CN111595432B - 一种振动探测机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及语音识别技术领域，且公开了一种振动探测机构，包括光源，所述光源的发射端连接有分束器，所述分束器的第一发射端连接有第一准直器，所述第一准直器的发射端固定连接有振动探测头，所述振动探测头的上方设置有第二准直器，所述分束器的第二发射端与合束器的第二接收端连接，所述合束器的第一接收端与所述第二准直器连接，所述合束器的发射端连接有光纤解调器，所述光纤解调器的输出端连接有信号分析模块。通过透明振动膜振动时，改变光在高折射率介质中的光程，使输入合束器内相干光的一束相位发生变化，解调最终干涉光探测振动幅度和频率即可获得振动信息，整个过程不受电磁干扰，关键振动薄膜可采用廉价透光塑料膜。

Description

一种振动探测机构
技术领域
本发明涉及科学探测技术领域，具体为一种振动探测机构。
背景技术
语音识别是一门交叉学科。近二十年来，语音识别技术取得显著进步，开始从实验室走向市场。人们预计，未来10年内，语音识别技术将进入工业、家电、通信、汽车电子、医疗、家庭服务、消费电子产品等各个领域。随着生活生产需要，例如煤矿井下震波探测，日常生活里语音识别等都借助了振动探测机构，振动探测历经了阻抗式，压电式，电感式，电容式，光电式等的变迁，振动传感技术的发展日新月益，且越来越趋向于数字化、多功能与智能化，目前市场常见的多为以电容式为代表的电测振动传感器件。
但传统电测器件受电磁影响较大，使用接收振动的薄膜因需要加工成本高，因膜的性能不同，探测精度参差不齐。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种振动探测机构，具备探测精度高，振动薄膜制造成本低，抗电磁干扰的优点，可以在一些特种环境下使用，探测接收微小的振动。
(二)技术方案
为实现上述使用廉价振动薄膜，抗电磁干扰的目的，本发明提供如下技术方案：一种振动探测机构，包括光源，所述光源的发射端连接有分束器，所述分束器的第一发射端连接有第一准直器，所述第一准直器的发射端固定连接有振动探测头，所述振动探测头的上方设置有第二准直器，所述分束器的第二发射端与合束器的第二接收端连接，所述合束器的第一接收端与所述第二准直器连接，所述合束器的发射端连接有光纤解调器，所述光纤解调器的输出端连接有信号分析模块。
所述光源与其它光学元件间连接有单模光纤，所述振动探测头的内壁设置有夹持圈，所述夹持圈的中间设置有振动薄膜，所述振动探测头的右侧壁设置有进气口，所述振动探测头的左侧壁设置有排气口，所述进气口外套接有密封圈，所述振动探测头的底部设置有进光孔，所述进光孔的外侧设置有密封垫，所述振动探测头的内部设置有气体腔。
优选的，所述振动探测头为圆柱结构。
优选的，所述振动探测头的两侧开口位置可以根据通气方便进行调整。
优选的，所述振动探测头的底部有与第一准直器适配的突出部分。
优选的，所述夹持圈与振动薄膜紧密配合。
优选的，所述振动薄膜透光率至少达到92％，厚度小于50um。
优选的，所述光源使用波长与所用气体相适配的短波。
优选的，所述第一准直器和所述第二准直器发射头垂直振动薄膜设置。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种振动探测机构，具备以下有益效果：
1、该振动探测机构，通过振动探测头的内壁设置有夹持圈，夹持圈的中间设置有振动薄膜，振动膜内部密闭设置有气体腔，通过对气体腔内注入折射率高的气体介质，通过透明振动膜振动时，改变光在高折射率介质中的光程，使输入合束器内相干光的一束相位发生变化，解调最终干涉光探测振动幅度和频率即可获得振动信息，关键振动薄膜采用透明塑料膜即可，价格低廉。
2、该振动探测机构，光源与其它光学元件间均通过单模光纤相连接，整个光学探测机构不会受到电场、磁场变化影响，在特种环境下工作时，抗干扰性能好。
附图说明
图1为本发明振动探测头结构剖视图；
图2为本发明工作原理示意图；
图3为本发明主要设备示意图。
图中：1、光源；2、分束器；3、第一准直器；4、振动探测头；5、第二准直器；6、合束器；7、光纤解调器；8、信号分析模块；9、单模光纤；10、夹持圈；11、振动薄膜；12、进气口；13、排气口；14、密封圈；15、进光孔；16、密封垫；17、气体腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，一种振动探测机构，包括光源1，光源1使用波长与所用气体相适配的短波。光源1的发射端连接有分束器2，分束器2的第一发射端连接有第一准直器3，第一准直器3的发射端固定连接有振动探测头4，振动探测头4为圆柱结构，振动探测头4的上方设置有第二准直器5，分束器2的第二发射端与合束器6的第二接收端连接，合束器6的第一接收端与第二准直器5连接，合束器6的发射端连接有光纤解调器7，光纤解调器7的输出端连接有信号分析模块8。
光源1与其它光学元件间连接有单模光纤9，振动探测头4的内壁设置有夹持圈10，夹持圈10的中间设置有振动薄膜11，振动薄膜11透光率至少达到92％，第一准直器3和第二准直器5发射头垂直振动薄膜11设置，厚度小于50um，夹持圈10与振动薄膜11紧密配合，振动探测头4的右侧壁设置有进气口12，振动探测头4的左侧壁设置有排气口13，振动探测头4的两侧开口位置可以根据通气方便进行调整，进气口12外套接有密封圈14，振动探测头4的底部设置有进光孔15，进光孔15的外侧设置有密封垫16，振动探测头4的内部设置有气体腔17，振动探测头4的底部有与第一准直器3适配的突出部分。
工作原理:光源1发射激光，通过单模光纤9进入分束器2分成两束相干光，第一束通过第一准直器3射入振动探测头4，穿过探测头后经过第二准直器5进入合束器6，分束器2输出端第二束相干光直接进入合束器6，两束光由于光程差产生干涉，干涉光信号进入光纤解调器7被解调为电信号，再送给信号分析模块8，当振动薄膜11接收到外界振动时，薄膜中心上下起伏，由第一准直器3发射的光经过气体腔17距离变短，由于与外界介质不同，振动薄膜11振动时不同介质光程变化使经过振动探测头4的光束相位变化，干涉光相应变化，最终信号分析模块8接收到不同电信号，分析信号变化即可获得原振动频率和振幅。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种振动探测机构，包括光源（1），其特征在于：所述光源（1）的发射端连接有分束器（2），所述分束器（2）的第一发射端连接有第一准直器（3），所述第一准直器（3）的发射端固定连接有振动探测头（4），所述振动探测头（4）的上方设置有第二准直器（5），所述分束器（2）的第二发射端与合束器（6）的第二接收端连接，所述合束器（6）的第一接收端与所述第二准直器（5）连接，所述合束器（6）的发射端连接有光纤解调器（7），所述光纤解调器（7）的输出端连接有信号分析模块（8）；所述光源（1）的发射端与其它光学元件间连接有单模光纤（9），所述振动探测头（4）的内壁设置有夹持圈（10），所述夹持圈（10）的中间设置有振动薄膜（11），所述振动探测头（4）的右侧壁设置有进气口（12），所述振动探测头（4）的左侧壁设置有排气口（13），所述进气口（12）外套接有密封圈（14），所述振动探测头（4）的底部设置有进光孔（15），所述进光孔（15）的外侧设置有密封垫（16），所述振动探测头（4）的内部设置有气体腔（17），所述振动探测头（4）的底部有与第一准直器（3）适配的突出部分，所述夹持圈（10）与振动薄膜（11）紧密配合，所述第一准直器（3）和所述第二准直器（5）发射头垂直振动薄膜（11）设置，所述振动探测头（4）为圆柱结构，所述光源（1）使用波长与所用气体相适配的短波，光源（1）发射激光，通过单模光纤（9）进入分束器（2）分成两束相干光，第一束通过第一准直器（3）射入振动探测头（4），穿过探测头后经过第二准直器（5）进入合束器（6），分束器（2）输出端第二束相干光直接进入合束器（6），两束光的光程差产生干涉，干涉光信号进入光纤解调器（7）被解调为电信号，再送给信号分析模块（8），当振动薄膜（11）接收到外界振动时，薄膜中心上下起伏，第一准直器（3）发射的光经过气体腔（17）距离变短，与外界介质不同，振动薄膜（11）振动时不同介质光程变化使经过振动探测头（4）的光束相位变化，干涉光相应变化，信号分析模块（8）接收到不同电信号，分析信号变化获得原振动频率和振幅。
2.根据权利要求1所述的一种振动探测机构，其特征在于：所述振动探测头（4）的两侧开口位置根据通气方便进行调整。
3.根据权利要求1所述的一种振动探测机构，其特征在于：所述振动薄膜（11）透光率达到92%，厚度小于50um。
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