[發明專利]基于法布里波羅標準具的光纖聲傳感系統及光學麥克風

有效

• 申請號: 202110245135.4
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113029217B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 劉曉平;吳桐;王慶
• 申請（專利權）人: 上海科技大學
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;H04R23/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 倪靜

本申請提供基于法布里波羅標準具的光纖聲傳感系統及光學麥克風，本發明是基于法布里波羅標準具的直接耦合光學麥克風將聲音信號轉化為光信號進行傳輸，保密性好，不涉及任何機械可移動和可變形部件，其頻率響應不局限于膜片的力學結構和材料特性，將聲波振動轉化為光信號，可以有效地免疫電磁波和復雜磁場的干擾，可以應用于核磁共振、工業無損檢測等復雜環境的場合。此外，該發明的傳感器探頭部分不涉及傳統的振膜，只通過腔內介質密度的改變來探測光強的變化，在水下亦可穩定工作，可作為水聽器使用，在聲吶探測和國防安全領域有著可觀的應用潛力。本發明結構簡單，制作方便，成本低廉，具有可觀的商業化應用并易于實現光學麥克風批量化生產。

技術領域

本申請涉及直接耦合型光纖聲傳感技術，可用于形成光學傳感器，特別是涉及基于直接耦合型光纖聲傳感技術的高靈敏度高帶寬光學麥克風。

背景技術

麥克風作為一種人們日常生活中最常見的聲音信號采集工具，從麥克風發明至今，經過幾十年的發展，隨著傳統電學麥克風的技術已經日趨完善和成熟，麥克風不再僅僅局限于過去的應用領域，已經開始承擔諸如聲學傳感、語音識別、聲吶探測、超聲無損檢測等多種新型應用，在民生、科研、醫療、工業、國防等領域都有了不可忽視的作用。

傳統型麥克風是基于耦合材料的特性將聲波振動轉換到電學信號，這種麥克風存在著一定的局限性，如面臨著易受干擾、易引入噪聲保密性差等問題。此外，在一些復雜的環境下，如核磁共振儀的強磁場和水下等環境，傳統電學麥克風無法使用。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本申請的目的在于提供基于法布里波羅標準具的光纖聲傳感系統及光學麥克風，用于解決傳統麥克風無法應用于復雜環境中的技術問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本申請的第一方面提供一種基于法布里波羅標準具的光纖聲傳感系統，包括：激光發射單元、光信號傳輸單元、法布里珀羅干涉儀單元、光電探測單元、信號采集單元、數據處理單元；所述激光發射單元與信號傳輸單元相連；所述信號傳輸單元與法布里珀羅干涉儀單元和光電探測單元相連；所述光電探測單元又與信號采集單元相連；所述信號采集單元連接所述數據處理單元；其中，所述激光發射單元發射的激光經所述光信號傳輸單元輸入所述法布里珀羅干涉儀單元；當聲波經過法布里珀羅干涉儀單元的探測區域時與激光直接耦合，改變法布里珀羅腔內介質的密度，進而改變折射率改變反射光光強大小；被改變光強的反射光被反射至所述光電探測單元，由所述光電探測單元進行光電轉換后通過所述信號采集單元傳輸至數據處理單元，供所述數據處理單元將其還原成相應的聲音信號。

于本申請的第一方面的一些實施例中，所述法布里珀羅干涉儀單元包括準直器和全反鏡；所述準直器內部的半透半反鏡和準直器外部的全反鏡構成法布里珀羅腔的兩個鏡面；所述準直器與全反鏡之間的區域構成所述探測區域。

于本申請的第一方面的一些實施例中，所述激光發射單元包括可調諧激光器；所述可調諧激光器將其中心波長固定于正交工作點位置。

于本申請的第一方面的一些實施例中，所述可調諧激光器通過掃譜確定所述正交工作點位置；所述正交工作點位置為法布里珀羅腔透射光譜斜率的最大處。

于本申請的第一方面的一些實施例中，所述光信號傳輸單元包括光環形器。

為實現上述目的及其他相關目的，本申請的第二方面提供一種光學麥克風，包括所述基于法布里波羅標準具的光纖聲傳感系統。