CN105704630A

CN105704630A - 光纤低频传声器

Info

Publication number: CN105704630A
Application number: CN201511033797.6A
Authority: CN
Inventors: 冯越
Original assignee: Yancheng Teachers University
Current assignee: Yancheng Teachers University
Priority date: 2015-12-28
Filing date: 2015-12-28
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2035-12-28
Also published as: CN105704630B

Abstract

本发明提供了一种光纤低频传声器，包括入射光纤、出射光纤、振动膜、传动杆和光纤位置调整滑块，出射光纤有两根，分别传输信号的正半周和负半周，当振幅为正半周时，振动膜通过传动杆把入射光纤的端面拉向右侧，入射光纤把光传给出射光纤，当振幅为负半周时，振动膜通过传动杆把入射光纤的端面拉向左侧，入射光纤把光传给出射光纤，本传声器结构简单、抗干扰强、传输距离远、低频响应好，下限频率低、振膜动态范围大、大信号状态下不易产生失真，静态无声时出射光纤中光强信号为零，静态信噪比高，能很好适应某些场合如人体心音、低音鼓、大提琴低音区、地震前兆杂音等振动幅度大，频率响应低的特殊使用要求。

Description

光纤低频传声器

技术领域

本发明涉及一种传声器，尤其涉及一种光纤传声器，属于光纤传感技术领域。

背景技术

随着科学技术的发展，人们不断突破传统技术的束缚，在传声器技术领域，人们从动圈传声器和电容传声器发展到了光纤传声器，光纤传声器的优点是传输距离远，不受复杂电磁环境干扰，光纤传声器常用的调制方式有强度调制型、光纤光栅型和干涉型，目前在光纤传声器方面已有较多专利技术，这些光纤传声器各有其优点，有的灵敏度很高，有的频率响应很好，有的技术含量很高，能很好适用于常规声场转换技术领域，这些光纤传声器的共同点是：(1)中低频、中频和高频响应好，下限频率较高，一般都高于20Hz；(2)振膜振动的动态范围较小，其峰峰值一般小于50μm，大信号状态下容易产生限幅失真；(3)静态无声时，出射光纤中存在较大数值的光信号，光电转换元件中存在偏置信号，信噪比小，这些光纤传声器不能很好适应某些场合如人体心音、低音鼓、大提琴低音区、地震前兆杂音等振动幅度大，下限频率低的特殊使用要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、下限频率低、动态范围大、静态时出射光纤中光强信号为零，适用于某些低频和超低频特殊声场领域转换用的光纤低频传声器。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：光纤远程传声器包括入射光纤1、出射光纤2、出射光纤3、光纤耦合器4、光纤连接头5、振膜6、波纹边7、传动杆8、光纤缺口9、卡口10、卡脚11、光纤支架12、光纤位置调整滑块13、滑块紧固螺丝14、光纤卡脚15、光纤卡脚16、传声器外壳17、侧耳18、螺丝孔19、入射光纤引出线20、出射光纤引出线21、出射光纤引出线22，出射光纤2、出射光纤3、卡口10、卡脚11、光纤支架12、光纤位置调整滑块13、滑块紧固螺丝14、光纤卡脚15、光纤卡脚16和传声器外壳17构成固定组件，入射光纤1、振膜6、波纹边7和传动杆8构成活动组件，入射光纤1、出射光纤2、出射光纤3、光纤耦合器4、光纤连接头5、光纤缺口9和入射光纤引出线20、出射光纤引出线21、出射光纤引出线22构成传输组件；

传声器外壳17内部设有入射光纤1、出射光纤2、出射光纤3、传动杆8、光纤缺口9、卡脚11、光纤支架12、光纤位置调整滑块13、滑块紧固螺丝14、光纤卡脚15和光纤卡脚16，传声器外壳17外部设有振膜6、波纹边7、卡口10、侧耳18和入射光纤引出线20、出射光纤引出线21、出射光纤引出线22，卡口10的内侧连接振膜6的波纹边7和卡脚11，卡脚11上设有光纤支架12，光纤支架12的中心位置设有光纤位置调整滑块13和滑块紧固螺丝14，出射光纤2和出射光纤3通过光纤位置调整滑块13的右端固定在光纤支架12上，振膜6的周边设有波纹边7，振膜6内侧的中心位置设有传动杆8，传动杆8的左端与入射光纤1的尾端连接，主光路前进方向上依次为入射光纤引出线20、入射光纤1、光纤缺口9、出射光纤2或出射光纤3、出射光纤引出线21或出射光纤引出线22，传声器外壳17的底部设有三只光纤耦合器4，光纤耦合器4的上半段位于传声器外壳17内部，光纤耦合器4的下半段位于传声器外壳17外部，所述的光纤耦合器4为FC型光纤耦合器，光纤连接头5为FC型光纤连接头，入射光纤1通过光纤卡脚16固定在传声器外壳17上，出射光纤2和出射光纤3通过光纤卡脚15固定在传声器外壳17上；

出射光纤2和出射光纤3的端面位于光纤缺口9的上方，出射光纤2和出射光纤3的端面左右并排放置，入射光纤1的端面位于光纤缺口9的下方，入射光纤1的中心轴线位于出射光纤2中心轴线和出射光纤3中心轴线中间，入射光纤1的中心轴线对准出射光纤2和出射光纤3端面之间的缝隙，当振膜6感受到外界声波时，振膜6沿水平线方向在振膜静态位置的左右两侧发生振动，当振膜6的振幅位于其静态位置的右侧时，振膜6通过传动杆8把入射光纤1的端面拉向右侧，入射光纤1把光传给出射光纤2，当振膜6的振幅位于其静态位置的左侧时，振膜6通过传动杆8把入射光纤1的端面拉向左侧，入射光纤1把光传给出射光纤3，振动的正半周由出射光纤3传输，振动的负半周由出射光纤2传输，振膜6的振幅越大，入射光纤1传给出射光纤2或出射光纤3的光越多，出射光纤2或出射光纤3中的光信号就越强，当入射光纤1的中心轴线位移到对准出射光纤2或出射光纤3的中心轴线时，出射光纤2或出射光纤3中的光信号幅度为最大值，此值为光信号的极限值。

由于采用上述技术方案，本发明所具有的优点和积极效果是：传声器的结构简单、抗干扰强、传输距离远、低频响应好，下限频率低、振膜动态范围大、大信号状态下不易产生失真，静态无声时出射光纤中光强信号为零，静态信噪比高，能很好适应某些场合如人体心音、低音鼓、大提琴低音区、地震前兆杂音等振动幅度大，频率响应低的特殊使用要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明有如下4幅附图：

图1是本发明光纤低频传声器结构示意图，

图2是本发明光纤低频传声器工作原理图，

图3是本发明光纤低频传声器光纤布局图，

图4是本发明光纤低频传声器正视剖视图。

在附图中所标各数字分别表示如下：1.入射光纤，2.出射光纤，3.出射光纤，4.光纤耦合器，5.光纤连接头，6.振膜，7.波纹边，8.传动杆，9.光纤缺口，10.卡口，11.卡脚，12.光纤支架，13.光纤位置调整滑块，14.滑块紧固螺丝，15.光纤卡脚，16.光纤卡脚，17.传声器外壳，18.侧耳，19.螺丝孔，20.入射光纤引出线，21.出射光纤引出线，22.出射光纤引出线，23.振动方向。

具体实施方式

1.根据图1和图4，光纤远程传声器包括入射光纤1、出射光纤2、出射光纤3、光纤耦合器4、光纤连接头5、振膜6、波纹边7、传动杆8、光纤缺口9、卡口10、卡脚11、光纤支架12、光纤位置调整滑块13、滑块紧固螺丝14、光纤卡脚15、光纤卡脚16、传声器外壳17、侧耳18、螺丝孔19、入射光纤引出线20、出射光纤引出线21、出射光纤引出线22，出射光纤2、出射光纤3、卡口10、卡脚11、光纤支架12、光纤位置调整滑块13、滑块紧固螺丝14、光纤卡脚15、光纤卡脚16和传声器外壳17构成固定组件，入射光纤1、振膜6、波纹边7和传动杆8构成活动组件，入射光纤1、出射光纤2、出射光纤3、光纤耦合器4、光纤连接头5、光纤缺口9和入射光纤引出线20、出射光纤引出线21、出射光纤引出线22构成传输组件。

2.传声器外壳17内部设有入射光纤1、出射光纤2、出射光纤3、传动杆8、光纤缺口9、卡脚11、光纤支架12、光纤位置调整滑块13、滑块紧固螺丝14、光纤卡脚15和光纤卡脚16，传声器外壳17外部设有振膜6、波纹边7、卡口10、侧耳18和入射光纤引出线20、出射光纤引出线21、出射光纤引出线22，卡口10的内侧连接振膜6的波纹边7和卡脚11，卡脚11上设有光纤支架12，光纤支架12的中心位置设有光纤位置调整滑块13和滑块紧固螺丝14，出射光纤2和出射光纤3通过光纤位置调整滑块13的右端固定在光纤支架12上，振膜6的周边设有波纹边7，振膜6内侧的中心位置设有传动杆8，传动杆8的左端与入射光纤1的尾端连接，主光路前进方向上依次为入射光纤引出线20、入射光纤1、光纤缺口9、出射光纤2或出射光纤3、出射光纤引出线21或出射光纤引出线22，传声器外壳17的底部设有三只光纤耦合器4，光纤耦合器4的上半段位于传声器外壳17内部，光纤耦合器4的下半段位于传声器外壳17外部，所述的光纤耦合器4为FC型光纤耦合器，光纤连接头5为FC型光纤连接头，入射光纤1通过光纤卡脚16固定在传声器外壳17上，出射光纤2和出射光纤3通过光纤卡脚15固定在传声器外壳17上。

3.根据图2，出射光纤2和出射光纤3的端面位于光纤缺口9的上方，出射光纤2和出射光纤3的端面左右并排放置，入射光纤1的端面位于光纤缺口9的下方，入射光纤1的中心轴线位于出射光纤2中心轴线和出射光纤3中心轴线中间，入射光纤1的中心轴线对准出射光纤2和出射光纤3端面之间的缝隙，当振膜6感受到外界声波时，振膜6沿水平线方向在振膜静态位置的左右两侧发生振动，当振膜6的振幅位于其静态位置的右侧时，振膜6通过传动杆8把入射光纤1的端面拉向右侧，入射光纤1把光传给出射光纤2，当振膜6的振幅位于其静态位置的左侧时，振膜6通过传动杆8把入射光纤1的端面拉向左侧，入射光纤1把光传给出射光纤3，振动的正半周由出射光纤3传输，振动的负半周由出射光纤2传输，振膜6的振幅越大，入射光纤1传给出射光纤2或出射光纤3的光越多，出射光纤2或出射光纤3中的光信号就越强，当入射光纤1的中心轴线位移到对准出射光纤2或出射光纤3的中心轴线时，出射光纤2或出射光纤3中的光信号幅度为最大值。

4.所述的传声器为光强调制型光纤传声器，振膜6为磷铜片材料，厚度为0.05mm，直径为30～40mm，传动杆8为铝合金圆杆，直径为0.5mm，长度为5mm，传声器所用的光纤为62.5μm/125μm多模光纤，传声器的频率响应为0.2Hz～2KHz，振动的正半周与负半周由出射光纤2和出射光纤3推挽输出，因此传声器的动态范围大，振膜的峰峰值为125μm，由于振膜面积较大，振膜与传动杆8和入射光纤1连接使活动组件整体质量较大，所以低频响应较好。

5.传声器安装调试时，松开光纤支架12上的滑块紧固螺丝14，调整光纤位置调整滑块13的左右位置，静态状态下，使出射光纤2和出射光纤3端面之间的缝隙对准入射光纤1的中心轴线，然后紧固滑块紧固螺丝14。

Claims

1.一种光纤低频传声器，包括入射光纤1、出射光纤2、出射光纤3、光纤耦合器4、光纤连接头5、振膜6、波纹边7、传动杆8、光纤缺口9、卡口10、卡脚11、光纤支架12、光纤位置调整滑块13、滑块紧固螺丝14、光纤卡脚15、光纤卡脚16、传声器外壳17、侧耳18、螺丝孔19、入射光纤引出线20、出射光纤引出线21、出射光纤引出线22，出射光纤2、出射光纤3、卡口10、卡脚11、光纤支架12、光纤位置调整滑块13、滑块紧固螺丝14、光纤卡脚15、光纤卡脚16和传声器外壳17构成固定组件，入射光纤1、振膜6、波纹边7和传动杆8构成活动组件，入射光纤1、出射光纤2、出射光纤3、光纤耦合器4、光纤连接头5、光纤缺口9和入射光纤引出线20、出射光纤引出线21、出射光纤引出线22构成传输组件，

其特征在于：传声器外壳17内部设有入射光纤1、出射光纤2、出射光纤3、传动杆8、光纤缺口9、卡脚11、光纤支架12、光纤位置调整滑块13、滑块紧固螺丝14、光纤卡脚15和光纤卡脚16，传声器外壳17外部设有振膜6、波纹边7、卡口10、侧耳18和入射光纤引出线20、出射光纤引出线21、出射光纤引出线22，卡口10的内侧连接振膜6的波纹边7和卡脚11，卡脚11上设有光纤支架12，光纤支架12的中心位置设有光纤位置调整滑块13和滑块紧固螺丝14，出射光纤2和出射光纤3通过光纤位置调整滑块13的右端固定在光纤支架12上，振膜6的周边设有波纹边7，振膜6内侧的中心位置设有传动杆8，传动杆8的左端与入射光纤1的尾端连接，主光路前进方向上依次为入射光纤引出线20、入射光纤1、光纤缺口9、出射光纤2或出射光纤3、出射光纤引出线21或出射光纤引出线22，传声器外壳17的底部设有三只光纤耦合器4，光纤耦合器4的上半段位于传声器外壳17内部，光纤耦合器4的下半段位于传声器外壳17外部，所述的光纤耦合器4为FC型光纤耦合器，光纤连接头5为FC型光纤连接头，入射光纤1通过光纤卡脚16固定在传声器外壳17上，出射光纤2和出射光纤3通过光纤卡脚15固定在传声器外壳17上。

2.根据权利要求1所述的光纤低频传声器，其特征在于：出射光纤2和出射光纤3的端面位于光纤缺口9的上方，出射光纤2和出射光纤3的端面左右并排放置，入射光纤1的端面位于光纤缺口9的下方，入射光纤1的中心轴线位于出射光纤2中心轴线和出射光纤3中心轴线中间，入射光纤1的中心轴线对准出射光纤2和出射光纤3端面之间的缝隙，当振膜6感受到外界声波时，振膜6沿水平线方向在振膜静态位置的左右两侧发生振动，当振膜6的振幅位于其静态位置的右侧时，振膜6通过传动杆8把入射光纤1的端面拉向右侧，入射光纤1把光传给出射光纤2，当振膜6的振幅位于其静态位置的左侧时，振膜6通过传动杆8把入射光纤1的端面拉向左侧，入射光纤1把光传给出射光纤3，振动的正半周由出射光纤3传输，振动的负半周由出射光纤2传输，振膜6的振幅越大，入射光纤1传给出射光纤2或出射光纤3的光越多，出射光纤2或出射光纤3中的光信号就越强，当入射光纤1的中心轴线位移到对准出射光纤2或出射光纤3的中心轴线时，出射光纤2或出射光纤3中的光信号幅度为最大值，此值为光信号的极限值，所述传声器的振膜6为磷铜片材料，厚度为0.05mm，直径为30～40mm，传动杆8为铝合金圆杆，直径为0.5mm，长度为5mm，传声器所用的光纤为62.5μm/125μm多模光纤，传声器的频率响应为0.2Hz～2KHz，振膜振动的动态范围为125μm。