CN112326014A - 一种声音检测系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种声音检测系统及方法，包括：至少一路传感部件和主设备，主设备与传感部件通过光纤连接；每路传感部件包括拾音盒和置于拾音盒中的传感光纤；主设备产生光信号，并根据光信号得到至少一路探测光信号，每路探测光信号送至一路传感部件；传感部件根据待测声音信号对经过拾音盒中的传感光纤的探测光信号进行调制，得到已调光信号；主设备接收已调光信号，并根据已调光信号对待测声音信号进行分析。本发明采用光纤传感器，将传感器放在前端、主设备放在后端，可安全运行在强电磁干扰或富含可燃物的环境中，实现对设备运行的自动化实时检测。
Description
技术领域
本发明涉及声音检测技术领域，尤指一种声音检测系统及方法。
背景技术
有的设备(比如电机等)运行的好坏可通过检测设备运行时产生的声音这一指标进行判断。通常检测人员需要携带声音检测工具定期去现场对这类设备进行检测。这样不仅消耗人力，还不能对设备运行进行自动化的实时监测，影响了工业自动化程度。
声音检测工具包括传感模块和检测分析模块，传感模块采集声音信号并转换为电信号，检测分析模块对电信号进行分析，根据分析结果判断设备运行是否正常。传感模块通常是有源的、带电的，不适合在强电磁干扰下环境中使用；另外传感模块有可能漏电，也不适合在富含可燃物的环境中使用。
为此有必要提供一种新型的声音检测系统。
发明内容
本发明的目的之一是为了克服现有技术中存在的部分不足，提供了一种声音检测系统及方法。
本发明提供的技术方案如下：
一种声音检测系统，包括：至少一路传感部件和主设备，所述主设备与所述传感部件通过光纤连接；每路传感部件包括拾音盒和置于所述拾音盒中的传感光纤；所述主设备，用于产生光信号，并根据所述光信号得到至少一路探测光信号，每路探测光信号送至一路传感部件；所述传感部件，用于根据待测声音信号对经过所述传感光纤的探测光信号进行调制，得到已调光信号；所述主设备，还用于接收所述已调光信号，并根据所述已调光信号对所述待测声音信号进行分析。
进一步地，所述主设备包括：光源模块，用于产生光信号；分光器，与所述光源模块和所述传感部件连接，用于对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和至少一路探测光信号，每路探测光信号送至一路传感部件；检测模块，与所述分光器和所述传感部件连接，用于接收所述已调光信号，并根据所述已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对所述待测声音信号进行分析。
进一步地，所述检测模块包括：相位检测单元，用于将所述已调光信号与所述参考光信号进行干涉，根据干涉结果得到相位调制信息；光电转换单元，用于将所述相位调制信息转换为电信号；数据分析单元，用于根据所述电信号对所述待测声音信号进行分析。
进一步地，所述传感光纤均匀盘绕、散放在所述拾音盒中。
进一步地，所述传感部件为N路，所述主设备通过光纤与每路传感部件连接；所述分光器，还用于对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和N路探测光信号，不同的探测光信号送往不同的传感部件；所述检测模块，还用于接收N路已调光信号，并根据每路已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对与所述已调光信号对应的待测声音信号进行分析。
本发明还提供一种声音检测方法，包括：主设备产生光信号，并根据所述光信号得到至少一路探测光信号，每路探测光信号送至一路传感部件；传感部件的拾音盒感知待测声音信号，并根据感知的待测声音信号对经过所述拾音盒中的传感光纤的探测光信号进行调制，得到已调光信号；所述主设备接收所述已调光信号，并根据所述已调光信号对所述待测声音信号进行分析。
进一步地，所述的根据所述光信号得到至少一路探测光信号，包括：对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和至少一路探测光信号；所述的根据所述已调光信号对所述待测声音信号进行分析，包括：根据所述已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对所述待测声音信号进行分析。
进一步地，所述的根据所述已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对所述待测声音信号进行分析，具体包括：将所述已调光信号与所述参考光信号进行干涉，根据干涉结果得到相位调制信息；将所述相位调制信息转换为电信号；根据所述电信号对所述待测声音信号进行分析。
进一步地，所述传感光纤均匀盘绕、散放在所述拾音盒中。
进一步地，所述传感部件为N路，所述主设备通过光纤与每路传感部件连接；所述的对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和至少一路探测光信号，包括：对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和N路探测光信号，不同的探测光信号送往不同的传感部件；
所述的接收所述已调光信号，并根据所述已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对所述待测声音信号进行分析，包括：接收N路已调光信号，并根据每路已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对与所述已调光信号对应的待测声音信号进行分析。
通过本发明提供的一种声音检测系统及方法，至少能够带来以下有益效果：
1、本发明将传感部件与主设备分开放置，传感部件放在前端，主设备放在后端，通过光纤将两者连接，利用光纤对光信号的长距离低损耗传输实现长距离振动传感，实现对设备运行的自动化实时监测，避免人力定期到现场检测。
2、本发明的传感部件采用光纤传感器，且无源不带电，可以安全运行在强电磁干扰下或富含可燃物的环境中。
3、本发明通过分光器将光信号分为多路，一台主设备可以同时连接多个传感部件，每个传感部件探测一个设备的声音，这样单主设备可以同时监测多个不同位置的设备运行。
附图说明
下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种声音检测系统及方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
图1是本发明的一种声音检测系统的一个实施例的结构示意图；
图2是传感部件的一种立体结构示意图；
图3是本发明的一种声音检测系统的另一个实施例的结构示意图；
图4是本发明的一种声音检测系统的另一个实施例的结构示意图；
图5是本发明的一种声音检测方法的一个实施例的流程图；
图6是本发明的一种声音检测方法的另一个实施例的流程图。
附图标号说明：
100.主设备，110.光源模块，120.分光器，130.检测模块，200.传感部件，210.拾音盒，220.传感光纤。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘制了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。
本发明的一个实施例，如图1、图2所示，一种声音检测系统，包括：
至少一路传感部件200和主设备100，主设备100与传感部件200通过光纤连接。
每路传感部件200包括拾音盒210和置于拾音盒中的传感光纤220。
主设备100，用于产生光信号，并根据该光信号得到至少一路探测光信号，每路探测光信号送至一路传感部件200。
传感部件200，用于根据待测声音信号对经过传感光纤220的探测光信号进行调制，得到已调光信号。
主设备100，还用于接收已调光信号，并根据已调光信号对待测声音信号进行分析。
具体地，传感部件用于探测外界声波振动，位于前端。前端是指待测区域或待测设备附近等现场。比如，若是测试环境噪声，可将传感部件位于待测区域；若是测试设备运行产生的声音，可将传感部件位于待测设备附近。
主设备可位于后端，可远离待测区域或待测设备，比如控制中心。
主设备与传感部件之间通过光纤连接。由于光纤传输损耗小，传感部件与主设备可距离较远。
图2是传感部件的一种立体结构示意图，包括拾音盒210和传感光纤220。传感光纤220自然散放在拾音盒中；1端为传感光纤的输入端，2端为传感光纤的输出端。
传感部件的工作原理：传感部件置于声音环境中,拾音盒收集声音信号,传感光纤受到拾音盒中声音信号的作用，其纤芯的折射率、光线路径会发生变化,从而引起传感光纤中光信号的相位变化，相位变化程度与传感光纤受扰动的程度呈正相关。如此实现声音对传感光纤中光信号的相位调制。
图2所示拾音盒为长方体，这只是一种实施方式。拾音盒也可以为其他形状，比如球体、方体、环状体。
优选地，传感光纤均匀细密地盘绕、散放于拾音盒中，这样可增加传感光纤受影响范围，从而增大振动响应，提高探测灵敏度。
传感光纤的1端与2端均与主设备通过光纤相连。主设备发射光信号，光信号从1端入射，经传感光纤后从2端出射，出射光信号的相位在传感光纤中受到声波振动调制，得到携带了待测声音信息的已调光信号；已调光信号返回主设备，主设备对其进行解析，获取待测声音信号的相关信息。
由于光纤传感无源不带电，抗电磁干扰，灵敏度高，动态范围大，传感部件可安全运行在强电磁干扰下或富含可燃物的环境中；而且相对传统声波传感器，光纤传感器结构简单，便于安装。
本实施例，将传感部件与主设备分开放置，将无源不带电的光纤传感部件放在前端，可安全运行在强电磁干扰下或富含可燃物的环境中；通过光纤将传感部件与主设备连接，实现长距离振动传感，从而实现对设备运行的自动化监测，避免人力定期到现场检测。
本发明的另一个实施例，如图3所示，一种声音检测系统，包括：
一路传感部件200和主设备100，主设备100与传感部件200通过光纤连接。
传感部件200包括拾音盒210和置于拾音盒中的传感光纤220。
主设备100包括光源模块110、分光器120和检测模块130。分光器分别与光源模块和传感部件连接，检测模块分别与分光器和传感部件连接。
光源模块110，用于产生光信号。
分光器120，用于对光信号进行分路，得到一路参考光信号和一路探测光信号；探测光信号送至传感部件。
传感部件200，用于根据待测声音信号对经过传感光纤的探测光信号进行调制，得到已调光信号。
检测模块130，用于接收已调光信号，并根据已调光信号与参考光信号的干涉结果对待测声音信号进行分析。
具体地，光源模块产生光信号，光信号经分光器分路，一分为二，得到一路参考光信号和一路探测光信号。参考光信号和探测光信号的频率、相位相同。
探测光信号沿光纤传至传感部件中采集声音振动信息，参考光信号进入检测模块作为干涉参考光。传感部件输出的已调光信号沿光纤传至检测模块，检测模块对已调光信号与参考光信号进行干涉，并干涉结果对待测声音信号进行分析。
光是电磁波，两束频率相同的光干涉的结果与两束光之间的相位差相关。已调光信号与参考光信号的频率相同，相位不同，所以根据已调光信号与参考光信号的干涉结果，可获得已调光信号相对参考光信号的相位变化。该相位变化是由于待测声音信号引起，所以根据该相位变化可获取待测声音信号的相关信息。
可选地，检测模块具体包括：相位检测单元，用于将已调光信号与参考光信号进行干涉，根据干涉结果得到相位调制信息；光电转换单元，用于将相位调制信息转换为电信号；数据分析单元，用于根据该电信号对待测声音信号进行分析。
本实施例提供的声音检测系统，基于声音对光波相位的调制、光干涉来探测相位变化信息，从而对声音进行检测，探测灵敏度高，适合探测微弱的声音信号。
本发明的另一个实施例，如图4所示，一种声音检测系统，包括：
N路传感部件200和主设备100，主设备100与每路传感部件200通过光纤连接。
每路传感部件200包括拾音盒210和置于拾音盒中的传感光纤220。
主设备100包括光源模块110、分光器120和检测模块130。分光器分别与光源模块和传感部件连接，检测模块分别与分光器和传感部件连接。
光源模块110，用于产生光信号。
分光器120，用于对光信号进行分路，得到一路参考光信号和N路探测光信号；每路探测光信号送至一路传感部件，不同的探测光信号送往不同的传感部件。
传感部件200，用于根据待测声音信号对经过传感光纤的探测光信号进行调制，得到已调光信号。
检测模块130，用于接收所有已调光信号，并根据每路已调光信号与参考光信号的干涉结果对与已调光信号对应的待测声音信号进行分析。
具体地，分光器将光信号分为多路，得到一路参考光信号和N路探测光信号。参考光信号和N路探测光信号的频率、相位相同。
每路探测光信号送往一路传感部件去探测声音，不同的探测光信号送往不同的传感部件。不同的传感部件用于探测不同设备产生的声音或不同区域的环境噪音。
主设备接收每路传感部件输出的已调光信号，分别对每路已调光信号与参考光信号进行干涉，根据干涉结果获得与已调光信号对应的待测声音信号的相关信息，即对应设备产生的声音信息或对应区域的环境噪音信息。
本实施例，提供了一种连接多个传感部件的声音检测系统，可实现单主设备同时监测多个设备的运行，或同时检测多个不同位置区域的声音，有利于提高工业自动化。
本发明的另一个实施例，如图5所示，一种声音检测方法，包括：
步骤S110主设备产生光信号，对光信号进行分路，得到一路参考光信号和一路探测光信号。
步骤S210传感部件的拾音盒感知待测声音信号，并根据感知的待测声音信号对经过拾音盒中的传感光纤的探测光信号进行调制，得到已调光信号。
步骤S310主设备接收已调光信号，并根据已调光信号与参考光信号的干涉结果对待测声音信号进行分析。
具体地，传感部件用于探测外界声波振动，位于前端。前端是指待测区域或待测设备附近等现场。主设备可位于后端，可远离待测区域或待测设备，比如控制中心。主设备与传感部件之间通过光纤连接。
传感部件包括拾音盒和置于拾音盒中的传感光纤。
传感部件的工作原理：传感部件置于声音环境中,拾音盒收集声音信号,传感光纤受到拾音盒中声音信号的作用，其纤芯的折射率、光线路径会发生变化,从而引起传感光纤中光信号的相位变化，相位变化程度与传感光纤受扰动的程度呈正相关。如此实现声音对传感光纤中光信号的相位调制。
主设备产生光信号，光信号经分光器分路，一分为二，得到一路参考光信号和一路探测光信号。参考光信号和探测光信号的频率、相位相同。
探测光信号沿光纤传至传感部件的传感光纤中采集声音振动信息。具体地，传感部件的拾音盒感知待测声音信号，当探测光信号沿传感光纤传输时，拾音盒感知的待测声音信号对其进行调制，从而得到携带了待测声音信息的已调光信号。
传感部件输出的已调光信号沿光纤返回主设备。主设备将参考光信号作为干涉参考光，对已调光信号与参考光信号进行干涉，并根据干涉结果对待测声音信号进行分析，获取待测声音信号的相关信息。
根据已调光信号与参考光信号的干涉结果对待测声音信号进行分析，具体包括：将已调光信号与参考光信号进行干涉，根据干涉结果得到相位调制信息；将相位调制信息转换为电信号；根据该电信号对待测声音信号进行分析。
由于光纤传感无源不带电，抗电磁干扰，灵敏度高，动态范围大，传感部件可安全运行在强电磁干扰下或富含可燃物的环境中；而且相对传统声波传感器，光纤传感器结构简单，便于安装。
本实施例，将传感部件与主设备分开放置，将无源不带电的光纤传感部件放在前端，可安全运行在强电磁干扰下或富含可燃物的环境中；通过光纤将传感部件与主设备连接，实现长距离振动传感，从而实现对设备运行的自动化监测，避免人力定期到现场检测；基于声音对光波相位的调制、光干涉来探测相位变化信息，从而对声音进行检测，探测灵敏度高，适合探测微弱的声音信号。
本发明的另一个实施例，如图6所示，一种声音检测方法，包括：
步骤S120主设备产生光信号，对光信号进行分路，得到一路参考光信号和N路探测光信号。
步骤S220每路传感部件的拾音盒感知待测声音信号，并根据感知的待测声音信号对经过拾音盒中的传感光纤的探测光信号进行调制，得到已调光信号。
步骤S320主设备接收所有已调光信号，并根据每路已调光信号与参考光信号的干涉结果对与该已调光信号对应的待测声音信号进行分析。
具体地，传感部件有N路，主设备通过光纤与每路传感部件连接。
主设备将光信号分为多路，得到一路参考光信号和N路探测光信号。参考光信号和N路探测光信号的频率、相位相同。
每路探测光信号送至一路传感部件去探测声音，不同的探测光信号送往不同的传感部件。不同的传感部件用于探测不同设备产生的声音或不同区域的环境噪音。
主设备接收每路传感部件输出的已调光信号，分别对每路已调光信号与参考光信号进行干涉，并根据干涉结果获得与已调光信号对应的待测声音信号的相关信息，即对应设备产生的声音信息或对应区域的环境噪音信息。
本实施例，可实现单主设备同时监测多个设备的运行，或同时检测多个不同位置区域的声音，有利于提高工业自动化。
需要说明的是，本发明提供的声音检测方法的实施例与前述提供的声音检测系统的实施例均基于同一发明构思，能够取得相同的技术效果。因而，声音检测方法的实施例的其它具体内容可以参照前述声音检测系统的实施例内容的记载。
应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种声音检测系统，其特征在于，包括：
至少一路传感部件和主设备，所述主设备与所述传感部件通过光纤连接；
每路传感部件包括拾音盒和置于所述拾音盒中的传感光纤；
所述主设备，用于产生光信号，并根据所述光信号得到至少一路探测光信号，每路探测光信号送至一路传感部件；
所述传感部件，用于根据待测声音信号对经过所述传感光纤的探测光信号进行调制，得到已调光信号；
所述主设备，还用于接收所述已调光信号，并根据所述已调光信号对所述待测声音信号进行分析。
2.根据权利要求1所述的声音检测系统，其特征在于，所述主设备包括：
光源模块，用于产生光信号；
分光器，与所述光源模块和所述传感部件连接，用于对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和至少一路探测光信号，每路探测光信号送至一路传感部件；
检测模块，与所述分光器和所述传感部件连接，用于接收所述已调光信号，并根据所述已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对所述待测声音信号进行分析。
3.根据权利要求2所述的声音检测系统，其特征在于，所述检测模块包括：
相位检测单元，用于将所述已调光信号与所述参考光信号进行干涉，根据干涉结果得到相位调制信息；
光电转换单元，用于将所述相位调制信息转换为电信号；
数据分析单元，用于根据所述电信号对所述待测声音信号进行分析。
4.根据权利要求1所述的声音检测系统，其特征在于：
所述传感光纤均匀盘绕、散放在所述拾音盒中。
5.根据权利要求2所述的声音检测系统，其特征在于：
所述传感部件为N路，所述主设备通过光纤与每路传感部件连接；
所述分光器，还用于对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和N路探测光信号，不同的探测光信号送往不同的传感部件；
所述检测模块，还用于接收N路已调光信号，并根据每路已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对与所述已调光信号对应的待测声音信号进行分析。
6.一种声音检测方法，其特征在于，包括：
主设备产生光信号，并根据所述光信号得到至少一路探测光信号，每路探测光信号送至一路传感部件；
传感部件的拾音盒感知待测声音信号，并根据感知的待测声音信号对经过所述拾音盒中的传感光纤的探测光信号进行调制，得到已调光信号；
所述主设备接收所述已调光信号，并根据所述已调光信号对所述待测声音信号进行分析。
7.根据权利要求6所述的声音检测方法，其特征在于：
所述的根据所述光信号得到至少一路探测光信号，包括：对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和至少一路探测光信号；
所述的根据所述已调光信号对所述待测声音信号进行分析，包括：根据所述已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对所述待测声音信号进行分析。
8.根据权利要求7所述的声音检测方法，其特征在于，所述的根据所述已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对所述待测声音信号进行分析，具体包括：
将所述已调光信号与所述参考光信号进行干涉，根据干涉结果得到相位调制信息；
将所述相位调制信息转换为电信号；
根据所述电信号对所述待测声音信号进行分析。
9.根据权利要求6所述的声音检测方法，其特征在于：
所述传感光纤均匀盘绕、散放在所述拾音盒中。
10.根据权利要求6所述的声音检测方法，其特征在于：
所述传感部件为N路，所述主设备通过光纤与每路传感部件连接；
所述的对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和至少一路探测光信号，包括：
对所述光信号进行分路，得到一路参考光信号和N路探测光信号，不同的探测光信号送往不同的传感部件；
所述的接收所述已调光信号，并根据所述已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对所述待测声音信号进行分析，包括：
接收N路已调光信号，并根据每路已调光信号与所述参考光信号的干涉结果对与所述已调光信号对应的待测声音信号进行分析。
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