[發(fā)明專利]基于光纖光柵的聲音震動(dòng)采集裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910311676.1
• 申請(qǐng)日: 2009-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN101718580A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉群;鄭丹瑩;李恩邦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 劉國(guó)威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明光纖光柵，聲振動(dòng)檢測(cè)，具體講涉及基于光纖光柵的聲音震動(dòng)采集裝置。

背景技術(shù)

目前的聲音震動(dòng)采集方法基本為電學(xué)方法，具有代表性的有動(dòng)圈式聲音震動(dòng)采集和電容式聲音震動(dòng)采集。圖1為動(dòng)圈式聲音震動(dòng)采集的原理圖。將金屬膜片與線圈的尾端相連，整個(gè)線圈置于一個(gè)永磁體中。當(dāng)有聲音震動(dòng)時(shí)，金屬膜片產(chǎn)生振動(dòng)，連接在振膜上的線圈(即音圈)就隨著一起振動(dòng)，切割永磁體的磁感線，線圈中就產(chǎn)生了電流信號(hào)。將這個(gè)電流信號(hào)提取出來(lái)，就實(shí)現(xiàn)了聲音震動(dòng)的采集。

其他的聲音震動(dòng)采集方法與此類似，都是將聲音震動(dòng)轉(zhuǎn)換為電學(xué)量(如電壓，電流等)進(jìn)行處理。采用這類方法，當(dāng)外界環(huán)境中有強(qiáng)烈的或復(fù)雜的其他電磁信號(hào)時(shí)，將導(dǎo)致這類方法無(wú)法采集到正確的聲音震動(dòng)。

此外，這類方法由于在采集端有電學(xué)過(guò)程，因此使用中會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。當(dāng)這類方法應(yīng)用于竊聽裝置時(shí)，極易被探測(cè)器發(fā)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在利用光纖光柵將聲音震動(dòng)直接轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)，不引入電學(xué)過(guò)程，以實(shí)現(xiàn)在具有強(qiáng)烈或復(fù)雜外界電磁環(huán)境下實(shí)現(xiàn)聲音震動(dòng)采集的目的，或在隱蔽采集時(shí)不易被探測(cè)器發(fā)現(xiàn)。

為達(dá)到上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)過(guò)第一個(gè)耦合器進(jìn)入傳感用光纖光柵，被傳感用光纖光柵反射的光返回第一個(gè)耦合器并經(jīng)第二個(gè)耦合器進(jìn)入解調(diào)用光纖光柵，解調(diào)用光纖光柵反射的光返回第二個(gè)耦合器成為最終的輸出信號(hào)，傳感用光纖光柵粘貼在固定于圓柱形結(jié)構(gòu)體的振膜上。

所述耦合器是3dB光纖耦合器或光纖環(huán)形器。

傳感用光纖光柵是光纖布拉格光柵，中心波長(zhǎng)1549.5nm，反射率20dB，反射譜寬度0.21nm；解調(diào)用光纖光柵是光纖布拉格光柵，中心波長(zhǎng)1550.7nm，反射率22dB，反射譜寬度0.22nm。

圓柱形結(jié)構(gòu)體是空心圓柱體，尼龍塑料材質(zhì)，一端固定有橡膠膜作為振膜，傳感用光纖光柵粘貼在振膜上。

所述寬帶光源和第一個(gè)耦合器之間、傳感用光纖光柵和第一個(gè)耦合器之間、第一個(gè)耦合器和第二個(gè)耦合器之間、解調(diào)用光纖光柵和第二個(gè)耦合器之間均使用普通單模光纖進(jìn)行連接。

本發(fā)明可帶來(lái)以下技術(shù)效果：由于本發(fā)明利用了光纖光柵在受到外界應(yīng)力時(shí)反射光譜會(huì)發(fā)生變化這一特性，將聲音震動(dòng)直接轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)，無(wú)需電學(xué)過(guò)程介入，因而，本發(fā)明可應(yīng)用于具有復(fù)雜電磁環(huán)境且需要進(jìn)行聲音震動(dòng)采集的領(lǐng)域，如核磁共振儀，戰(zhàn)場(chǎng)，外太空等，且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、聲音采集精確、不易被竊聽的特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常用的動(dòng)圈式聲音震動(dòng)采集方法的原理圖。

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本發(fā)明中涉及到的光信號(hào)處理方法的原理圖。圖中實(shí)線表示傳感用光纖光柵反射光強(qiáng)，虛線表示解調(diào)用光纖光柵反射光強(qiáng)，a部分、b部分分別表示聲音震動(dòng)前后傳感用光纖光柵與解調(diào)用光纖光柵反射光強(qiáng)關(guān)系。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明是一種聲音震動(dòng)采集裝置，通過(guò)光纖光柵對(duì)應(yīng)力的傳感特性，將聲音震動(dòng)直接轉(zhuǎn)換為光學(xué)信號(hào)，無(wú)需電學(xué)過(guò)程介入。該方法應(yīng)用于具有復(fù)雜電磁環(huán)境且需要進(jìn)行聲音震動(dòng)采集的領(lǐng)域，如核磁共振儀，戰(zhàn)場(chǎng)，外太空等。

本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖中各部件之間均使用普通單模光纖進(jìn)行連接。①為寬帶光源，其發(fā)出的光經(jīng)過(guò)②耦合器(也可是光纖環(huán)形器)進(jìn)入④傳感用光纖光柵，被④光纖光柵反射的光通過(guò)②耦合器和③耦合器進(jìn)入⑤解調(diào)用光纖光柵，⑤解調(diào)用光纖光柵反射的光經(jīng)過(guò)③耦合器輸出，即為最終的輸出信號(hào)。⑥為固定有振膜的圓柱形結(jié)構(gòu)體，④傳感用光纖光柵被粘貼在振膜上，當(dāng)有聲音震動(dòng)時(shí)，能夠隨振膜一起震動(dòng)。

各部件說(shuō)明：

①：半導(dǎo)體寬帶光源，輸出帶寬1250nm~1700nm，輸出功率7mW。

②，③：3dB光纖耦合器，也可以為光纖環(huán)形器。

④：光纖布拉格光柵，中心波長(zhǎng)1549.5nm，反射率20dB，反射譜寬度0.21nm。

⑤：光纖布拉格光柵，中心波長(zhǎng)1550.7nm，反射率22dB，反射譜寬度0.22nm。

⑥：空心圓柱體，尼龍塑料材質(zhì)，一端固定有橡膠膜作為振膜，部件④粘貼在振膜上。