專利名稱：基于自混合干涉測(cè)量方法的實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)拾取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及聲光轉(zhuǎn)換、聲振動(dòng)的光學(xué)檢測(cè)辦法，特別涉及一種光學(xué)型實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)拾取裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)拾取產(chǎn)品包括麥克風(fēng)、助聽(tīng)器、對(duì)講系統(tǒng)等，其語(yǔ)音信號(hào)拾取的原理是將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并重新轉(zhuǎn)化為聲音信號(hào)的能量轉(zhuǎn)換器件。以麥克風(fēng)為例說(shuō)明語(yǔ)音信號(hào)拾取產(chǎn)品的原理。目前傳統(tǒng)電學(xué)型麥克風(fēng)一般分為動(dòng) 圈麥克風(fēng)和駐極體麥克風(fēng)。動(dòng)圈麥克風(fēng)是外界聲音通過(guò)空氣使震膜震動(dòng)，然后在震膜上的線圈繞組和環(huán)繞在動(dòng)圈麥頭的磁鐵形成磁力場(chǎng)切割，形成微弱的電流。駐極體麥克風(fēng)的工作原理是同樣是外界聲音通過(guò)空氣使震膜震動(dòng)，從而引起上震膜和下金屬鐵片的距離產(chǎn)生變化，使其電容改變，形成電流阻抗。無(wú)論是何種類型的電學(xué)型麥克風(fēng)均是聲音信號(hào)引起薄膜振動(dòng)并最終轉(zhuǎn)化為可感測(cè)電信號(hào)并還原出原始的聲音信號(hào)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的拾取。但是上述麥克風(fēng)裝置抗電磁干擾能力差、對(duì)環(huán)境要求較高、靈敏度差、頻率響應(yīng)范圍窄。光學(xué)型麥克風(fēng)一般采用光波的強(qiáng)度和相位的檢測(cè)方法，對(duì)薄膜的振動(dòng)情況進(jìn)行檢測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音信號(hào)的拾取，具有抗電磁干擾、優(yōu)異的聲音精度、高靈敏度、大動(dòng)態(tài)范圍、長(zhǎng)壽命，高可靠性，易復(fù)用，可應(yīng)用于高溫高壓、易燃易爆等惡劣環(huán)境等優(yōu)勢(shì)，可充分解決傳統(tǒng)電學(xué)型麥克風(fēng)所存在的主要問(wèn)題。但是，目前的光學(xué)型麥克風(fēng)一般需多光路設(shè)計(jì)或者依賴于光纖等輔助設(shè)施，相對(duì)傳統(tǒng)電學(xué)型麥克風(fēng)往往又存在造價(jià)高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的劣勢(shì)，無(wú)法大范圍取代現(xiàn)存的傳統(tǒng)電學(xué)型麥克風(fēng)。半導(dǎo)體激光器作為光源的激光自混合干涉原理如圖I所示。干涉系統(tǒng)由半導(dǎo)體激光器和外部反射物體組成。反饋光存在的時(shí)候可以通過(guò)改變激光器腔內(nèi)的載流子密度造成激光介質(zhì)折射率發(fā)生變化進(jìn)而調(diào)制激光器本身的頻率和強(qiáng)度，形成了自混合干涉。圖I中半導(dǎo)體激光器長(zhǎng)度為U，它的端面反射系數(shù)分別為T(mén)1和r2，外腔反射系數(shù)為rMLejxt為激光器外腔長(zhǎng)度，n為激光介質(zhì)的折射率。初始的光場(chǎng)為Etl,自混合干涉后的光場(chǎng) E (t)JE(0=r1r2exp{-j47iv~-+(g-y)L0}E0 +
c(I)rx(l -r22 )exp {-j 4tiv nL°+^ +(g-y)L0 }E0
C式(I)中g(shù)為激光腔內(nèi)單位長(zhǎng)度引起的線性增益，Y為激光腔內(nèi)單位長(zhǎng)度的損耗，V為激光的振蕩頻率。由于激光器閾值增益被反饋光調(diào)制，激光輸出功率比例于激光閾值增益，因此，激光的輸出功率被反饋光調(diào)制，輸出的光功率可表示為
權(quán)利要求1.一種基于自混合干涉測(cè)量方法的實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)拾取裝置，其特征是具有 一固定設(shè)置的圓柱殼(I)，在其內(nèi)部形成一封閉腔；一音膜(3),位于圓柱殼封閉腔的橫斷面上，所述音膜(3)是以周邊支撐在定位臺(tái)階(10)上，所述定位臺(tái)階(10)與音膜(3)處在同軸位置上，定位臺(tái)階(10)固定設(shè)置在圓柱殼(I)的內(nèi)側(cè)壁上；以光電探測(cè)器(7)、信號(hào)處理單元(8)、驅(qū)動(dòng)和調(diào)制單元(9)與所述半導(dǎo)體激光器(2)共同構(gòu)成信號(hào)傳感單元；其中，所述半導(dǎo)體激光器(2)用于向音膜(3)發(fā)出光信號(hào)，并接收來(lái)自音膜(3)的反饋光信號(hào)；所述光電探測(cè)器(7)作為光電信號(hào)轉(zhuǎn)換單元；所述驅(qū)動(dòng)和調(diào)制單元(9)通過(guò)改變半導(dǎo)體激光器(2)的注入電流或其它相關(guān)參數(shù)調(diào)制半導(dǎo)體激光器(2)的光源強(qiáng)度、波長(zhǎng)、激光相位或激光偏振態(tài)；所述信號(hào)處理單元(8)接收光電探測(cè)器(7)的輸出信號(hào)，輸出并還原聲音信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于自混合干涉測(cè)量方法的實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)拾取裝置，其特征是所述音膜(3)為表面具有金屬鍍層，并能響應(yīng)外界聲音信號(hào)的薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于自混合干涉測(cè)量方法的實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)拾取裝置，其特征是在所述半導(dǎo)體激光器(2)的前端設(shè)置透鏡或透鏡組(6)，以所述透鏡或透鏡組(6)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體激光器(2)出射光強(qiáng)和所獲得的反饋光光強(qiáng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于自混合干涉測(cè)量方法的實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)拾取裝置，其特征是所述半導(dǎo)體激光器(2)為F-P激光器、DFB激光器或VCSEL激光器。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于自混合干涉測(cè)量方法的實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)拾取裝置，其特征是在所述圓柱殼(I)上，處在音膜(3)所在的一端設(shè)置有聲音導(dǎo)入孔(5)，所述聲音導(dǎo)入孔(5)、音膜(3)與所述信號(hào)傳感單元中半導(dǎo)體激光器(2)的光軸處在同軸位置上，作為聲音通道的聲音導(dǎo)入孔(5)的幾何尺寸可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于自混合干涉測(cè)量方法的實(shí)時(shí)語(yǔ)音信號(hào)拾取裝置，其特征是具有一圓柱殼，在其內(nèi)部形成一封閉腔，圓柱殼與被測(cè)物體固定連接；一音膜，位于圓柱殼封閉腔的橫斷面上并以周邊支撐在與圓柱殼的內(nèi)側(cè)壁連接的定位臺(tái)階上；一半導(dǎo)體激光器，是以剛性支架固定設(shè)置在圓柱殼封閉腔內(nèi)，與音膜在同軸位置上；半導(dǎo)體激光器用于向音膜發(fā)出光信號(hào)，并接收來(lái)自音膜的反饋光信號(hào)；以光電探測(cè)器作為光電信號(hào)轉(zhuǎn)換單元；以信號(hào)處理單元接收光電探測(cè)器的輸出信號(hào)，并輸出聲音檢測(cè)信號(hào)。本實(shí)用新型利用半導(dǎo)體激光自混合效應(yīng)感測(cè)聲音信號(hào)，避免了電磁干擾，能夠高靈敏度、高精度、大響應(yīng)范圍拾取外界聲音信號(hào)。
文檔編號(hào)H04R23/02GK202385275SQ20112051395
公開(kāi)日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者俞本立, 呂亮, 張道信, 曹志剛, 朱軍, 杜正婷, 楊竟宇, 翟龍華, 趙云鶴 申請(qǐng)人:安徽大學(xué)