到组件控制模块发出的指令后移动，用于接近声源目标，便于扑杀。

[0011] 进一步的，所述电子驱灭蚊器还包括测蚊报警模块，测蚊报警模块连接组件控制模块，在接收到组件控制模块下发的指令后报警。

[0012] 进一步的，所述超声驱离组件为低频调制超声驱离模块或低频发射驱离模块。

[0013] 本发明的有益技术效果是：蚊声定位组件智能测试蚊子的空间距离及三维坐标点，由组件控制模块快速精密智能的对准蚊子，由超声驱离组件进行实时、智能、有效的驱赶或打击；蚊声定位组件能对不同种类、性别、地域的蚊子作出反应，移动组件根据组件控制模块计算的距离智能的接近蚊子，利用吸灭蚊组件正面对准来袭蚊子，达到最佳扑杀效果；测蚊报警模块对室内环境进行侦测后，提示是否有蚊虫存在，可人为控制其开关以决定是否采用声光报警；上述功能保证了本设备智能、高效、快速的驱离或扑杀蚊虫。

附图说明

[0014] 下面结合附图对本发明做进一步说明。

[0015] 图1 为本发明的声源定位示意图；

[0016] 图2 为本发明的声源采集框图。

具体实施方式

[0017] 一种自测控驱灭蚊器，包括蚊声定位组件、超声驱离组件、吸灭蚊组件、组件控制模块；组件控制模块连接蚊声定位组件、超声驱离组件、吸灭蚊组件，所述蚊声定位组件包括依次连接的音频传感器、运放模块、AD模块；组件控制模块利用蚊声定位组件中的至少两个音频传感器与声源之间的不同直线距离计算声源位置并计算声源的频率、相位，定位声源三维信息，根据距离、频率、相位信息驱动超声驱离组件或吸灭蚊组件工作；当超声驱离组件工作时，由超声驱离组件发出蚊子声源相同频率的同相或反相低频调制超声波信号或低频信号。

[0018] 所述超声驱离组件为低频调制超声驱离模块或低频发射驱离模块。

[0019] 所述蚊声定位组件中的音频传感器设置三个，在一个安装面上呈三角形排列，三个音频传感器接收运动中蚊子翅膀煽动的音频，由带AGC的高速运放模块、AD模块经多路转换器送入组件控制模块，组件控制模块控制带宽控制器，使前置放大器处于当前接收到蚊子翅膀煽动的音频的中心频率点，以提高前置放大器的灵敏度并有效筛选出中心频率信号且最大限度的压制外界噪声；信号经采集放大后，送到多路转换器，在组件控制模块的控制下，以450～550微秒的周期并间隔一个空周期循环扫描开关一个音频信号采集通道，扫描四个通道后再循环，每开启一个通道所放大的音频信号送到AD模块，经过转换的信号送入组件控制模块的CPU。

[0020] 所述音频传感器呈等边三角形排列，边长在13～17cm之间。

[0021] 所述组件控制模块为ARM9系统，在ARM9系统中对接收的信号先进行FFT变换，再结合有限冲击数字滤波器和自适应数字滤波组合滤波，以滤除固定的干扰频率或相位的噪声干扰，将有用信号再经过平均加权算法及相干解调、滤波，得出信号数据，通过函数公式计算出当前目标点的相位及频率并存储相应的数据到相应的通道中。

[0022] 所述自测控驱灭蚊器还包括移动组件，移动组件在接收到组件控制模块发出的指令后移动，用于接近声源目标，便于扑杀。

[0023] 所述电子驱灭蚊器还包括测蚊报警模块，测蚊报警模块连接组件控制模块，在接收到组件控制模块下发的指令后报警。

[0024] 声波在空气中以球面波的形式传播，当声源距离音频传感器很远时 (音频传感器之间的距离相对较小), 如图 1 所示, 我们先以机器上的2个音频传感器与声源（来袭蚊虫）之间的不同的直线距离为例描述声源的三维空间位置的定位原理，另外一个音频传感器与以上二个其中之一再与声源组成三维定位出声源蚊虫的空间位置，由这二个参数再综合算出当前蚊虫声源的更精确的三维空间位置值。可以认为来自同一声源的声波以平行波的形式传播到各音频传感器，M1和M2是2个音频传感器,2个距离声源的距离是不同的,因此声波传播的时间也不同，通过波程差K和2个音频传感器之间的基线距离,可以得到声波角公式：

[0025]

[0026] 其中：τ为声源到 2 个音频传感器的时间差，ν为声波在空气中传播的速度。

[0027] 3 个音频传感器呈等腰直角三角形排列, 如图所示, 假设M1 与 M2 之间的距离为 L  , 由这2个音频传感器以及他们之间的距离, 可以获得声源相对于 M1 和 M2 中点的方向，采用同样的方法可以获得声源相对于 M1 和 M3中点的方向，当通过 M1 与 M2 以及 M1 与 M3 间的时延获得 ∠ B1 和 ∠ B2 后 , 可以推导出声源的精确位置以及方位角 ∠T 为：

[0028]

[0029]  机器头部水平转轴与声源的距离为 D , 其公式为

[0030]

[0031]

[0032] ∠T 和 D 表明了声源的位置，实现了机器对来袭蚊虫的当前三维空间定位参数及方向识别，计算出吸灭蚊组件的吸蚊孔对准的方位参数，通过控制电机转动的校正角度参数及速度参数，以期让吸蚊孔的平面与蚊虫的正前方平面处于同一平面，并以合适的速度转动达到最佳效果，当蚊虫接近机器的扑杀空间范围时，使吸蚊捕蚊效果最好，同时超声驱离组件的低频调制超声发射头与吸蚊孔的平面处于同一平面，超声发射头也以同一平面对准蚊虫，当用声频信号或低频调制超声波对其进行驱赶时，从物理原理上可知能使作用于蚊虫的能量最大，即达到了最好的驱赶效果。

[0033] 由于蚊虫在逐渐接近飞行，机器以上述方法重新对蚊虫进行定位，以刷新当前蚊虫的三维空间位置并参照以上的运动策略实时调整电机的运动参数包括角度速度等以期达到整个机器的实时动态运动，来达到最佳的吸蚊捕蚊或驱蚊效果。

[0034] 当声源位于机器整个 360  °的不同区域时, 上述公式会有变化，因此需要将整个平面分为10个区域以对应不同的公式。以最佳方案角度差计算出X轴及Y轴电机转动的矢量方向及步距、转速转动到一方位，以出现最大幅值的音频强度为准，并朝前走一点以不出现更大的音频强度信号时再后退一、二步的运动轨迹为原则，即停下。此时计算当前的信号相位、频率。然后启动负压吸力风扇，此时吸引风扇产生负压并对准了蚊子袭来方向，以最大的力，最好的吸蚊效果捕蚊至机器内部；并且由于超声波发射单元此时可以发出相同频率的蚊子的翅膀声音如300-1200赫兹的低频调制超声波信号（21千赫兹-150千赫兹）。调制部分可以是蚊子当前发出的翅膀煽动的声频同相位或反相位的声频，同分贝或几倍于蚊音的强度的调制超声波，也可以是同相或反相的蚊音（300赫兹-120赫兹的一点）以同强度或数倍于蚊音强度的低频音频以让蚊子与人工干预的声频信号发生谐振或被反相音频波阻挡住，使蚊子不能靠近人或逃离，从而达到驱蚊并报警的目的作用。

[0035] 定位出飞行中的蚊子的声音点方位、距离、相位、频率主要是为了当选用打击驱赶蚊子所用的低频音频或低频调制的超声波，以能适应不同的蚊子种类、性别、不同速度/飞行状态的翅膀煽动的声音，让系统智能、适时的制定出反相、同相、同频的去阻挡或与蚊子飞行状态达到谐振状态且可预见性的、智能化的计算出“打击音频”，在飞行状态的蚊子的空间点的相位、强度准确参数，需考虑由动态的蚊子的点到机器的距离的2倍长度，音频所走的距离的时延并计算出相应的发出的瞬间的相位校正值并发出“打击音频”。超声发射头与传感器紧邻着并在同一平面，传感器与蚊子的空间直线的夹角和“蚊子点”的空间直线并换算成与超声发射头平面的圆心的夹角，然后换算成X轴的步进电机及Y轴步进电机所需的步进方向及参数，控制X或Y电机转到相应的位置，让超声发射头平面转至与蚊子正对的空间位置，即让超声发射头圆面及圆心正对准动态的蚊子，并发出以上所述同频，同相或反相的打击音频（300-1200 Hz音频或21K-150KHz的超声波）。高效、可靠的驱蚊，并可以报警音的方式提醒屋内已有蚊子袭来。

[0036] 尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。