中国报告大厅网讯，随着科技的不断进步，导盲仪行业在2025年迎来新的发展趋势，便携式和高精度成为产品的重要发展方向。其中，超声导盲仪凭借独特的技术优势，为视障人士提供了更可靠的出行辅助。本文将深入探讨一种便携式超声导盲仪的设计与实现，分析其工作原理、性能表现，为相关领域的研究与应用提供参考。

  一、导盲仪探测原理剖析

  导盲仪基于超声信号的独特特性，为视障人士提供周围环境信息。其发射信号采用连续发射线性调频信号，每一个周期内从低频\(f_{L}\)以固定速率扫到高频\(f_{H}\)，扫频周期为\(T\)，扫频速率\(b=(f_{H}-f_{L})/T\)。发射信号表达式为\(S_{r}(t)=A exp \left[j 2 \pi\left(f_{L}+\frac{b}{2} t\right) t\right]\)。当发射波遇到距离为\(R\)的障碍物时，会产生回波\(S_{s}(t)=A \beta(\lambda, R, \theta) S_{r}(t-\tau)\)，其中\(\beta(\lambda, R, \theta)\)表示回波幅度与传感器指向性、传播距离、超声信号波长之间的关系式，回波相对于发射信号有时间延迟\(\tau = 2R/c\)，\(c\)为声速。

  将发射信号与回波信号在时域上相乘，并经过低通滤波后，得到信号\(S_{a}(t)=A^{2} \beta(\lambda, R, \theta) exp \left[-j 2 \pi\left(\frac{2 R b}{c}\right) t\right]\)，该信号频率\(f_{a}=\frac{2 R b}{c}\)，与障碍物距离\(R\)成正比。在实际工程中，采用双向扫频形式，即从低频\(f_{L}\)向上扫至\(f_{H}\)后又向下扫至\(f_{L}\)，这种设置能有效避免扫频信号频率突变对导盲仪硬件储能元件的影响，提升输出音频信号质量。

  二、导盲仪设计与实现

  (一)硬件组成

  导盲仪主要由信号发生、回波放大、滤波等功能模块组成。《2025-2030年全球及中国导盲仪行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，信号发生模块选用具有内核的微处理器，控制 DDS 芯片发出线性扫频信号。DDS 芯片能产生正弦波，具有功耗低、频率分辨率高等特点。微处理器通过向其发送控制字，并使用有源晶振提供时钟，选择倍频时钟及线性扫频，使芯片产生从\(f_{L}\)到\(f_{H}\)的双向交替线性扫频信号。扫频信号经放大及变压器升压后，通过超声换能器发射。发射和接收端选用系列静电超声换能器，其频带较宽，适合发射宽带超声信号。

  (二)信号处理流程

  接收到的回波信号经高通滤波及放大电路后，通过模拟乘法器和原信号相乘。乘法输出经过低通滤波，提取出频率和障碍物距离相关的音频声部分，再经过音频功率放大，提供给耳机。整个系统采用普通锂电池供电，功耗小，锂电池充满电后可使导盲仪连续工作一整天。导盲仪硬件系统安装于约小巧的外壳内，重量左右，便于携带。

  三、导盲仪系统测试和性能分析

  经过实地测试，导盲仪音频输出能量集中的频率与障碍物距离成正比。凭借人耳对声音频率的辨别能力，使用者可通过导盲仪轻易辨别几厘米的距离变化，识别身边障碍物的距离远近及其大致尺寸。

  综上所述，这种便携式超声导盲仪基于超声信号探测原理设计实现。它以直观的音频声形式，为使用者提供周围障碍物信息，具有高距离、角度分辨率。在2025年导盲仪行业朝着便携化和高精度发展的趋势下，该导盲仪可为盲人及视觉障碍者的出行提供极大便利，展现出良好的应用前景。