[發(fā)明專利]麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010087204.9
• 申請(qǐng)日: 2020-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN111289085B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祁志美;馬振鈞;吳高米;任迪鵬;劉欣
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00;H04R29/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳夢(mèng)圓

1.一種麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置，其特征在于，包括：?jiǎn)文９饫w、被測(cè)麥克風(fēng)、聲源、光源、光譜探測(cè)模塊以及控制與信號(hào)處理單元，其中：

單模光纖，包括位于兩端的第一端面和第二端面，第一端面為與光纖軸垂直的平面；

被測(cè)麥克風(fēng)，具有一表面反光的振膜，所述振膜的局部區(qū)域正對(duì)于所述單模光纖的第一端面而構(gòu)成法布里-珀羅干涉腔；

聲源，用于產(chǎn)生單頻聲波來激勵(lì)所述被測(cè)麥克風(fēng)的振膜振動(dòng)；

光源，用于提供入射光，所述入射光能夠通過所述單模光纖入射至所述法布里-珀羅干涉腔，并經(jīng)所述法布里-珀羅干涉腔產(chǎn)生干涉光；

光譜探測(cè)模塊，用于以預(yù)設(shè)的光譜采樣率連續(xù)探測(cè)在所述被測(cè)麥克風(fēng)的振膜振動(dòng)時(shí)經(jīng)所述法布里-珀羅干涉腔產(chǎn)生的干涉光，得到多個(gè)干涉光譜；

控制與信號(hào)處理單元，用于控制所述聲源產(chǎn)生的聲波頻率和聲壓，以及對(duì)所述光譜探測(cè)模塊輸出的多個(gè)干涉光譜進(jìn)行處理，以求取振膜振動(dòng)期間所述法布里-珀羅干涉腔的多個(gè)腔長(zhǎng)，根據(jù)所述多個(gè)腔長(zhǎng)隨時(shí)間的變化來確定振膜局部區(qū)域的振幅大小；

其中，根據(jù)所述多個(gè)腔長(zhǎng)隨時(shí)間的變化來確定振膜局部區(qū)域的振幅大小，具體包括：

由各個(gè)干涉光譜對(duì)應(yīng)的腔長(zhǎng)和時(shí)刻組成一數(shù)組(t₁、L₁)、(t₂、L₂)…(t_n、L_n)，代入振動(dòng)方程計(jì)算被測(cè)麥克風(fēng)振膜局部區(qū)域的振幅ΔL，其中n為干涉光譜的數(shù)量，L₀是振膜處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)的腔長(zhǎng)，f₀是聲波頻率，t是時(shí)刻，是振膜振動(dòng)與聲波之間的相位差。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置，其特征在于，所述單模光纖的第一端面與所述振膜的正對(duì)單模光纖第一端面的局部區(qū)域之間的距離被調(diào)節(jié)為使所述干涉光譜出現(xiàn)至少1個(gè)波峰和至少1個(gè)波谷；和/或

所述光譜探測(cè)模塊的預(yù)設(shè)的光譜采樣率大于所述聲源產(chǎn)生的聲波頻率的2倍；和/或

在每次測(cè)試過程中由所述光譜探測(cè)模塊獲得不少于3個(gè)干涉光譜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置，其特征在于，所述麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置還包括一精密移動(dòng)平臺(tái)，用于調(diào)節(jié)所述單模光纖相對(duì)于所述被測(cè)麥克風(fēng)的位置，使得所述單模光纖的第一端面與所述被測(cè)麥克風(fēng)的振膜的局部區(qū)域形成所述法布里-珀羅干涉腔。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置，其特征在于，所述精密移動(dòng)平臺(tái)設(shè)置有麥克風(fēng)固定件和單模光纖固定件，所述精密移動(dòng)平臺(tái)能夠使麥克風(fēng)固定件和/或單模光纖固定件平移或升降或轉(zhuǎn)動(dòng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置，其特征在于，所述麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置還包括光纖環(huán)形器或一分二光纖分路器，該光纖環(huán)形器或一分二光纖分路器包括第一端口、第二端口和第三端口，其中：

第一端口為輸入端，經(jīng)光纖與所述光源連接；

第二端口為輸出端口，經(jīng)光纖與所述光譜探測(cè)模塊連接；

第三端口，與所述單模光纖的第二端面對(duì)接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置，其特征在于：

所述麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置還包括一標(biāo)準(zhǔn)聲級(jí)計(jì)或一標(biāo)準(zhǔn)麥克風(fēng)，用于測(cè)定所述聲源產(chǎn)生的聲波到達(dá)被測(cè)麥克風(fēng)振膜處的聲壓；和/或

所述麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置還包括至少一單筒視頻顯微鏡，用于監(jiān)視所述單模光纖的第一端面與所述被測(cè)麥克風(fēng)的振膜的局部區(qū)域之間的相對(duì)位置；和/或

所述麥克風(fēng)振膜振幅測(cè)量裝置還包括一機(jī)箱，用于在測(cè)試過程中消除回音、隔絕噪音、隔離震動(dòng)；和/或

所述光源為ASE光源或LED光源或鹵鎢燈，所述光源的發(fā)射光譜帶寬大于20納米；和/或

所述光譜探測(cè)模塊的光譜探測(cè)范圍覆蓋所述光源的發(fā)射光譜；和/或

所述被測(cè)麥克風(fēng)是駐極體麥克風(fēng)、MEMS麥克風(fēng)、光纖麥克風(fēng)、光柵麥克風(fēng)中的一種，或者是駐極體麥克風(fēng)、MEMS麥克風(fēng)、光纖麥克風(fēng)、光柵麥克風(fēng)中包含振膜的部件；和/或

所述振膜是由金屬、玻璃、石墨烯、硅、聚合物、金屬氧化物、氮化硅中的一種振膜材料形成的振膜，或是多種所述振膜材料形成的復(fù)合振膜。