导盲器

导盲器是帮助盲人行动的电子装置。它能把环境的有关信息以非视觉的方式提供给盲人。导盲器按提供信息的形式，分听觉式和触觉式两种； 按使用的方式，分头戴式和手持式两种； 按采用的能量形式，分超声、激光、红外和微波等四种。目前，比较成熟的导盲器都是采用超声或激光原理的。其中，超声导盲器更为实用和易于普及，原因是超声波在空气中的传播速度较低，较易提取障碍距离信息，较易形成搜索要求的波束扇面角并且价格也较为低廉。超声导盲器的发展是建立在声呐技术和微电子技术发展的基础上的，研制工作开始于六十年代初期，七十年代进入商品阶段。超声导盲器由换能器（探头），收、发电路（电子盒）和信息输出器（耳机或振动器）组成，如图1所示。结构上，这三部分可以分开也可以合装在一个外壳内。发射换能器受到收、发电路激励后向前方空间辐射超声波。以每秒340m速度传播的超声波遇到障碍物后形成反射回波。回波经接收换能器转换为电信号后再由收、发电路进行处理以获得有关障碍物及其距离的信息。信息输出器以合适的形式 （听觉的或触觉的）把障碍信息提供给盲人。
按工作原理，超声导盲器还可分为两类，即连续调频式和脉冲调幅式。连续调频式导盲器给盲人提供的信息较多，经过较长时间的训练后，盲人能够根据监听声音的音色区分外形有较大差别的障碍物，例如，是一堵墙或是灌木丛。但是，实践证明，过多的信息有时反而使盲人感到困惑和无所适从。实际上，对盲人至关重要的是最近的那些障碍物的距离和方位信息。我国研制、生产的CDM型超声导盲眼镜采用了脉冲调幅原理，设计合理，比较符合国情。CDM型导盲眼镜只给盲人提供最近障碍物的信息并且设置了近距离档，因此，需要的训练时间很短并且可以在闹市区使用。

图1 超声导盲器原理图

单通道的导盲器依靠波束开角对障碍物方位进行测定。使用者需要摇动头部（或腕部）以感知前方障碍的空间分布情况。双通道导盲器则利用人的双耳效应，可以在不摇动头部的情况下感知障碍物的方位。
CDM型超声导盲眼镜的外形表示于图2，主要性能指标列于下表：

探测 水平半功率开角[度] 垂直半功率开角[度] 范围 作用距离档 [m]	±10+5～-35或±20 ～1.5,4m两档
对行人的作用距离[m] 对φ6mm金属棒正入 射时的作用距离[m]	～4 ～2.8
障碍指示方式	不塞入耳道的低功耗峰鸣器 发出脉宽为20ms的音频脉 冲声。障碍愈近，音调愈高， 重复愈快。
电源及耗电	6F22电池(9V)，耗电4ma 可用60小时。

图2 CDM型导盲眼镜外形

实践证明，CDM型导盲眼镜对盲人的行动有较好的辅助作用，保证了盲人的避碰要求，使盲人在行动中比较自信和自在。借助于导盲眼镜的引导，全盲的盲人能够从拾多辆自行车围成的直径约8m的包围圈中找到宽度仅1.2m的缺口并从中走出； 能够找到宽度为0.8m的开着的房门并自由通过； 能够和墙保持一定距离行走并根据缺口计数找到某条胡同口或某幢建筑物。一般，经过几个小时的训练， 盲人就能够掌握导盲眼镜的使用，经过较长时间的使用后，导盲眼镜会成为盲人感官的不可缺少的一部分。有的盲人在街上行走时能区分前方障碍物是静止的或是活动的； 有的盲人能够独自通过拥挤的集市贸易区而不发生碰撞。有些盲人还能在室内找到桌上的热水瓶、茶杯等物品。总的看来，导盲眼镜对各类盲人都有一定的辅助作用。其中，成年后失明的盲人，因对周围环境有所了解，能很快掌握导盲器的使用并效果也最好； 受过盲童学校教育的盲人也能较快地适应。
选用导盲眼镜，除了和选用普通眼镜一样，要选择合适的镜架尺码并根据头型烘弯镜脚外，还应根据盲人走路时头部的习惯下倾角选择合适的垂直开角并根据盲人的身高选择或调整导盲眼镜的近距档距离以抑制地面反射的声音。对于有光感的盲人还应该选用透明的镜片。导盲眼镜能够保证盲人头部和上半身的避碰，但是对于比较低矮的障碍物以及地区的坑坑洼洼是很难发现的。因为它们的反射声和地面反射声差别很小。目前，对于这类低位障碍的最有效探测手段仍是盲人手杖。
除了上述的帮助盲人在活动中发现障碍物并在小范围内对盲人行动进行引导的导盲器外，目前正在研究、开发着另一类能够在大范围内引导盲人行动的导盲系统。在这种系统中有很多个电子信标（一般采用红外）布放在盲人活动的整个区域内。借助于盲人携带的信息接收器或询问装置，盲人可以了解自身所在的位置(例如，某大楼前或某路口)和运动的方向。布设这种系统需要大量的投资，目前尚在试验中。