CN101783997A - 光纤激光传声扬声系统 - Google Patents

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张文涛
李芳�
刘育梁
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Abstract

本发明公开了一种光纤激光传声扬声系统，包括：光纤激光传声器，用于感受声波，并将声波信号转变为用来表示输出激光波长变化的光信号；泵浦源，用于为光纤激光传声器提供泵浦激光；解调仪，用于将光纤激光传声器输出的光信号转变为电声信号；扬声器，用于将光纤激光传声器采集的声音信号播放出来；波分模块，用于分开泵浦源的泵浦激光及光纤激光传声器的输出激光；连接于光纤激光传声器、波分模块、解调仪、泵浦源之间的光纤，用于传输光信号；电缆，用于解调仪和扬声器之间的电信号传输。利用本发明极大的降低了系统噪音，提高了探测微弱信号的能力，并且避免了传输光纤扰动的影响，提高了系统的稳定性。

Description

光纤激光传声扬声系统
技术领域
本发明涉及传声器技术领域，尤其涉及一种光纤激光传声扬声系统。
背景技术
传声器(麦克风)广泛应用于日常生活的各个领域，如会场、电话、电脑、对讲系统等。传统电学传声器抗电磁干扰能力差，并且一般不能在恶劣环境，如潮湿环境或水下环境工作。
光纤传声器是利用光纤的传光特性以及它与周围环境中的声波相互作用产生的种种调制效应，探测声音信号的仪器。光纤传声器与传统电学传声器相比，在灵敏度、动态范围、环境适应能力、抗电磁干扰能力、可靠性等方面具有明显的优势，在国防、军事应用领域显得尤为突出。
目前报道的光纤传声器大多是采用光强调制技术。例如实用新型专利ZL200520060813.6公开了一种光纤麦克风，它是利用一反射振动膜来感受声音信号，光纤端面平行于振动膜放置。当振动膜由于声音作用振动时，反射进入光纤的光强发生变化，从而可以通过探测进入光纤的光的强度来探测声音信号。这种方法的缺点在于灵敏度较低，并且系统的稳定性受到传输光纤的影响。
张红菊等人也报道了一种光纤麦克风(应用光学，第29卷第5期，2008年)，同样是采用弹性膜片作为敏感元件，通过弹性膜片反射光强进入光纤，从而实现声音的检测。其缺点同上。
王静等人报道了一种光纤Bragg光栅麦克风(仪表技术与传感器，2009年第10期)，在其技术方案中采用将Bragg光栅安装于悬臂梁上进行声音探测，通过悬臂梁的振动使Bragg光栅的输出波长发生变化，通过探测Bragg光栅的反射波长来探测声音信号。其缺点在于Bragg光栅的带宽较大，使系统噪声较高，无法探测极微弱信号，灵敏度也较低。
鉴于上述技术方案中出现的系统受传输光纤影响不稳定、灵敏度较低、无法探测微弱信号的问题，本发明提出一种光纤激光传声扬声系统，用于声音探测，重点解决系统的稳定性、探测微弱信号能力问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光纤激光传声扬声系统，以解决系统的稳定性、探测微弱信号能力等问题。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种光纤激光传声扬声系统，该光纤激光传声扬声系统包括：
光纤激光传声器10，用于感受声波，并将声波信号转变为用来表示输出激光波长变化的光信号；
泵浦源40，用于为光纤激光传声器10提供泵浦激光；
解调仪50，用于将光纤激光传声器10输出的光信号转变为电声信号；
扬声器60，用于将光纤激光传声器10采集的声音信号播放出来；
波分模块30，用于分开泵浦源40的泵浦激光及光纤激光传声器10的输出激光；
连接于光纤激光传声器10、波分模块30、解调仪50、泵浦源40之间的光纤20，用于传输光信号；
电缆21，用于解调仪50和扬声器60之间的电信号传输。
上述方案中，所述光纤激光传声器10包含至少一只分布布拉格反射型光纤激光器或者分布布拉格反馈型光纤激光器，用于感受声音信号。
上述方案中，所述光纤激光传声器10为压强式传声器、压差式传声器或者压强压差复合式传声器。
上述方案中，所述光纤激光传声器10为一膜盒式结构，包括：
壳体15，用于保护内部结构；
光纤激光器11，位于壳体15的内部，用于检测声音信号；
膜片13，位于壳体15的一端，用于感受声波并传递给光纤激光器11。
上述方案中，所述光纤激光器11直接粘接于膜片13上，或者通过两个凸台结构18而固定在膜片13上。
上述方案中，所述膜片13通过盖12安装于壳体15上。
上述方案中，所述盖12与膜片13之间进一步安装有密封圈14。
上述方案中，所述盖12与壳体15通过螺纹连接的方式安装。
上述方案中，所述解调仪50包含一个光纤干涉仪，激光进入光纤干涉仪后发生干涉，从而波长变化的信号转变为相位变化信号，通过相位检测解调方法可解调出声音信号，解调仪50将解调出的声音信号转变为电信号，电信号经电缆21传输至扬声器60进行播放。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种光纤激光传声扬声系统，在其内部使用光纤激光器感测声音信号，而光纤激光器的线宽很窄，从而极大的降低了系统噪音，提高了探测微弱信号的能力。
2、本发明提供的这种光纤激光传声扬声系统，在其内部使用光纤激光器感测声音信号，采用波长调制方案，从而避免了传输光纤扰动的影响，提高了系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明提供的光纤激光传声扬声系统的结构示意图；
图2为本发明提供的光纤激光传声扬声系统具体实施例1中光纤激光传声器的剖视图；
图3为本发明提供的光纤激光传声扬声系统具体实施例1中光纤激光传声器的俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
请参照图1，图1为本发明提供的光纤激光传声扬声系统的结构示意图，该光纤激光传声扬声系统包括：
光纤激光传声器10，用于感受声波，并将声波信号转变为用来表示输出激光波长变化的光信号；
泵浦源40，用于为光纤激光传声器10提供泵浦激光；
解调仪50，用于将光纤激光传声器10输出的光信号转变为电声信号；
扬声器60，用于将光纤激光传声器10采集的声音信号播放出来；
波分模块30，用于分开泵浦源40的泵浦激光及光纤激光传声器10的输出激光；
连接于光纤激光传声器10、波分模块30、解调仪50、泵浦源40之间的光纤20，用于传输光信号；
电缆21，用于解调仪50和扬声器60之间的电信号传输。
光纤激光传声器10包含至少一只分布布拉格反射型(DBR)光纤激光器或者分布布拉格反馈型(DFB)光纤激光器，用于感受声音信号。光纤激光传声器10可以为压强式传声器、压差式传声器或者压强压差复合式传声器。
如图2～图3所示，光纤激光传声器10一般为一膜盒式结构，包括壳体15，用于保护内部结构；在壳体15内部的光纤激光器11，用于检测声音信号；在壳体15的一端可进一步包含一膜片13，用于感受声波并传递给光纤激光器11。光纤激光器11可以直接粘接与膜片13上，亦可通过两个凸台结构18而固定在膜片13上。膜片13可通过盖12安装于壳体15上，为了保证安装效果，可进一步在盖12与膜片13之间安装密封圈14。盖12和壳体15可以通过螺纹连接的方式安装。
本发明提供的光纤激光传声扬声系统的工作原理为，泵浦源40为光纤激光传声器10提供泵浦光，光纤激光传声器10在被泵浦源40泵浦后发出激光。当有声音时，光纤激光传声器10可以感受声压。在本实施例中，膜片13将声压振动信号传递给光纤激光器11，从而引起光纤激光器11的输出激光的波长发生变化。光纤激光器11的输出激光经过波分模块30后进入解调仪50。解调仪50可以包含一个光纤干涉仪，激光进入光纤干涉仪后发生干涉，从而波长变化的信号转变为相位变化信号，通过相位检测解调方法(例如相位产生载波法)就可以解调出声音信号。解调仪50将解调出的声音信号转变为电信号，电信号经电缆21传输至扬声器60播放。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光纤激光传声扬声系统，其特征在于，该光纤激光传声扬声系统包括：
光纤激光传声器(10)，用于感受声波，并将声波信号转变为用来表示输出激光波长变化的光信号；
泵浦源(40)，用于为光纤激光传声器(10)提供泵浦激光；
解调仪(50)，用于将光纤激光传声器(10)输出的光信号转变为电声信号；
扬声器(60)，用于将光纤激光传声器(10)采集的声音信号播放出来；
波分模块(30)，用于分开泵浦源(40)的泵浦激光及光纤激光传声器(10)的输出激光；
连接于光纤激光传声器(10)、波分模块(30)、解调仪(50)、泵浦源(40)之间的光纤(20)，用于传输光信号；
电缆(21)，用于解调仪(50)和扬声器(60)之间的电信号传输。
2.根据权利要求1所述的光纤激光传声扬声系统，其特征在于，所述光纤激光传声器(10)包含至少一只分布布拉格反射型光纤激光器或者分布布拉格反馈型光纤激光器，用于感受声音信号。
3.根据权利要求1所述的光纤激光传声扬声系统，其特征在于，所述光纤激光传声器(10)为压强式传声器、压差式传声器或者压强压差复合式传声器。
4.根据权利要求1所述的光纤激光传声扬声系统，其特征在于，所述光纤激光传声器(10)为一膜盒式结构，包括：
壳体(15)，用于保护内部结构；
光纤激光器(11)，位于壳体(15)的内部，用于检测声音信号；
膜片(13)，位于壳体(15)的一端，用于感受声波并传递给光纤激光器(11)。
5.根据权利要求4所述的光纤激光传声扬声系统，其特征在于，所述光纤激光器(11)直接粘接于膜片(13)上，或者通过两个凸台结构(18)而固定在膜片(13)上。
6.根据权利要求4所述的光纤激光传声扬声系统，其特征在于，所述膜片(13)通过盖(12)安装于壳体(15)上。
7.根据权利要求6所述的光纤激光传声扬声系统，其特征在于，所述盖(12)与膜片(13)之间进一步安装有密封圈(14)。
8.根据权利要求6所述的光纤激光传声扬声系统，其特征在于，所述盖(12)与壳体(15)通过螺纹连接的方式安装。
9.根据权利要求1所述的光纤激光传声扬声系统，其特征在于，所述解调仪(50)包含一个光纤干涉仪，激光进入光纤干涉仪后发生干涉，从而波长变化的信号转变为相位变化信号，通过相位检测解调方法可解调出声音信号，解调仪(50)将解调出的声音信号转变为电信号，电信号经电缆(21)传输至扬声器(60)进行播放。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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