CN101132653A

CN101132653A - 一种基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统

Info

Publication number: CN101132653A
Application number: CNA2006101126159A
Authority: CN
Inventors: 乔东海; 宫铭举; 田静; 王孟姣; 张迪
Original assignee: Institute of Acoustics CAS
Current assignee: Institute of Acoustics CAS
Priority date: 2006-08-25
Filing date: 2006-08-25
Publication date: 2008-02-27
Anticipated expiration: 2026-08-25
Also published as: CN101132653B

Abstract

本发明涉及一种基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统，包括激光光源、光纤、光纤耦合器、传声器探头、光电探测器；所述激光光源是一种相位载波调制的激光光源；光纤耦合器通过输入光纤与相位载波调制的激光光源连接，并通过传输光纤与所述传声器探头连接，并通过输出光纤与所述光电探测器连接；所述传声器探头包括梯度透镜和带有反光区域的振动膜，所述梯度透镜的出射端面和振动膜上的反光区域平行放置，构成激光斐索干涉腔。本发明在灵敏度、动态范围和信噪比等方面均优于使用光强度调制的传感器；另外，本发明的光纤MEMS传声器在低频响应、频带宽度、抗振动等方面优于传统的驻极体传声器。

Description

一种基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统

技术领域

本发明涉及微机电器件技术领域，具体地说，本发明涉及一种基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统。

背景技术

传声器，又称为麦克凤(Microphone的译音)，是一种将语音信号转换成电信号的装置，它广泛应用于我们生活中。对应于不同的应用需求和场合，出现了多种传声器，如驻极体传声器、硅微电容传声器和光纤传声器等。

驻极体传声器、硅微电容传声器是民用消费电子产品中应用最为普遍的传声器，如手机、录音机、耳机、计算机和PDA(个人数字助理)等等，它们都是声-电转换装置，也就是将声波声压的变化转换成电压的变化，这些传声器通常由电容芯片、金属外壳和放大电子电路组成，因此，在有些应用场合的应用中受到一定的限制，如强电场、强磁场或强射频场环境中不适合。

而光纤传声器是将声波信号转换成调制的光学信号，并通过光纤传输，再将调制的光信号解调成电信号的一种装置。光纤传声器一般包括传感头和电子电路系统两个独立的部分，这两个部分通过光纤连接。由于在其传感头部分没有电信号的转换，也没有电子电路，即：传感头部分既不产生电磁信号，也不受电磁信号的干扰，因此，可以应用于强电场、强磁场或强射频场环境中，如核磁共振成像(MRI)和CT(计算机X射线断层扫描)医学成像中，也可以用于国家安全侦听设备中。光纤传声器的调制方式一般有光强度调制、相位调制和偏振调制等，采用光强度调制的传声器系统一般比较简单，但在灵敏度、信噪比和动态范围指标上，没有采用相位调制的光纤传声器系统好。另外，光纤传声器在低频响应、频带宽度、抗振动等方面也优于传统的传声器。

已知的光纤传声器是以色列Phone-Or公司(参考网址：www.phone-or.com)研制的光纤光学传声器(Fiber Optical Microphone，简称FOM)，在其公司的白皮书中，详细介绍了FOM的原理和性能。Phone-Or公司的光纤光学传声器(FOM)采用LED(发光二极管)作为光源，传感头中光信号的输入和输出通过两根不同的光纤与远处的电子系统连接。来自LED光源的输入光纤通过一个光学透镜将光束照射到传感振动膜的中心区域，当振动膜接收到语音信号而振动时，振动膜中心区域反射光的强度将发生变化，此反射光信号将通过输出光纤传递给远方的电子系统。这种通过调制光的强度而实现光传感的方法，优点是比较简单，对光源和电子系统的要求比较低，例如一般的发光二极管LED就能满足要求，但这样的系统也有一些不足之处：

1)由于这个系统的信噪比(SNR)正比于发光二极管LED电流的平方根，要提高信噪比(SNR)就要大幅度地提高发光二极管LED的电流，或使用更大功率的LED，因此，对于要求大信噪比(SNR)的情况下，很难满足要求。

2)由于使用光强度调制的传感器灵敏度比较别的调制方式如光相位调制等的灵敏度低，动态范围也比光相位调制系统的小，因此，在对灵敏度和动态范围要求较高的情况下，用光强度调制的传感技术不能满足要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中信噪比和灵敏较低、动态范围小的不足之处，从而提供一种基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统。

为实现上述发明目的，本发明提供的基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统，如图1所示，包括激光光源、光纤、光纤耦合器、传声器探头、光电探测器；其特征在于，所述激光光源是一种相位载波调制的激光光源100；所述光纤包括输入光纤200、传输光纤400、输出光纤600；所述光纤耦合器300通过所述输入光纤200与所述相位载波调制的激光光源100连接，并通过所述传输光纤400与所述传声器探头500连接，并通过所述输出光纤600与所述PIN光电探测器700连接；所述PIN光电探测器700与相位载波调制信号电子解调系统800通过电线或电缆连接；所述传声器探头500包括梯度透镜和带有反光区域的振动膜，所述梯度透镜的出射端面和振动膜上的反光区域平行放置，构成激光斐索干涉腔。

上述技术方案中，所述相位载波调制的激光光源100至少包括一个半导体激光器和一个产生调制电流的振荡器，在额定的发光功率范围内，所述半导体激光器输出的激光光频随调制电流线性变化。

上述技术方案中，所述输入光纤200、输出光纤600和传输光纤400均为单模光纤。

上述技术方案中，所述光纤耦合器300是一种将注入光束分成光强相等的两束光的耦合器。

上述技术方案中，所述光电探测器是一种由PIN光电二极管组成的光电转换电路。

上述技术方案中，所述相位载波调制信号电子解调系统800是一种将载波调制信号中的音频信号解调出来的电子信号处理系统。

上述技术方案中，传声器探头500还包括斐索干涉腔支架505和MEMS传感芯片；所述斐索干涉腔支架505制作在MEMS传感芯片硅基片的上表面或下表面上，构成一个圆柱形的斐索干涉腔，所述梯度透镜506固定在斐索干涉腔支架上，该梯度透镜506通过尾纤508与传输光纤400连接；所述反光区域制作在MEMS传感芯片的振动膜上。

本发明具有如下有益效果：

1)由于本发明的光纤传声器探头没有电子电路和金属封装的外壳，它在使用时可以通过光纤连接，所以它既不产生电磁信号，也不受电磁信号的干扰，因此，可以应用于强电场、强磁场或强射频场环境中，如核磁共振成像(MRI)和CT医学成像中，也可以用于国家安全侦听设备中。

2)由于使用相位载波调制的激光作为光源并在光纤MEMS传感探头中应用了梯度透镜，因此，本发明在灵敏度、动态范围和信噪比等方面要比使用光强度调制的传感器要好很多。

3)本发明的光纤MEMS传声器在低频响应、频带宽度、抗振动等方面也优于传统的驻极体传声器。

由于采用了MEMS振动膜，(MEMS：Micro-electromechanical Systems，微机电系统)因此，整个光纤MEMS传声器探头可以制作得非常小，也可以实现一体化集成。

附图说明

图1是基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统原理图；

图2是相位载波调制的激光光源电路原理图

图3是光纤硅微传声器探头实例1

图4是光纤硅微传声器探头实例2

图5是光纤硅微传声器探头实例3

图6是相位载波调制(PGC)信号的模拟电路解调方案

图7是相位载波调制(PGC)信号的数字DSP解调方案

图8是数字DSP解调方案中的程序流程图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

图1示出了本发明的一个实施例的原理性框图。本发明即一种基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统1000，包括相位载波调制的激光光源100、输入光纤200、3dB光纤耦合器300、传输光纤400、光纤MEMS传声器探头500、输出光纤600、PIN(p-i-n photodiode，即由半导体p掺杂-本征-n掺杂构成光电二极管)光电探测器700和载波调制信号电子解调系统800。所述的3dB光纤耦合器300分别与所述的相位载波调制的激光光源100、所述的光纤MEMS传声器探头500以及所述的PIN光电探测器700通过所述的输入光纤200、所述的传输光纤400以及所述的输出光纤600连接。所述的PIN光电探测器700与所述的PGC载波调制信号电子解调系统800通过电线或电缆连接。

本发明的工作原理是这样的：所述的光纤MEMS传声器探头500至少包括一个梯度透镜(也称自聚焦透镜)和一个带有反光区域(或称反光斑点)的MEMS振动膜，梯度透镜的出射端面和MEMS振动膜上的反光区域(或称反光斑点)平行放置，构成激光斐索(Fizeau)干涉腔。所述的梯度透镜作为出射光的准直透镜和来自所述的MEMS振动膜上的反光区域(或称反光斑点)反射光的会聚透镜。所述的梯度透镜出射端面镀有反射膜，以反射一部分入射光作为参考臂(即没有包含传感信息的光信号走过的路径)光信号，而信号臂(即包含传感信息的光信号走过的路径)的长度是所述的MEMS振动膜上的反光区域(或称反光斑点)与所述的梯度透镜出射端面的距离。当所述的MEMS振动膜接收到变化的声压时，其上的反光区域(或称反光斑点)将产生微小的位移，此微小的位移将调制反射光的相位。这样，来自参考臂的光信号和来自信号臂相位调制的光信号形成干涉，所产生的干涉光信号通过所述的传输光纤400、3dB光纤耦合器300和所述的输出光纤600传输到所述的PIN光电探测器700，并被其转换成载波调制的电信号，此电信号被所述的PGC载波调制信号电子解调系统800解调出来，得到对应于声压变化的电信号。为了提高所述光纤硅微传声器系统1000的灵敏度和扩大动态范围，所述光纤MEMS传声器探头500的入射光信号来自所述相位载波调制的激光光源100。

所述相位载波调制的激光光源100至少包括一个高稳定度的激光器(如DFB半导体激光器)和一个产生调制信号的振荡器，且激光器的波长(频率)与输出光功率有关，即与注入激励电流有关。在一定的发光功率范围内激光器光源输出的光频随调制电流近似线性变化。每种光源都有自己特有的频率调制指数和相对频率调制指数。所述的高稳定度激光器和所述的振荡器一起，产生一个周期性调制的激光信号。此载波调制的激光信号输出时，如果所述的输入光纤200为保偏光纤，可以通过一个偏振片后传输给所述的输入光纤200，一般情况下，也可以省去所述的偏振片。

所述的输入光纤200、输出光纤600和传输光纤400为单模光纤，可以是保偏单模光纤，也可以非保偏的单模光纤。这些光纤的作用是保证光信号低损耗传输。

所述的3dB光纤耦合器300是一种广义的光耦合装置，它的作用是将所述相位载波调制的激光光源100的光信号耦合到所述传输光纤400中，并将来自所述光纤MEMS传声器探头500的反射光信号耦合到所述输出光纤600中。所述的3dB光纤耦合器300可以是2×1光纤耦合器，也可以是2×2光纤耦合器，它将注入的光束分成光强为1∶1的两束光。对于使用2×2光纤耦合器的情况，一束注入到所述2×2光纤耦合器的光是来自所述相位载波调制的激光光源100的光信号，它经过所述输入光纤200与所述2×2光纤耦合器连接，分出的两束光中，其中一束到所述传输光纤400，光的传播方向是从所述2×2光纤耦合器到所述光纤MEMS传声器探头500，而另一束分出的光没有用(本发明没有画出)，可以连接到光吸收端头，也可以什么都不接。另一束注入光是来自所述光纤MEMS传声器探头500的反射光，光的传播方向从所述光纤MEMS传声器探头500到所述2×2光纤耦合器，分出的两束光，一束进入所述输入光纤200，一束进入所述输出光600。

所述的PIN光电探测器700是一种广义的光强检测装置，它将接收到的光信号转换成与光强度成正比的电信号。它一般是由PIN光电二极管组成的光电转换电路。

所述的PGC载波调制信号电子解调系统800是广义的电子信号处理系统，它的功能就是将PGC载波调制信号中的音频信号解调出来。能够完成解调的方案一般有两种，即模拟电子电路解调方案和数字信号处理DSP解调方案。所述的模拟电子电路解调方案是指利用模拟电路的乘法、滤波、微分、积分等模拟运算，完成PGC载波调制信号的解调；所述的数字信号处理DSP解调方案是指将模拟信号经过A/D转换进行量化，通过数字信号处理DSP的软件运算，实现数字解调，然后，再通过D/A转换将数字解调信号转换成相应的模拟解调信号。

本实施例给出的是用MEMS振动膜传感音频信号的实例，但从工作原理可知，本发明和本实施例并不限于MEMS振动膜，也可以是别的电容式传感芯片的振动膜，如有机膜振动膜电容传声器的有机振动膜、金属膜电容传声器的金属振动膜等，只要是振动膜的中心区域有一能够反射光的区域即可。

实施例2：

图2示出了本发明的一个实施例，尤其给出了所述相位载波调制的激光光源100的详细电路图。

所述相位载波调制的激光光源100包括信号源105、运算放大器A1、晶体三极管Q1、DFB激光器L1、齐纳二极管D1和若干电阻、电容等。放大器A1的负输入端接反馈信号，该放大倍数可由反馈电阻R6、接地电阻R5的阻值之比决定。直流电压源通过可变电阻R1产生一个可调节的直流电压，信号源105产生一个交流调制信号，所述直流电压和一个交流调制信号通过由直流支路电阻R2、交流支路电阻R3、接地电阻R4组成的加法电路叠加在一起，然后接入所述运算放大器A1的输入端。其中接地电阻R4的阻值范围是直流支路电阻R2的10～100倍，同时也是交流支路电阻R3的10～100倍，直流支路电阻R2与交流支路电阻R3的阻值一般相等，但也可以不等。

所述运算放大器A1将来叠加信号同比例放大，放大倍数一般为1～10倍。放大器A1的输出端和所述晶体三极管Q1的基极相连，通过连接在所述晶体三极管Q1发射极上的射极电阻R7将电压转换成比例的发射极电流，此电流通过所述晶体三极管Q1的集电极控制所述DFB激光器L1的激励电流。所述的直流电压用于确定所述DFB激光器的输出功率，而所述信号源105的交流信号用于周期性地调制所述DFB激光器的输出光强，并在一定范围内改变输出光信号的频率。所述DFB激光器一般都有内置的梯度透镜(GRIN Lens简称GL)，将产生的激光通过梯度透镜耦合到输出光纤200中。所述运算放大器A1的输出端还接有反馈电阻R6然后接入运算放大器A1的负输入端，该负输入端同时接有一个接地电阻R5。

一般来讲，所述信号源105交流信号的幅度与所述的直流电压值的比值在1％～80％之间，其频率至少大于所述光纤硅微传声器系统的传感音频信号带宽的2倍，例如，传感音频信号的频率为10KHz，则所述信号源105交流信号的频率至少要大于20KHz。另外，本实施例中，在晶体三极管Q1集电极还接有一个齐纳二极管D1，所述的齐纳二极管D1的作用是在开关电源或在所述DFB激光器L1反向偏置时保护所述DFB激光器L1。电容C1是稳压电容，主要滤去来自电源的交流噪声。电容C2滤波电容，主要是滤去高频信号或噪声。

实施例3：

图3示出了本发明的一个实施例，尤其给出了所述的光纤MEMS传声器探头500的详细结构。

在此实施例中，所述的光纤MEMS传声器探头500包括梯度透镜506、尾纤508、斐索干涉腔支架505和MEMS传感芯片。所述的梯度透镜506通过所述的尾纤508与所述的传输光纤400连接。其中所述的MEMS传感芯片由体刻蚀掩膜501、硅基片502、振动膜503和制作在振动膜503上的反光膜区域504组成。

所述的反光膜区域504用于反射来自所述梯度透镜506的光信号，此反射光信号又通过所述梯度透镜506耦合到光纤里，作为来自信号臂的传感信号。

所述的斐索干涉腔支架505一般为非金属材料制成(如有机玻璃、聚氯乙烯材料、陶瓷、玻璃等)，用于固定所述MEMS传感芯片和所述梯度透镜506，使其出射端面507与所述的反光膜区域504平行放置，并调节它们之间的距离，即斐索干涉腔的长度。所述的出射端面507上有一层反射膜(如铝膜、银膜和氟化镁膜等)，使来自光源的信号部分被反射，作为斐索干涉的参考臂信号。

所述的梯度透镜506，也称为梯度折射率透镜，或称自聚焦镜，它可以将光纤内的传输光转变成准直光(平行光)，或将外界平行(近似平行)光耦合至单模光纤内。

所述的振动膜503是一种低应力的非金属薄膜，它通常是利用半导体工艺在所述硅基片502上制作的。它可以是低应力氮化硅薄膜、多晶硅薄膜、二氧化硅薄膜、浓硼掺杂的硅薄膜等，也可以是有机薄膜，如聚酰亚胺薄膜等。所述的振动膜503可以是周围固定的圆形或四边固定的方形膜，也可以是部分固定(例如，整个膜悬浮在硅基片上，但被分布在四边形顶角的四个固定锚点拉着)的圆形或方形薄膜。所述的振动膜503的边沿可以有褶皱(Corrugations)，也可以没有褶皱(Corrugatiohs)。所述的振动膜503可以没有小的声孔，也可以有小的声孔。这里，褶皱的作用是为了减少振动膜应力，而小的声孔可以改善传声器在整个频带内的响应。

所述的反光膜区域504是指广义的反光材料制成的一小的圆形区域，直径为10～1000微米之间，该反光膜区域504也可以是方形或别的形状的区域。所述的反光膜区域504一般采用金属铝或金膜。对于振动膜本身就具有反光的情况

(例如，有的振动膜是在氮化硅薄膜上镀一层铝膜)，可以不另外制作反光膜。

实施例4：

图4示出了本发明的一个实施例，尤其给出了所述的光纤MEMS传声器探头500的详细结构。本实施例与实施例3除了所述MEMS传感芯片外，其它部分完全相同。相同的部分使用同一个标号，功能部分这里不再重述。

在此实施例中，所述的光纤MEMS传声器探头500包括梯度透镜506、尾纤508、斐索干涉腔支架505和MEMS传感芯片。

所述的MEMS传感芯片依次由体刻蚀掩膜501、硅基片502、声背板513、空气隙516、隔离层517、振动膜503和反光膜区域504组成。

所述的振动膜503是一种低应力的非金属薄膜，它通常是利用半导体工艺在所述硅基片502上制作的。它可以是低应力氮化硅薄膜、多晶硅薄膜、二氧化硅薄膜、浓硼掺杂的硅薄膜等，也可以是有机薄膜，如聚酰亚胺薄膜等。所述的振动膜503可以是四边固定的圆形或方形膜，也可以是部分固定的圆形或方形薄膜。所述的振动膜503的边沿可以有褶皱(Corrugations)，也可以没有褶皱(Corrugations)。

所述的声背板513为一体刻蚀自停止层，它与所述的振动膜503之间有一个空气隙516。所述声背板513至少有一个光孔515，使来自所述梯度透镜507的平行光束能通过。所述声背板513也可以有许多小圆形或方形声孔514。

所述隔离层517在所述硅基片502之上，用于支持所述振动膜503。所述隔离层517一般为低温二氧化硅(LTO)，也可以是氮化硅或氮化硅与低温二氧化硅(LTO)的复合层。所述隔离层517的厚度为1～20微米之间。

所述空气隙516的厚度由所述隔离层517决定，为1～20微米之间。当所述振动膜503的边沿有用于减小应力的褶皱时，所述空气隙516比所述隔离层517的厚度小。

实施例5：

图5示出了本发明的一个实施例，尤其给出了所述的光纤MEMS传声器探头500的详细结构。本实施例与实施例4的结构基本相同，不同之处在于本实施例中MEMS传感芯片的声背板没有小声孔，而将声孔移到振动膜上了。两实施例中相同的部分使用同一个标号，功能部分这里不再重述。

所述的振动膜503是一种低应力的非金属薄膜，它通常是利用半导体工艺在所述硅基片502上制作的。它可以是低应力氮化硅薄膜、多晶硅薄膜、二氧化硅薄膜、浓硼掺杂的硅薄膜等，也可以是有机薄膜，如聚酰亚胺薄膜等。所述的振动膜503可以是四边固定的圆形或方形膜，也可以是部分固定的圆形或方形薄膜。所述的振动膜503的边沿可以有褶皱(Corrugations)，也可以没有褶皱(Corrugations)。所述的振动膜503有小的声孔527。

所述的声背板513为一体刻蚀自停止层，它与所述的振动膜503之间有一个空气隙516。所述声背板513至少有一个光孔515，使来自所述梯度透镜507的平行光束能通过。

所述隔离层517在所述硅基片502之上，用于支持所述振动膜503。所述隔离层517一般为低温二氧化硅(LTO)，也可以是氮化硅或氮化硅与低温二氧化硅(LTO)的复合层。所述隔离层517的厚度为1～20微米。

所述空气隙516的厚度由所述隔离层517决定，为1～20微米。当所述振动膜503的边沿有用于减小应力的褶皱时，所述空气隙516比所述隔离层517的厚度小。

实施例6：

图6示出了本发明的一个实施例，尤其给出了PGC载波调制信号电子解调系统800的详细电路框图。

在此实施例中，所述PGC载波调制信号电子解调系统800包括信号源OSC、四个模拟乘法器M1～M4、低通滤波电路LP1和LP2、微分器D1和D2、模拟减法器A1、积分电路J1、高通滤波电路HP和音频输出。

来自所述PIN光电检测器700的载波调制的电信号分成两路，分别与来自所述信号源OSC的一倍频信号G Cosωt和二倍频信号H Cos2ωt(G和H分别代表两信号幅度，ω是基频角频率，t是时间)通过所述的模拟乘法器M1和M2进行乘法运算，乘积输出分别与所述低通滤波器LP1和LP2相连接。低通滤波器将信号的高频分量和混频的镜像频率分量滤去，只留下所需要的低频信号。所述滤波器LP1的输出分成两路，一路经过所述微分电路D1后与所述滤波器LP2的输出通过所述模拟乘法器M3相乘；另一路与所述微分电路D2的输出通过所述乘法器M4相乘。两模拟乘法器的输出通过所述的模拟减法器A1相减，运算的结果经过所述的积分电路J1和高通滤波电路HP，此时，整个相位载波调制的信号得到解调，恢复出相应传感电信号。此信号通过所述的音频输出可以直接驱动喇叭或扬声器，或连接到远方的音频设备上。

所述信号源OSC为高稳定度的信号源，且能够提供初始相位相同、输出幅度可调节的一倍频信号和二倍频信号。两信号源的互相抑止要大于60dB。所述信号源OSC的一倍频信号的频率与所述位载波调制的激光光源100的调制信号的频率相同。

为了得到的解调信号不失真，对解调电路的对称性要求较高，即要求所述的模拟乘法器M1与M2、低通滤波器LP1与LP2、微分电路D1与D2、模拟乘法器M3与M4有相同的幅频特性和相频特性。

实施例7：

图7示出了本发明的一个实施例，尤其给出了PGC载波调制信号电子解调系统800的数字解调方案框图。

在此实施例中，所述PGC载波调制信号电子解调系统800的数字解调方案包括A/D转换器(模/数转换器)、MPU微处理器单元、TMS320DSP引擎、D/A转换器(数/模转换器)、低通滤波器和音频输出单元。

来自所述PIN光电检测器700的模拟电压信号经过所述A/D转换器量化成数字信号，此数字信号被所述MPU微处理器单元读取后，通过数据总线传输给所述TMS320DSP引擎，由其运行数字信号处理软件来完成PGC载波调制信号的数字解调，并将解调的数据再回传给所述MPU微处理器单元。所述MPU微处理器单元将解调后的数据通过所述D/A转换器转换成模拟信号，此信号经过所述低通滤波器输出给所述音频输出单元，此单元可以直接驱动喇叭或扬声器，或连接到远方的音频设备上。

所述MPU微处理器单元是一种广义的微处理器单元，可以是8位、16位或32位微处理器。它的功能是连续读取所述A/D转换器的数据、控制并与所述TMS320DSP引擎交换数据、并处理后的数据输出给所述D/A转换器。

所述TMS320DS引擎是一种广义的数字信号处理单元，它通常是TMS320系列的数字信号处理器。它的功能通过运行其软件来完成PGC载波调制信号的数字解调。图8给出了其实现PGC载波调制信号的数字解调的软件流程，此流程所完成的功能于实施例7相同，只是用数字的方法来实现模拟的运算。

数字解调的步骤如下：831)当所述MPU微处理器单元822完成对所述TMS320DSP引擎823的初始化后，就开始启动其解调工作；832)从所述MPU微处理器单元822读取A/D(模/数)转换的数据D(n)，并将保存求和结果的变量Sum初始化为零；833)D(n)与G Cosωt_n相乘；834)D(n)与H Cos2ωt_n相乘；835)数据通过第一FIR低通滤波器，输出保存到变量Fout1中；836)数据通过第二FIR低通滤波器，输出保存到变量Fout2中；837)对Fout1求差分，保存结果到Dout1；838)对Fout2求差分，保存结果到Dout2；839)作Fout1*Dout2-Fout2*Dout1运算，即将一个低通滤波器的输出与另一个低通滤波器输出信号的微分相乘，然后再将两路的结果相减，结果保存到变量Aout中；840)对Aout与前一个求和结果Sum相加并用该相加结果更新Sum，代替实施例6中的积分运算，；841)用Sum减去所有Sum的平均值，代替实施例6中的高通滤波器；842)将解调的数据传送给所述MPU微处理器单元。

Claims

1.一种基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统，包括激光光源、光纤、光纤耦合器(300)、传声器探头(500)、光电探测器(700)；其特征在于，所述激光光源是一种相位载波调制的激光光源(100)；所述光纤包括输入光纤(200)、传输光纤(400)和输出光纤(600)；所述光纤耦合器(300)通过所述输入光纤(200)与所述相位载波调制的激光光源(100)连接，并通过所述传输光纤(400)与所述传声器探头(500)连接，并通过所述输出光纤(600)与所述光电探测器(700)连接；所述光电探测器(700)与相位载波调制信号电子解调系统(800)通过电线或电缆连接；所述传声器探头(500)包括梯度透镜和带有反光区域的振动膜，所述梯度透镜的出射端面和振动膜上的反光区域平行放置，构成激光斐索干涉腔。

2.按权利要求1所述的基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统，其特征在于，所述相位载波调制的激光光源(100)至少包括一个半导体激光器和一个产生调制电流的振荡器，在额定的发光功率范围内，所述半导体激光器输出的激光光频随调制电流线性变化。

3.按权利要求1所述的基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统，其特征在于，所述输入光纤(200)、输出光纤(600)和传输光纤(400)均为单模光纤。

4.按权利要求1所述的基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统，其特征在于，所述光纤耦合器(300)是一种将注入光束分成光强相等的两束光的耦合器。

5.按权利要求1所述的基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统，其特征在于，所述光电探测器是一种由PIN光电二极管组成的光电转换电路。

6.按权利要求1所述的基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统，其特征在于，所述相位载波调制信号电子解调系统(800)是一种将载波调制信号中的音频信号解调出来的电子信号处理系统。

7.按权利要求1所述的基于相位载波调制的光纤硅微传声器系统，其特征在于，所述传声器探头(500)还包括斐索干涉腔支架(505)和MEMS传感芯片；所述斐索干涉腔支架(505)制作在MEMS传感芯片硅基片的上表面或下表面上，构成一个圆柱形的斐索干涉腔，所述梯度透镜(506)固定在斐索干涉腔支架上，该梯度透镜(506)通过尾纤(508)与传输光纤(400)连接；所述反光区域制作在MEMS传感芯片的振动膜上。