[發(fā)明專利]基于激光多普勒干涉的語音檢測(cè)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110459324.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-31
• 公開（公告）號(hào): CN102543065A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾華林;周燕;何軍;李麗艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所
• 主分類號(hào): G10L11/00
• 分類號(hào): G10L11/00;G01D5/26
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)行業(yè)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于激光多普勒干涉的語音檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

激光多普勒降頻檢測(cè)技術(shù)源于傳統(tǒng)的激光多普勒外差測(cè)振技術(shù)，激光多普勒外差干涉法一般采用馬赫-曾德爾干涉干涉儀結(jié)構(gòu)或雙頻激光器結(jié)構(gòu)，利用低頻待測(cè)信號(hào)對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制以實(shí)現(xiàn)頻譜搬移，從而將待測(cè)信號(hào)與低頻環(huán)境擾動(dòng)(小于200Hz)隔離，最后采用頻率解調(diào)方法進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)。

申請(qǐng)人意識(shí)到現(xiàn)有技術(shù)存在如下技術(shù)缺陷：外差干涉法雖然能夠有效消除環(huán)境擾動(dòng)的影響，但因?yàn)槁暪饩w的調(diào)制頻率均比較高，這樣采用外差直接探測(cè)的頻率相對(duì)比較高，給探測(cè)和信號(hào)處理帶來比較大的不便。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

為解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于激光多普勒干涉的語音檢測(cè)系統(tǒng)，以降低參考光的頻率，減小參考光和信號(hào)光的頻率差，利于后期干涉信號(hào)的采集與處理。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種語音檢測(cè)系統(tǒng)。該語音檢測(cè)系統(tǒng)包括：激光器，用于產(chǎn)生激光；M_Z干涉模塊，包括分光單元、信號(hào)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(hào)光和參考光，信號(hào)光光路，位于信號(hào)光的光路后端，用于利用由語音引起的待測(cè)目標(biāo)的振動(dòng)信號(hào)調(diào)制信號(hào)光；參考光光路，位于參考光的光路后端，用于利用由兩個(gè)獨(dú)立的聲光調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)的聲光介質(zhì)周期性形變調(diào)制參考光；干涉單元，位于參考光光路和信號(hào)光光路共同的光路后端，用于使經(jīng)過待測(cè)目標(biāo)振動(dòng)調(diào)制的信號(hào)光與經(jīng)過聲光介質(zhì)調(diào)制的參考光進(jìn)行干涉，產(chǎn)生干涉光信號(hào)；接收模塊，用于將干涉光信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的光電信號(hào)，并將該光電信號(hào)進(jìn)行放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換；解調(diào)模塊，用于利用聲光調(diào)制驅(qū)動(dòng)信號(hào)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的光電數(shù)字信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，還原出語音。

(三)有益效果

本發(fā)明基于激光多普勒干涉的語音檢測(cè)系統(tǒng)具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非線性誤差小，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性；

(2)本發(fā)明采用激光通過兩個(gè)聲光調(diào)制器(acousto-optic?modulator，簡(jiǎn)稱AOM)產(chǎn)生的差值來實(shí)現(xiàn)光學(xué)頻率調(diào)制，將待測(cè)干涉信號(hào)與低頻環(huán)境擾動(dòng)信號(hào)相分離，從而改善了傳統(tǒng)零差檢測(cè)法的抗環(huán)境擾動(dòng)性；

(3)本發(fā)明降低了電路的處理速度以及采集卡的采集速度，同時(shí)，因?yàn)轭l率降低的比較多，數(shù)據(jù)量也要少很多，因此進(jìn)而減少了系統(tǒng)工作的數(shù)據(jù)量，提高了系統(tǒng)工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于激光多普勒干涉的語音檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例基于激光多普勒干涉的語音檢測(cè)系統(tǒng)中聲光調(diào)制驅(qū)動(dòng)電路的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。雖然本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但應(yīng)了解，參數(shù)無需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于所述值。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例基于激光多普勒干涉的語音檢測(cè)系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，本發(fā)明采用M-Z干涉儀的基本結(jié)構(gòu)。激光器為窄線寬半導(dǎo)體光纖激光器，工作波長(zhǎng)為1550nm，頻率穩(wěn)定度為10^-7，功率穩(wěn)定度為1％。

如圖1所示，由所述激光器產(chǎn)生的激光束經(jīng)過第一分光棱鏡(PBS1)之后分為兩路，分別作為信號(hào)光和參考光。參考光經(jīng)過全反鏡進(jìn)入第一聲光調(diào)制器(AOM1)進(jìn)行移頻，頻移為f₁，而經(jīng)過頻移后的激光進(jìn)入第二聲光調(diào)制器(AOM2)進(jìn)行頻移，頻移為-f₂，此時(shí)出射的光頻為f₀+f₂-f₁。

信號(hào)光通過第二分光棱鏡(PBS2)照射到待測(cè)目標(biāo)，再返回到第二分光棱鏡(PBS2)，最后在第一分光棱鏡(PBS1)處與參考光干涉。根據(jù)光的干涉理論，可以得到光電探測(cè)器接收到的干涉信號(hào)表達(dá)式：

式中：A為干涉場(chǎng)直流強(qiáng)度；B為干涉光強(qiáng)度調(diào)制值，它與信號(hào)光及參考光的強(qiáng)度有關(guān)；f₁-f₂為干涉儀中兩個(gè)聲光調(diào)制器調(diào)制頻率引起的頻移之差；Dcosω_st為聲音引起待測(cè)物的振動(dòng)量；為環(huán)境擾動(dòng)引起的振動(dòng)量；為待測(cè)量與擾動(dòng)量的合成信號(hào)。經(jīng)過調(diào)制之后，振動(dòng)目標(biāo)的信息附加在載波及其諧波分量上，從而在頻譜上與低頻環(huán)境擾動(dòng)相隔離，有利于準(zhǔn)確恢復(fù)振動(dòng)信息，進(jìn)而還原出語音振動(dòng)信號(hào)。