專利名稱：具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及傳聲器技術領域，尤其涉及一種具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器。
背景技術：
傳聲器，是將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件。光纖傳聲器具有靈敏度高、動態(tài)范圍大、不受電磁干擾、兼具傳感與光信息傳輸于一身等優(yōu)點，并且光纖傳聲器結(jié)合現(xiàn)有的光纖通訊技術易于組建陣列和實現(xiàn)復用，因此，光纖傳聲器受到廣泛關注。光纖激光傳聲器是一種比較典型的光纖傳聲器，通過把光纖激光器封裝成對聲音敏感的結(jié)構(gòu)并利用光纖激光器輸出波長隨聲壓變化的特點，光纖激光傳聲器可以實現(xiàn)對聲信號高靈敏度的測量。專利申請201010111340. 3公開了一種光纖激光麥克風，采用彈性膜片作為敏感元件，將聲壓轉(zhuǎn)換為光纖激光器波長的變化，并且具有很高的靈敏度。但是，在某些應用場合，光纖傳聲器為了獲得更好的聲音效果，往往需要對某些頻率的聲信號進行過濾。特別是人的發(fā)聲頻率在大約85Hz到2000Hz的范圍內(nèi)，需要對低頻的次聲干擾信號及高頻干擾聲信號進行濾除。此外，由于高靈敏度光纖傳聲器解調(diào)系統(tǒng)受運算能力的限制， 并不能對頻率較高或較低的聲信號進行高保真的采集，因此通過在解調(diào)端增加濾波電路的方法并不能有效解濾除干擾聲信號。因此，如何優(yōu)化光纖傳聲器結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)聲濾波功能是光纖傳聲器進行大范圍應用必須解決的重要技術問題。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器， 以在光纖傳聲器結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)聲濾波功能，濾除應用頻段外聲信號的干擾。( 二)技術方案為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的一種具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，該光纖傳聲器包括筒10，作為該光纖傳聲器的主體；安裝于筒10內(nèi)的膜片20，用于在兩側(cè)存在聲壓差時發(fā)生形變；分別安裝在膜片20兩側(cè)的第一隔板30和第二隔板40，分別用于過濾不同頻段的高頻聲信號，從而在一定頻率范圍內(nèi)使膜片20兩側(cè)存在聲壓差；安裝在筒10中軸線上并且與膜片20連接的傳感光纖50，用于感知膜片20的形變；開于筒10兩端的側(cè)壁上的第一透聲孔60和第二透聲孔61，用于使聲波進入筒內(nèi)；開于隔板30上的第一濾波孔31及開于隔板40上的第二濾波孔41，用于使隔板 30具有過濾高頻聲波的功能；以及
開于筒10兩端的第一尾纖孔70和第二尾纖孔71，用于引出并固定傳感光纖50的尾纖。上述方案中，所述第一濾波孔31的直徑和長度能夠根據(jù)實際需要改變，以改變聲濾波頻率的下限。上述方案中，所述第二濾波孔41的直徑和長度能夠根據(jù)實際需要改變，以改變聲濾波頻率的上限。上述方案中，所述傳感光纖50與膜片20的連接方式為用膠粘接或熔接。上述方案中，所述膜片20為彈性敏感元件，并采用固支的方式安裝，當膜片兩側(cè)存在聲壓差時，膜片能夠隨聲壓差發(fā)生形變。 上述方案中，所述傳感光纖50為光纖布拉格光柵FBG、布拉格反射型DBR光纖激光器或分布反饋型DFB光纖激光器。上述方案中，所述第一隔板30與筒10的筒壁以及膜片20構(gòu)成一個空腔，第一隔板30上進一步開有第一濾波孔31，從而形成一個亥姆霍茲腔結(jié)構(gòu)，利用亥姆霍茲腔結(jié)構(gòu)的低通聲濾波的特性，實現(xiàn)對高頻聲信號的濾除。上述方案中，所述第二隔板40與筒10的筒壁以及膜片20也形成一個亥姆霍茲腔結(jié)構(gòu)，由于第一濾波孔31與第二濾波孔41的尺寸不同，膜片20兩側(cè)的濾波頻率范圍有所不同。(三)有益效果從上述技術方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、結(jié)構(gòu)簡單。本發(fā)明提供的光纖傳聲器采用彈性膜片作為敏感元件，結(jié)構(gòu)簡單，易于保證工藝。2、具有帶通聲濾波功能。本發(fā)明提供的光纖傳聲器通過兩個濾波孔使彈性膜片兩側(cè)只在特定的頻率范圍內(nèi)存在聲壓差，從而使光纖傳聲器只對特定頻率的聲信號敏感，實現(xiàn)了帶通濾波功能。


圖1為依照本發(fā)明第一個實施例提供的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器的結(jié)構(gòu)裝示意圖；圖2為依照本發(fā)明第二個實施例提供的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器的結(jié)構(gòu)裝示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明提供的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，包括筒10，作為該光纖傳聲器的主體；安裝于筒10內(nèi)的膜片20，用于在兩側(cè)存在聲壓差時發(fā)生形變；分別安裝在膜片 20兩側(cè)的第一隔板30和第二隔板40，分別用于過濾不同頻段的高頻聲信號，從而在一定頻率范圍內(nèi)使膜片20兩側(cè)存在聲壓差；安裝在筒10中軸線上并且與膜片20連接的傳感光纖 50，用于感知膜片20的形變；開于筒10兩端的側(cè)壁上的第一透聲孔60和第二透聲孔61，
4用于使聲波進入筒內(nèi)；開于隔板30上的第一濾波孔31及開于隔板40上的第二濾波孔41， 用于使隔板30具有過濾高頻聲波的功能；以及開于筒10兩端的第一尾纖孔70和第二尾纖孔71，用于引出并固定傳感光纖50的尾纖。其中，所述第一濾波孔31的直徑和長度能夠根據(jù)實際需要改變，以改變聲濾波頻率的下限。所述第二濾波孔41的直徑和長度能夠根據(jù)實際需要改變，以改變聲濾波頻率的上限。實施例一如圖1所示，圖1為依照本發(fā)明第一個實施例提供的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器的結(jié)構(gòu)裝示意圖。該具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器包括筒10，作為該具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器的主體；安裝于筒10內(nèi)的膜片20，用于在兩側(cè)存在聲壓差時發(fā)生形變；分別安裝在膜片兩邊的第一隔板30和第二隔板40，分別用于過濾不同頻段的高頻聲信號，從而在一定頻率范圍內(nèi)使膜片20兩側(cè)存在聲壓差，第一隔板30和第二隔板40的聲濾波功能分別通過第一濾波孔31以及第二濾波孔41實現(xiàn)；安裝在筒10中軸線上并且與膜片20連接的傳感光纖50，用于感知膜片20的形變，傳感光纖50與膜片20的連接方式一般為用膠粘接或熔接。筒10 —般為硬質(zhì)材料的圓柱形同，并且筒壁較厚，從而保證聲音不能通過筒壁進入筒內(nèi)部。筒10的兩側(cè)開有第一透聲孔60和第二透聲孔61，聲波可以從筒10的兩側(cè)進入筒內(nèi)。筒10中部裝有膜片20，作為傳聲器的聲敏感元件。膜片20—般為彈性敏感元件，并采用固支的方式安裝，當膜片兩側(cè)存在聲壓差時，膜片能夠隨聲壓差發(fā)生形變。傳感光纖50 一般為光纖布拉格光柵(FBG)或布拉格反射型(DBR)光纖激光器或分布反饋型(DFB)光纖激光器。為使膜片兩側(cè)在特定的頻率范圍內(nèi)存在聲壓差，在膜片兩邊分別安裝第一隔板30 和第二隔板40，從而構(gòu)成聲濾波結(jié)構(gòu)。以第一隔板30為例，該第一隔板30與筒10的筒壁以及膜片20構(gòu)成一個空腔，由于第一隔板30上進一步開有第一濾波孔31，從而形成了亥姆霍茲腔結(jié)構(gòu)，利用亥姆霍茲腔結(jié)構(gòu)低通聲濾波的特性，可以實現(xiàn)對高頻聲信號的濾除。同樣，第二隔板40與筒10的筒壁以及膜片20也形成一個亥姆霍茲腔結(jié)構(gòu)，由于第一濾波孔 31與第二濾波孔41的尺寸不同，膜片20兩側(cè)的濾波頻率范圍有所不同。對于低頻聲信號， 由于膜片20兩側(cè)都沒有濾除，因此膜片20兩側(cè)的聲壓大小相同，膜片20兩側(cè)不存在聲壓差；對于高頻聲信號，由于膜片20兩側(cè)都進行了濾除，因此膜片20兩側(cè)都沒有聲壓，膜片 20兩側(cè)不存在聲壓差；對于中頻特定頻率范圍內(nèi)的聲信號，由于膜片20兩側(cè)濾波頻率范圍不同，導致膜片20 —側(cè)的聲信號被濾除，而另一側(cè)的聲信號沒有被濾除，從而膜片20兩側(cè)存在聲壓差，膜片20在聲壓差作用下產(chǎn)生形變，從而將信號傳遞給與膜片20連接的傳感光纖50。通過對傳感光纖50輸出的光信號進行解調(diào)(比較典型的如波長解調(diào)方法)，可以將聲音信號進行采集、傳輸或還原。實施例二如圖2所示，圖2為依照本發(fā)明第二個實施例提供的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器的結(jié)構(gòu)裝示意圖。該具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器包括筒10，作為該具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器的主體；安裝于筒10內(nèi)的膜片20，用于在兩側(cè)存在聲壓差時發(fā)生形變；分別安裝在膜片兩邊的第一隔板30和第二隔板40，分別用于過濾不同頻段的高頻
5聲信號，從而在一定頻率范圍內(nèi)使膜片20兩側(cè)存在聲壓差。在此實施例中，第一隔板30和第二隔板40都利用筒10的側(cè)壁，從而進一步簡化了結(jié)構(gòu)；安裝在筒10中軸線上并且與膜片20連接的傳感光纖50，用于感知膜片20的形變；在隔板30上進一步開有第一濾波孔31， 使隔板30具有過濾高頻聲波的功能，在隔板40上進一步開有第二濾波孔41，使隔板40具有過濾高頻聲波的功能。在筒10的兩端進一步開有第一尾纖孔70和第二尾纖孔71，用于引出并固定傳感光纖50的尾纖。本發(fā)明第二個實施例提供的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器的工作原理為當有聲音時，只有第一特定頻率范圍的聲波可以穿過第一濾波孔31，同樣，也只有第二特定頻率范圍的聲波可以穿過第二濾波孔41，因此，只有在第一特定頻率范圍和第二特定頻率范圍差集的頻率范圍內(nèi)，膜片20兩側(cè)存在聲壓差，傳聲器對聲信號有響應。膜片20在該響應下產(chǎn)生形變，從而將感測的聲信號傳遞給與膜片20連接的傳感光纖50。通過對傳感光纖50輸出的光信號進行解調(diào)(比較典型的如波長解調(diào)方法)，可以將聲音信號進行采集、傳輸或還原。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，其特征在于，該光纖傳聲器包括 筒(10)，作為該光纖傳聲器的主體；安裝于筒(10)內(nèi)的膜片(20)，用于在兩側(cè)存在聲壓差時發(fā)生形變； 分別安裝在膜片00)兩側(cè)的第一隔板(30)和第二隔板(40)，分別用于過濾不同頻段的高頻聲信號，從而在一定頻率范圍內(nèi)使膜片00)兩側(cè)存在聲壓差；安裝在筒(10)中軸線上并且與膜片00)連接的傳感光纖(50)，用于感知膜片00)的形變；開于筒(10)兩端的側(cè)壁上的第一透聲孔(60)和第二透聲孔(61)，用于使聲波進入筒內(nèi)；開于隔板(30)上的第一濾波孔(31)及開于隔板00)上的第二濾波孔(41)，用于使隔板(30)具有過濾高頻聲波的功能；以及開于筒(10)兩端的第一尾纖孔(70)和第二尾纖孔(71)，用于引出并固定傳感光纖 (50)的尾纖。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，其特征在于，所述第一濾波孔(31)的直徑和長度能夠根據(jù)實際需要改變，以改變聲濾波頻率的下限。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，其特征在于，所述第二濾波孔Gl)的直徑和長度能夠根據(jù)實際需要改變，以改變聲濾波頻率的上限。
4.根據(jù)權利要求1所述的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，其特征在于，所述傳感光纖(50)與膜片00)的連接方式為用膠粘接或熔接。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，其特征在于，所述膜片 (20)為彈性敏感元件，并采用固支的方式安裝，當膜片兩側(cè)存在聲壓差時，膜片能夠隨聲壓差發(fā)生形變。
6.根據(jù)權利要求1所述的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，其特征在于，所述傳感光纖(50)為光纖布拉格光柵FBG、布拉格反射型DBR光纖激光器或分布反饋型DFB光纖激光器。
7.根據(jù)權利要求1所述的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，其特征在于，所述第一隔板(30)與筒(10)的筒壁以及膜片O0)構(gòu)成一個空腔，第一隔板(30)上進一步開有第一濾波孔(31)，從而形成一個亥姆霍茲腔結(jié)構(gòu)，利用亥姆霍茲腔結(jié)構(gòu)的低通聲濾波的特性， 實現(xiàn)對高頻聲信號的濾除。
8.根據(jù)權利要求7所述的具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，其特征在于，所述第二隔板GO)與筒(10)的筒壁以及膜片00)也形成一個亥姆霍茲腔結(jié)構(gòu)，由于第一濾波孔 (31)與第二濾波孔Gl)的尺寸不同，膜片00)兩側(cè)的濾波頻率范圍有所不同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有帶通聲濾波功能的光纖傳聲器，包括筒，作為該光纖傳聲器的主體；安裝于筒內(nèi)的膜片，用于在兩側(cè)存在聲壓差時發(fā)生形變；分別安裝在膜片兩側(cè)的第一隔板和第二隔板，分別用于過濾不同頻段的高頻聲信號，使膜片兩側(cè)存在聲壓差；安裝在筒中軸線上并且與膜片連接的傳感光纖，用于感知膜片的形變；開于筒兩端的側(cè)壁上的第一透聲孔和第二透聲孔，用于使聲波進入筒內(nèi)；開于隔板上的第一濾波孔及開于隔板上的第二濾波孔，用于使隔板具有過濾高頻聲波的功能；以及開于筒兩端的第一尾纖孔和第二尾纖孔，用于引出并固定傳感光纖的尾纖。本發(fā)明使光纖傳聲器只對特定頻率的聲信號敏感，實現(xiàn)了帶通濾波功能。
文檔編號H04R23/00GK102196349SQ20111006771
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月21日 優(yōu)先權日2011年3月21日
發(fā)明者劉育梁, 張發(fā)祥, 張文濤, 李芳 申請人:中國科學院半導體研究所