5.1 Ý TƯỞNG VỀ THIẾT BỊ SỬ DỤNG SIÊU ÂM DÒ ĐƯỜNG CHO NGƯỜI KHIẾM THỊ NGƯỜI KHIẾM THỊ
Waters, một nhà động vật học tại Đại học Leeds của Anh, đã nảy ra ý tưởng này khi quan sát dơi tìm thức ăn. Cổ họng dơi có thể phát sóng siêu âm rất mạnh, thoát ra ngoài qua miệng và lỗ mũi. Khi gặp phải vật thể, sóng siêu âm liền phản xạ trở lại, tai của dơi nghe được âm thanh phản hồi, nên dơi có thể phán đoán được khoảng cách và kích cỡ to nhỏ của vật thể [3].
Tương tự, nếu ta dùng một cảm biến có khả năng tạo ra sóng siêu âm có tần số khoảng từ 40kHz đến 80Hz vào môi trường xung quanh. Sóng sẽ lan truyền và khi gặp vật cản sẽ phản hồi trở lại [3].
Thu nhận tín hiệu phản hồi này, dựa trên vận tốc lan truyền của sóng âm trong môi trường đã biết, thời gian từ khi phát sóng đến khi nhận sóng phản hồi t, và số lượng sóng phản hồi về, ta sẽ dùng thuật toán xử lý sẽ cho biết khoảng cách và kích thước vật cản. Tín hiệu sau khi xử lý và tính toán sẽ chuyển sang dạng âm thanh nghe được, hay dạng rung động cơ học có thể cảm nhận được để giao tiếp với sử dụng.
Tuy nhiên, với việc xác định vị trí bằng tín hiệu phản hồi, để mô tả được vị trí của vật cản một cách chính xác, thì cần đảm bảo hai điều kiện sau đây:
1. Sóng siêu âm phải truyền thẳng tới mặt phân cách (hướng vuông góc với mặt phân cách) và quay trở về đầu dò theo đường truyền thẳng.
2. Vận tốc truyền âm trong môi trường không đổi trong quá trình truyền.
Vì các cảm biến siêu âm thường có tầm quét và góc mở nhỏ khoảng 300, nên để nhân biết đúng chính xác vị trí vật cản ta sẽ:
Tăng số lượng cảm biến siêu âm, và cần bố trí các cảm biến hợp lý để có độ phân giải ngang chính xác của vật cản. Do tín hiệu sóng của cảm biến phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên tín hiệu trả về bị ảnh hưởng lẫn nhau, nếu việc bố trí cảm biến hợp lí thì có thể giảm được nhược điểm này của cảm biến siêu âm. Giả sử như chúng ta có 2 cảm biến siêu âm được bố trí như sau:
Hình 4.17: Bố trí các cảm biến [3]
Khi đó vị trí của vật cản có thể được xác định dựa vào giao điểm của 2 cung tròn giới hạn tầm đọc của 2 cảm biến.
Hoặc là cho cảm biến xoay quanh trục theo chu kỳ để có góc quét lớn hơn.