[發明專利]無膜光學麥克風探頭

在審

• 申請號: 202210047580.4
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114449426A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 劉曉平;吳桐;王慶
• 申請（專利權）人: 上?？萍即髮W
• 主分類號: H04R23/00
• 分類號: H04R23/00;G01H9/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;徐穎

本發明涉及一種無膜光學麥克風探頭，包括前端的麥克風傳感探頭和后端的激光發射和數據接收模塊以及前后端兩部分連接的光信號傳輸單元；后端的激光發射和數據接收模塊發出的光經由光信號傳輸單元到達前端的麥克風傳感探頭，與進入麥克風傳感探頭的聲信號直接耦合，攜帶聲信息的光信號返回被后端的激光發射和數據接收模塊接收后還原聲場。所述前端的麥克風傳感探頭為設置有外殼的法布里?珀羅干涉儀。基于光纖聲傳感技術的光學麥克風靈敏度高、信噪比高、頻帶響應寬、動態范圍大，且不受電磁環境的影響，結構簡單，保密性好，可靠性高，體積小，易于批量化生產，能夠很好的適應各種復雜環境應用的需要。

技術領域

本發明涉及一種光纖聲傳感技術，特別涉及一種無膜光學麥克風探頭。

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

針對傳統型麥克風耦合材料限制麥克風適應性問題，提出了一種無膜光學麥克風探頭，基于直接耦合型光纖聲傳感技術，通過集成式的傳感探頭設計，實現超大帶寬聲場信號的測量與還原。

本發明的技術方案為：一種無膜光學麥克風探頭，包括前端的麥克風傳感探頭和后端的激光發射和數據接收模塊以及前后端兩部分連接的光信號傳輸單元；后端的激光發射和數據接收模塊發出的光經由光信號傳輸單元到達前端的麥克風傳感探頭，與進入麥克風傳感探頭的聲信號直接耦合，攜帶聲信息的光信號返回被后端的激光發射和數據接收模塊接收后還原聲場。

優選的，所述前端的麥克風傳感探頭為設置有外殼的法布里-珀羅干涉儀。

優選的，所述法布里-珀羅干涉儀由在同一光軸上的集成有半透半反鏡片的光纖準直器和柱狀全反射鏡構成。

優選的，所述集成有半透半反鏡片的光纖準直器和柱狀全反射鏡分別套入并固定在金屬套筒兩端；半透半反鏡和柱狀全反射鏡構成法布里-珀羅諧振腔；用金屬套筒固定，形成固定腔長的法布里-珀羅標準具。

優選的，所述集成有半透半反鏡片的光纖準直器中半透半反鏡片作為法布里-珀羅諧振腔第一面鏡片集成在光纖準直器內部，準直器采用漸變折射率透鏡，第二面鏡片為剛性柱狀全反射鏡，安裝在準直器工作距離處。

優選的，所述金屬套筒筒壁上傳感區域有孔，用于接收聲信號。

優選的，所述光信號傳輸單元由光環行器和單模光纖構成。

優選的，所述后端的激光發射和數據接收模塊包括激光器、光電探測器和信號采集單元，激光器發出的光經由光信號傳輸單元至前端的麥克風傳感探頭，光電探測單元接收光信號傳輸單元傳回的帶聲信息光信號，經過光電轉換后送信號采集單元處理并還原聲場信息。

優選的，所述后端的激光發射和數據接收模塊發射激光的波長處于法布里-珀羅標準具的反射光譜和正交工作點。

本發明的有益效果在于：本發明無膜光學麥克風探頭，基于光纖聲傳感技術的光學麥克風靈敏度高、信噪比高、頻帶響應寬、動態范圍大，且不受電磁環境的影響，結構簡單，保密性好，可靠性高，能夠很好的適應各種復雜環境應用的需要。結合業界已有的光學器件制造加工技術，不需要額外設計制造新的模具，有效地簡化了麥克風探頭的結構和制作成本，體積小，易于批量化生產。

附圖說明

圖1為本發明無膜光學麥克風探頭結構框圖；