[發明專利]一種利用光纖微震動傳感技術模擬音頻信號輸出的控制系統

在審

• 申請號: 202110471335.1
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113203469A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 金春曉;劉瀟和;陸劍青
• 申請（專利權）人: 蘇州市華音電子科技有限公司
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種利用光纖微震動傳感技術模擬音頻信號輸出的控制系統，其通過外界待測信號產生的光纖形變改變光強信號，進而模擬音頻信號輸出，其特征在于，包括：光纖干涉儀(1)以及解調系統(2)，所述光纖干涉儀(1)用于提供光隔離、分光、耦合、反射、干涉，所述解調系統(2)用于將干涉光轉換為模擬音頻信號輸出，所述光纖干涉儀(1)至少包括：

光纖探頭(11)，由光纖盤繞而成的光纖圓盤，用以感受外界信號的加載，使所述光纖發生形變進而改變折射率，形成聲光調制；

光纖激光器(12)，用以發射激光；

光纖耦合器(13)，用于提供分光及耦合；

光電轉換器(14)，用于將干涉光轉換成電流信號，

其中，所述光纖耦合器(13)通過一傳感臂L1連接第一法拉第旋轉鏡(131)，所述光纖耦合器(13)通過一參考臂L2連接第二法拉第旋轉鏡(132)，所述光纖探頭(11)的兩端分別設置在所述光纖干涉儀(13)與所述第一法拉第旋轉鏡(131)相連接的所述傳感臂L1上形成通路，

其中，所述光纖激光器(12)通過光隔離器(15)連接所述光纖耦合器(13)，所述光纖耦合器(13)通過所述光電轉換器(14)連接所述解調系統(2)。

2.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述解調系統(2)包括：

振蕩電路(21)，用于產生信號；

差分放大模塊(22)，用于提高采樣精度和采樣速率；

AD轉換模塊(23)，用于實現信號的模數轉換；

DSP模塊(24)，用于信號解調算法的實現；

復位模塊(25)，用于復位；

DDR2存儲器(26)，用于實時數據的存儲；

JTAG模塊(27)，用于DSP模塊的燒入；

時鐘源(28)，用于為DSP模塊提供時鐘需求；

FLASH模塊(29)，為DSP模塊系統外擴的程序存儲單元，

音頻輸出單元(210)，將由DSP模塊處理后的數字信號轉換為模擬音頻信號輸出，

其中，所述振蕩電路(21)以及所述光電轉換器(14)分別通過所述差分放大模塊(22)、所述AD轉換模塊(23)連接所述DSP模塊(24)，所述DSP模塊(24)與所述復位模塊(25)、所述DDR2存儲器(26)、所述JTAG模塊(27)、所述時鐘源(28)、所述FLASH模塊(29)、所述音頻輸出單元(210)相連接，所述振蕩電路(21)連接所述光纖激光器(12)。

3.根據權利要求2所述的控制系統，其特征在于，所述振蕩電路(21)由單片機及信號發生器芯片組成，其通過產生正弦波形，采用兩個電容濾除噪聲及阻斷直流信號。

4.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，還包括電源模塊，其用于提供電源，所述電源模塊連接所述光纖干涉儀(1)以及所述解調系統(2)。

5.根據權利要求1所述的控制系統，其特征在于，所述模擬音頻信號通過如下公式確定：

S＝DB²GHJ₁(C)J₂(C)cosω_st，其中，所述S為模擬音頻信號，所述D為外界待測信號的幅度，所述B為常數，所述G、H分別為所述光纖激光器發射的頻率為ω₀和2ω₀的光波的振幅，所述J₁(C)為頻率ω₀的基頻分量，所述J₂(C)為頻率2ω₀的基頻分量，所述cosω_st為頻率為ω_s的正弦信號。