[發明專利]一種基于相干合成技術的雙光纖傳聲器系統

在審

• 申請號: 202310432972.7
• 申請日: 2023-04-21
• 公開（公告）號: CN116499574A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 姜春雷;閆論;劉偉;王秀芳;陳朋;于欣欣;郟起鵬;邵上釗
• 申請（專利權）人: 東北石油大學三亞海洋油氣研究院
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;H04R23/00
• 代理公司: 北京盛廣信合知識產權代理有限公司 16117
• 代理人: 李娜

本發明公開了一種基于相干合成技術的雙光纖傳聲器系統，屬于光纖傳感領域，包括：光源，用于發射固定波長的單色光；與光源連接的導光單元，用于將所述單色光進行分光，得到多束光信號；與所述導光單元連接的拾音模塊，采用熔點高的無源元件，所述拾音模塊包括：雙光纖和反射膜，所述拾音模塊用于采集聲音信息，基于雙光纖和反射膜，得到含有聲音信息的多束相干光信號；所述導光單元，還用于通過相干合成技術，將多束相干光信號干涉合成單束光信號；與導光單元連接的光電探測模塊，用于將單束光信號轉換為電信號，通過代碼將電信號還原為聲音信號。本發明能夠用于極端環境下聲壓、振動等參數的監測，還能提高傳聲器靈敏度、信噪比和穩定性。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，尤其涉及一種基于相干合成技術的雙光纖傳聲器系統。

背景技術

聲波探測在工業制造、航空航天、交通噪聲監測和管道泄露監測等領域具有廣泛地應用。傳聲器就是將聲波信號轉換為電信號的裝置。目前廣泛應用的是電容傳聲器，它是利用極薄的金屬薄膜作為電容的一極，與另一固定電極組成了電容器。原理是聲波引起金屬薄膜的振動從而導致電容兩極距離產生變化，保持電容兩極間電位不變，則聲波振動會導致電容存儲電量產生變化，依靠電容量的變化而起換能作用的傳聲器。由于其工作原理可知，電傳聲器含有有源器件，非常容易受電磁干擾且不防潮，因此不適合在有強電磁干擾以及潮濕的環境下工作。

光纖傳聲器以其抗電磁干擾、耐腐蝕、體積小、靈敏度高和可遠距離傳輸信號等優點，引起了人們的廣泛關注，但是現有的光纖傳聲器無法提高在復雜環境下對聲波探測的精度、信噪比和聲壓靈敏度，最終無法精確測量聲波參數。

發明內容

本發明提出了一種基于相干合成技術的雙光纖傳聲器系統，利用新穎的雙光纖結構對聲壓信號進行采集，以解決上述現有技術中存在無法精確測量聲波參數的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種基于相干合成技術的雙光纖傳聲器系統，包括：

光源，用于發射固定波長的單色光；

與所述光源連接的導光單元，用于將所述單色光進行分光，得到多束光信號；

與所述導光單元連接的拾音模塊，采用熔點高的無源元件，所述拾音模塊包括：雙光纖和反射膜，所述拾音模塊用于采集聲音信息，基于雙光纖和反射膜，得到含有聲音信息的多束相干光信號；

所述導光單元，還用于通過相干合成技術，將所述多束相干光信號干涉合成單束光信號；

與所述導光單元連接的光電探測模塊，用于將所述單束光信號轉換為電信號，通過代碼將所述電信號還原為聲音信號。

優選地，所述雙光纖的長度相等，且平行放置在同一水平面，所述雙光纖的端面和所述反射膜的距離相等，并構成兩個相同的F-P干涉腔。

優選地，所述反射膜可拆換，采用熱膨脹系數小的薄膜材料。

優選地，所述導光單元包含若干個端口，所述端口用于將單束光分成多束光，還用于將多束光合成單束光。

優選地，所述拾音模塊還包括：雙芯光纖石英套管和石英套管外殼；

所述雙芯光纖石英套管，用于固定雙光纖；

所述石英套管外殼，用于固定反射膜和所述雙芯光纖石英套管。

優選地，還包括：數據采集模塊和數據處理模塊；

所述數據采集模塊，用于采集電信號；

所述數據處理模塊，用于對所述電信號進行濾波處理，并通過代碼還原聲音信號。

優選地，所述電信號的電壓值，用于反映所述反射膜的振動頻率和振動幅值。

與現有技術相比，本發明具有如下優點和技術效果：