微型次声波发生器的制作方法

1.本发明涉及电路、电机和次声技术领域，特别是一种微型次声波发生器。


背景技术：

2.次声是低于人耳低音听觉范围20hz以下的波，次声波可以用于医疗领域，例如，美国chi公司研制的次声波8tm及次声波8000治疗仪，可 随机发出低于90db次声波，并被美国fda认可，具有改善微循环、增免疫力、消 炎,止痛,及镇静安眠等多种功效,在临床上得广泛应用。再例如，用次声波段与脑电波接近的α波和音乐一起产生α波音乐声场，对应提供记忆力，改善睡眠等都有显著效果。随着科学界对次声波研究的不断深入，次声波具有的传播距离远、穿透能力强、不受电磁环境干扰等优点逐渐被人们发现，在工业生产、医疗卫生、环境监测和军事政治等方面的应用也日益引起人们的重视。
3.步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移的机电执行元件，在每输入一个电脉冲时，它便旋转过一个固定的角度。步进电动机的角位移量与输入脉冲数成正比，即其转速与脉冲频率和步距角相关。控制输入脉冲频率和数量、及电机各相绕组的接通顺序，可以控制电机单角位移速度和旋转方向。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。此外，步进电机开环控制系统具有结构简单、稳定、可靠、控制方便、成本低廉单优点。
4.现有扬声器和其它方式产生次声方法的缺陷是，次声产生装置体积大，换能效率低，无法将其小型化。特别是，将次声用于医疗领域，已有的实验室次声波发生装置存在结构大，使用笨重，结构复杂，造价高的问题，不宜用于临床操作。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本发明提供一种微型次声波发生器。所述微型次声波发生器包括：蓝牙模组、mcu、步进电机次声波发生装置：所述蓝牙模组，用于与智能设备进行数据通信；所述mcu，用于控制所述步进电机次声波发生装置的步进电机换向和旋转一定角度，提供输入输出接口；所述步进电机次声波发生装置，用于产生次声波。
6.优选地，所述步进电机次声波发生装置包括：微型步进电机、套筒、丝杆、活塞、套筒上顶盖、套筒下顶盖和气孔：所述微型步进电机，用于在换向控制信号和角位移脉冲信号控制下，往顺时针或反时针旋转一定角度；所述套筒，用于安装活塞、所述微型步进电机、丝杆等，其两端有顶盖，顶盖上开小孔；所述丝杆，用于将所述步进电机旋转变换成所述活塞沿套筒内壁的直线运动；所述活塞，用于在步进电机驱动下，沿套筒内壁直线往复运动，推动空气往套筒顶
端流出或吸入，产生次声波；所述套筒上顶盖，用于封闭套筒顶端；所述套筒下顶盖，用于封闭套筒底端，安装所述步进电机和丝杆；所述气孔，用于方便空气流出或吸入套筒。
7.根据本发明的一个方面，所述步进电机次声波发生装置，是由所述步进电机旋转，带动所述丝杆上的活塞沿套筒做直线往复运动，从而推动套筒内空气流出和吸入，产生次声波。
8.优选地，所述活塞与所述套筒内壁紧配合，防止活塞运动时，空气向其运动反方向泄露。
9.优选地，所述次声装置在次声波振幅为零时，所述活塞停止在套筒的中点。
10.进一步，在所述次声波周期内，所述步进电机带动所述活塞从中点往外运动到离套筒顶面最远点；所述活塞从所述最远点再往回运动经过中点，继续运动到离套筒底部最近点；所述活塞再从所述最近点返回到中点，完成一个周期振动，所述空气被推送出或吸入所述套筒，产生一个周期次声波。
11.进一步，所述步进电机带动所述活塞往所述套筒顶部做直线运动，到达最远点，将上半筒空气推出，产生[0,] 区间次声波；所述步进电机带动所述活塞往回做直线运动，回到中点，往上半筒吸入空气，产生[,]区间次声波；所述步进电机带动所述活塞越过中点继续向套筒底部移动到最远点，继续吸入空气，产生[,] 区间次声波；所述步进电机带动所述活塞返回中点，往外挤出空气，产生[,]区间次声波。
[0012]
根据本发明的另一方面，所述步进电机次声波发生装置所产生的次声波频率由所述活塞运动的换向时间间隔决定。
[0013]
进一步，所述步进电机次声波发生装置所产生的次声波频率由所述步进电机旋转的换向时间间隔决定。
[0014]
进一步，产生一个周期次声波时间长度为，[,]启动，所述步进电机在 点换向，在[,]期间直线运动，所述步进电机再到点换向，在[,]期间直线运动，所述步进电机再到时间点回到中点，产生一个完整周期次声波。
[0015]
进一步，所产生的次声波频率由如下公式计算：
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（1）进一步，改变所述步进电机换向时间间隔，所述步进电机次声波发生装置产生的次声频率也随着改变。
[0016]
根据本发明的再一方面，所述步进电机次声波发生装置的振动幅度，由所述活塞做直线运动的最大移动距离控制，最大移动距离越大，振动幅度越大，振动能量越强。
[0017]
进一步，通过控制所述步进电机在一个次声波周期内的旋转角度大小，控制所述活塞的直线运动最大行程，从而控制所述步进电机次声波发生装置所产生的次声强度。
[0018]
进一步，在所述次声波周期内增大所述步进电机的角位移控制脉冲数，可以控制
所述步进电机的最大旋转角度，从而让所述步进电机次声波发生装置产生更强的次声波。
[0019]
进一步，所述步进电机旋转角度由下式计算：
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（2）是步进电机单位脉冲旋转偏角。
[0020]
进一步，取，为期间最大脉冲数，得到所述步进电机的最大角位移。
[0021]
优选地，改变所述套筒顶部开孔大小和孔径，可以控制所述步进电机次声波发生装置所产生的次声强度。
[0022]
根据本发明的再一方面，所述步mcu生成换向控制信号和角位移控制脉冲，控制所述步进电机次声波发生装置的步进电机换向和在时间周期内旋转一定角度。
[0023]
进一步，mcu通过改变换向时间间隔，一个周期次声波频率为，和改变所述角位移控制脉冲频率，灵活地控制所述次声波发生装置输出的次声波频率和强度。
[0024]
本发明的上述技术方案的有益效果如下：本发明提出一种微型次声波发生器，由步进电机带动所述步进电机次声波发生装置中的活塞运动产生次声波。与现有其它技术与装置相比，所述微型次声波发生器具有体积小，结构简单的优点。可以通过控制所述步进电机换向时间间隔及其控制脉冲频率，方便地控制所产生次声波的频率和强度。特别是，可以将所述微型次声波发生器做成耳机喇叭大小，放入耳机中。所述微型次声波发生器在医疗领域和许多科学领域具有重要应用价值。
附图说明
[0025]
图1是本发明优先实施例的微型次声波发生器结构原理；图2是本发明优先实施例的步进电机次声波发生装置产生次声波原理；图3是本发明优先实施例的微型次声波发生装置控制流程。
具体实施方式
[0026]
现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本原理、基本结构和基本功能，因此其仅显示与本发明有关的构成。
[0027]
本领域的一般技术人员可能会意识到本发明的一些变体以及等同替代，但这些变体和等同替代不应理解为超出了本发明的保护范围。
[0028]
图1是本发明优先实施例的微型次声波发生器结构原理。如图1所示，所述微型次声波发生器包括：蓝牙模组1、mcu 2、步进电机次声波发生装置3：蓝牙模组1，用于与智能设备进行数据通信，接收由智能设备给所述微型次声波发生器设置的次声频率和强度参数，开关机信号；mcu2，根据所收到的次声频率和强度参数，计算出换向控制信号时间间隔，根据强度参数计算相应的角位移脉冲频率，控制所述步进电机次声波发生装置3的步进电机换向和旋转一定角度。mcu 2提供输入输出接口；步进电机次声波发生装置3，在所述步进电机带动其活塞运动下，产生次声波。本发明实时例，3的步进电机每收到2发出的一个控制
脉冲后，旋转一个固定角度，在时间间隔内，累计旋转角度，是脉冲数，是所述步进电机固有参数；收到2发出的换向指令后，控制所述步进电机旋转换向，所述步进电机带动所述步进电机次声波发生装置3的活塞，作往复直线运动，从而推动空气从套筒中挤出或吸入产生次声波。显然，在固定时间间隔内，提供角位移控制脉冲频率，可以增加累计旋转角度，从而带动活塞在时间间隔内的最大位移量，增加所述产生次声波强度。另外，时间间隔越短，所产生的次声波频率越高，其输出频率。
[0029]
图2是本发明优先实施例的步进电机次声波发生装置产生次声波原理。如图2所示，所述步进电机次声波发生装置包括：微型步进电机21、套筒22、丝杆23、活塞24、套筒上顶盖25、套筒下顶盖27和气孔16：微型步进电机21，在所述mcu 2提供的换向控制信号和角位移脉冲信号控制下，往顺时针或反时针旋转一定角度；安装在套筒22内的丝杆23随所述21旋转，带动活塞24做直线运动；21顺时针旋转时，24沿22内壁往顶盖方向移动，而当21逆时针旋转时，24沿22内壁往底盖方向移动；24在22内往复移动，将推动空气往套筒顶端流出或吸入，产生次声波；25和27为套筒两端盖板，用于封闭套筒，27还具有安装21和支撑23的作用；26为气流孔，其开孔多少和大小可以控制气流强度，从而控制所产生次声波强度。为了防止活塞23在22内运动时，空气向其运动反方向泄露，23与22要紧配合。在没有次声波输出时，活塞23停在套筒的中点。工作时，先由21带动23所述套筒顶部方向做直线运动，到达最远点，将上半筒空气推出，产生[0,] 区间次声波；收到换向控制信号后，21换向带动23往回做直线运动，回到中点，往上半筒吸入空气，产生[,]区间次声波；23越过中点继续向套筒底部移动到最远点，继续吸入空气，产生[,] 区间次声波；再次收到换向信号，21换向带动23返回中点，往外挤出空气，产生[,]区间次声波。
[0030]
图3是本发明优先实施例的微型次声波发生装置控制流程。图3的工作流程如下：s11：mcu 2收到由蓝牙模组1接收的，所述智能设备设置的次声波频率和强度参数；s12：根据计算（换向控制间隔）；再根据计算时间间隔的控制脉冲数，用来控制步进电机在指定频率和强度下的角位移，设置；s13：电机逆时针旋转将活塞23移到离套筒底最近点，；s14：控制脉冲控制步进电机往顺时针旋转，；s15：判断控制脉冲数，即旋转步进角，，满足（还未到达最远点）返回s14；不满足（到达最远点），进入s16；s16：电机旋转换向，；
s17：控制脉冲控制步进电机往逆时针旋转，；s18：判断，满足返回s17；不满足（到达反方向最远点）；s19：，进入s20；s20：是否结束，不结束（继续产生下一个次声波），返回s14；结束，进入s21；s21：电机往顺时针旋转角度，返回中点，活塞23回原点；s22：结束。
[0031]
以上述本发明的实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

技术特征：
1.一种微型次声波发生器，其特征在于，所述装置包括：蓝牙模组、mcu、步进电机次声波发生装置：所述蓝牙模组，用于与智能控制设备进行数据通信；所述mcu，用于控制所述步进电机次声波发生装置旋转与换向，提供输入输出接口；所述步进电机次声波发生装置，用于产生次声波。2.根据权利要求1所述微型次声波发生器，其特征在于，所述步进电机次声波发生装置，是由所述步进电机旋转，带动所述丝杆上活塞在套筒内做直线运动，从而推动所述套筒内空气挤出或吸入产生次声波。3.根据权利要求1所述微型次声波发生器，其特征在于，所述步进电机在换向控制信号和角位移脉冲控制信号控制下，完成旋转换向和旋转一定角度。4.根据权利要求1所述微型次声波发生器，其特征在于，所述步进电机带动活塞往外做直线运动，到达最远点，产生[0,] 区间次声波；所述步进电机带动活塞往回做直线运动，回到中点，产生[,]区间次声波；所述步进电机带动活塞越过中点继续往套筒底部移动到最远点，产生[,] 区间次声波；所述步进电机带动活塞返回中点，产生[,]区间次声波。5.根据权利要求1所述微型次声波发生器，其特征在于，所述装置所产生的次声波频率由所述步进电机旋转换向时间间隔决定，换向时间间隔越短，所产生的次声波频率越高。6.根据权利要求1所述微型次声波发生器，其特征在于，所述装置所产生次声波幅度，由所述活塞在所述换向时间间隔内，所移动的最大距离控制，移动距离越大，振动幅度越大，辐射能量越强，通过控制所述步进电机在一个次声波周期内的旋转角度大小，可以控制所述活塞的最大直线移动行程，从而所述微型次声波发生器产生的次声强度。

技术总结
本发明公开一种微型次声波发生器，其特征在于，所述装置包括：蓝牙模组、MCU、步进电机次声波发生装置。通过改变所述步进电机控制脉冲频率或所述步进电机次声波发生装置所述活塞行进最远点距离，及控制所述气流孔径与开孔数，控制所述装置所产生的次声波强度；通过改变步进电机换向时间间隔，改变所产生的次声波频率。所述微型次声波发生器，具有工作原理简单、结构简单、制作方便、体积小、结构紧凑的优点。点。点。


技术研发人员：秦绮玲 刘亚平 周琦
受保护的技术使用者：苏州赫米兹健康科技有限公司
技术研发日：2021.11.11
技术公布日：2022/3/8