[實(shí)用新型]基于空分復(fù)用的分布式干涉型光纖麥克風(fēng)陣列裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020256722.0
• 申請日: 2010-07-13
• 公開（公告）號: CN201750549U
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫小菡;潘超;秦川;柏寧豐;樊鶴紅
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04R23/00
• 分類號: H04R23/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種基于空分復(fù)用的分布式干涉型光纖麥克風(fēng)陣列裝置，屬于光纖傳感及傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

傳統(tǒng)的電類麥克風(fēng)，易受電磁干擾，且傳感部件有電流、電壓的存在，這些嚴(yán)重限制它們的應(yīng)用范圍，例如工作時(shí)會產(chǎn)生強(qiáng)電磁場的大型機(jī)電設(shè)備場所(電廠)，存放易燃、易爆氣體的倉庫，以及醫(yī)院里的核磁共振測試間等等。光纖麥克風(fēng)因具有抗電磁干擾，體積小，重量輕，易于構(gòu)成傳感網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量，正成為現(xiàn)在的研究熱點(diǎn)。光纖麥克風(fēng)按照工作原理可以分為三類：強(qiáng)度調(diào)制型、光纖光柵型和干涉型。強(qiáng)度型麥克風(fēng)是基于光纖中傳輸光強(qiáng)被聲波調(diào)制的原理，該型光纖麥克風(fēng)研究開發(fā)較早，主要調(diào)制形式有光纖微彎式、光纖絞合式、受抑全內(nèi)反射式及光柵式等。這種光纖麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)簡單，解調(diào)方法相對容易，但其存在著精度低，受外界干擾大等較嚴(yán)重的缺點(diǎn)。光纖光柵型麥克風(fēng)原理：利用聲波應(yīng)變造成光纖布拉格光柵(FBG)反射譜漂移，將波長信號解調(diào)，提取聲波信號。這種光纖麥克風(fēng)低頻響應(yīng)差，通常用于超聲探測，而且穩(wěn)定性較差。

通常采用波分復(fù)用技術(shù)構(gòu)成的光纖麥克風(fēng)陣列需使用多個(gè)光源和多個(gè)光接收電路，成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，如何降低成本，簡化結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)單光收發(fā)的光纖麥克風(fēng)陣列，成為關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本實(shí)用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于空分復(fù)用的干涉型光纖麥克風(fēng)分布式陣列裝置，采用紅光LED作為光纖麥克風(fēng)的光源，成本低廉，光源驅(qū)動電路簡單，穩(wěn)定性高。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型的基于空分復(fù)用的分布式干涉型光纖麥克風(fēng)陣列裝置，其特征在于該陣列裝置包括紅光LED、隔離器、1X2耦合器、2X1耦合器、光開關(guān)、拾音探頭陣列、第一光電轉(zhuǎn)換電路、第二光電轉(zhuǎn)換電路、光開關(guān)驅(qū)動模塊、信號處理及解復(fù)用模塊；其中，紅光LED、隔離器、1X2耦合器順序串聯(lián)連接，1X2耦合器的第一輸出端接2X1耦合器的第一輸入端，1X2耦合器的第二輸出端通過第一光電轉(zhuǎn)換電路接信號處理及解復(fù)用模塊；拾音探頭陣列、光開關(guān)驅(qū)動模塊通過光開關(guān)與2X1耦合器的第二輸入端相接，2X1耦合器的輸出端通過第二光電轉(zhuǎn)換電路接信號處理及解復(fù)用模塊，信號處理及解復(fù)用模塊的輸出分兩部分，其中一路輸出同步信號接光開關(guān)驅(qū)動模塊，另一路輸出音頻信號。

所述的拾音探頭陣列由一組干涉型光纖麥克風(fēng)的拾音探頭組成，該拾音探頭包括光纖、環(huán)形陶瓷夾具、振動反射膜、金屬透音網(wǎng)罩及金屬外殼；其中，環(huán)形陶瓷夾具的內(nèi)壁與光纖的包層相固定連接，環(huán)形陶瓷夾具的外壁固定在金屬外殼內(nèi)側(cè)，振動反射膜外壁、金屬透音網(wǎng)罩外壁也固定在金屬外殼內(nèi)側(cè)；光纖與振動反射膜相接觸的端面成凹形與振動反射膜的接觸面積相吻合，擴(kuò)大光與振動反射膜的接觸面積。

所述的信號處理及解復(fù)用模塊包括同步信號發(fā)生器、差分模塊、多路信號解復(fù)用模塊；差分模塊的輸入端為差分輸入端口，與第一光電轉(zhuǎn)換電路、第二光電轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，同步信號發(fā)生器的輸出分兩路，一路接多路信號解復(fù)用模塊，另一路同步信號輸出接光開關(guān)驅(qū)動模塊，多路信號解復(fù)用模塊的輸出為音頻信號輸出。

有益效果：

1)采用紅光LED作為光纖麥克風(fēng)的光源，成本低廉，光源驅(qū)動電路簡單，穩(wěn)定性高。

2)采用邁克爾遜干涉儀原理制作拾音探頭，并優(yōu)化了探頭個(gè)組成部分的參數(shù)，靈敏度高，實(shí)用性強(qiáng)。

3)采用差分的方式去除光源抖動對光纖麥克風(fēng)的影響，減小了系統(tǒng)噪聲，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4)利用光開關(guān)，基于采樣原理，實(shí)現(xiàn)多傳感探頭空分復(fù)用，構(gòu)成分布式光纖麥克風(fēng)陣列，與波分復(fù)用相比，不需要采用價(jià)格昂貴的可調(diào)諧激光器或多個(gè)不同波長的激光器，而且只需一路光電探測器即可，成本低廉，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型提出的基于空分復(fù)用的分布式干涉型光纖麥克風(fēng)陣列裝置；

圖2為本實(shí)用新型提出的干涉型拾音探頭結(jié)構(gòu)；

圖3為本實(shí)用新型提出的信號處理及解復(fù)用模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)；

圖4為使用本實(shí)用新型提出的基于空分復(fù)用的干涉型光纖麥克風(fēng)分布式陣列中一路拾音探頭探測到的掌聲信號。

具體實(shí)施方式