[發明專利]基于激光多普勒干涉的語音檢測系統

無效

• 申請號: 201110459308.9
• 申請日: 2011-12-31
• 公開（公告）號: CN102564563A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 曾華林;周燕;何軍;李麗艷;張勤
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G10L11/02
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及光學行業音頻檢測技術領域，尤其涉及一種基于激光多普勒干涉的語音檢測系統。

背景技術

激光多普勒語音檢測技術源于傳統的激光多普勒測振技術。激光多普勒測振技術可分為零差干涉測量和外差干涉測量兩種方法。零差干涉法采用邁克爾遜干涉儀結構，光路結構簡單，但極易受環境擾動影響，不適用于實際工作場合；外差干涉法一般采用馬赫-曾德爾(M-Z)干涉儀結構或雙頻激光器結構，該方法可以有效地避免環境擾動帶來的影響，提高系統的抗干擾能力。

對應外差干涉法的外差解調技術分為頻率調制解調技術、相位調制解調技術和鎖相解調技術。鎖相解調技術普遍用于已加載調制信號的發射信號，因其可以極大的提高系統信噪比而得到廣泛應用。現有技術的鎖相解調方法如圖1所示，其中有除法器，如果除數為零，則該方法不可能在繼續運行。

在實際應用場景中，由于語音引起的振動信號很低，甚至遠遠低于環境擾動信號，采用頻率解調技術和相位解調技術對其進行解調后的語音信號信噪比很低，而現有的鎖相解調技術并不能夠應用于語音檢測當中。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為解決上述的技術問題，本發明提供了一種基于激光多普勒干涉的語音檢測系統，以提高解調后語音信號的信噪比。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種語音檢測系統。該語音檢測系統包括：激光器，用于產生激光；M_Z干涉模塊，包括分光單元、信號光光路、參考光光路和干涉單元，其中：分光單元，用于將激光分為信號光和參考光；信號光光路，位于信號光的光路后端，用于利用由語音引起的待測目標的振動信號調制信號光；參考光光路，位于參考光的光路后端，用于利用由聲光調制驅動信號驅動的聲光介質周期性形變調制參考光；干涉單元，位于參考光光路和信號光光路共同的光路后端，用于使經過待測目標振動調制的信號光與經過聲光介質調制的參考光進行干涉，產生干涉光信號；接收模塊，用于將干涉光信號轉換為相應的光電信號，并將該光電信號進行放大和模數轉換；解調模塊，用于利用聲光調制驅動信號對模數轉換后的光電數字信號進行正交鎖相解調，還原出語音。

(三)有益效果

本發明基于多普勒干涉的語音檢測系統通過聲光調制來實現光學頻率調制，從而將待測語音信號與低頻環境擾動信號相分離，進而通過正交鎖相解調法實現語音信號的解調輸出，具有以下有益效果：

(1)具有光學結構簡單、非線性誤差較小的優點；

(2)能夠以較低的成本改善外差檢測法的抗環境擾動性，具有良好的環境適應性，能大幅度提高還原語音的信噪比。

附圖說明

圖1為現有技術鎖相解調方法的示意圖；

圖2為本發明實施例語音檢測系統的示意圖；

圖3為本發明實施例語音檢測系統中聲光調制驅動電路的示意圖；

圖4為本發明實施例語音檢測系統中解調模塊的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。雖然本文可提供包含特定值的參數的示范，但應了解，參數無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于所述值。

本發明中，為了減除環境擾動影響，采用M_Z干涉儀結構進行光路設計，利用低頻待測信號對高頻信號進行調制以實現頻譜搬移，從而將待測信號與低頻環境擾動(小于200Hz)隔離，并利用可檢測低信噪比的正交鎖相解調技術對系統信號進行外差解調，可以提高系統信噪比。

在本發明的一個示例性實施例中，提供了一種基于激光多普勒干涉的語音檢測系統。圖2為本發明實施例語音檢測系統的結構示意圖。如圖2所示，本實施例語音檢測系統包括：激光器、分光棱鏡1、分光棱鏡2、聲光調制系統、分光棱鏡3、光電探測器、信號處理電路和解調單元。

以下首先從光路構造方面對實施例的工作原理進行整體說明。

如圖2所示，激光束經過分光棱鏡2后分為相互垂直的兩路，分別作為信號光和參考光。參考光經過全反鏡進入聲光調制介質(AOM)進行移頻，信號光通過分光棱鏡2照射到待測目標，再返回到分光棱鏡2，最后在分光棱鏡3處與參考光干涉。根據光的干涉理論，可以得到光電探測器接收到的干涉信號表達式：