CN203057458U - 一种光纤监听系统音频信号处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤监听系统音频信号处理装置，包括顺序相连的前置滤波放大器、驱动放大器及功率放大器，所述的前置滤波放大器用于对光纤震动信号中的噪声进行滤除，所述的驱动放大器根据外围功放器件的要求调整功率幅值，所述的功率放大器对探测音频信号进行还原。本实用新型的光纤监听系统音频信号处理装置通过前置RIAA滤波放大消除噪声信号，通过电流闭环功率放大技术满足耳机功率要求，通过功率放大电路调整扬声器输入信号功率,此技术方案不仅能满足光纤监听设备的音频处理要求，同时体积小，方便与携带。

Description

一种光纤监听系统音频信号处理装置

技术领域

本实用新型涉及音频信号处理装置，特别涉及一种光纤监听系统音频信号处理装置。

背景技术

随着光纤技术的不断发展和长足进步，光纤传感器的传感技术因其特殊的优异功能受到普遍重视，特别是受到各国军界的青睐。利用光纤传感器对声场进行测量是目前的一个研究热点，其典型应用即光纤监听器。由于光纤水听器与传统的压电陶瓷水听器相比，光纤水听器具有一系列特点和优点:灵敏度高、带宽宽、频响特性好、可以响应甚低频;全光信号无任何电子设备，稳定性高，光缆无铜，更轻更小;耐高温，抗腐蚀性;传输距离远;动态范围大;可利用光纤多路复用技术，构成大面积阵列和大规模阵列等1。这些特点使基于光纤水听器的水下声系统，传感器网路与信息传输网络一体化，系统结构简化，工程要求降低，在大幅度提高系统性能的同时，降低了系统的代价，受到各国的重视。

传统光纤监听设备通常采用高速数字处理方法作为信号处理技术。其通过数字采样技术将信号高速采集至处理器内，通过滤波技术及信号还原技术将处理好的信号输送至扬声器内。尽管这种技术可以有效的抑制音频噪声，但是其电子器件众多，体积庞大，不利于工程实施或便携式携带。同时，处理器的输出功率非常有限，无法对大型扬声设备提供足够的输入功率。

除此之外，伴随光纤水听器系统向大规模阵列的发展，其信号处理也随之剧增。光纤水听器虽然有低噪声，低频探测性能好，动态范围大等优点，但是其对水声信号的响应为声压的余弦函数，信号处理远比传统水听器复杂。2009年海上试验的32基元阵列光纤监听器已经达到每秒4.8亿次浮点运算，对于将来可用的阵列，阵元数可能达到1024或者更多，对信号处理系统提出了很高的要求。过去的信号处理系统为单台微机或者DSP处理电路，处理能力远远不能达到要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种有效滤除噪声，提高信号处理能力的光纤监听系统音频信号处理装置。

达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型公开了一种光纤监听系统音频信号处理装置，包括顺序相连的前置滤波放大器、驱动放大器及功率放大器，所述的前置滤波放大器用于对光纤震动信号中的噪声进行滤除，所述的驱动放大器根据外围功放器件的要求调整功率幅值，所述的功率放大器对探测音频信号进行还原。

作为本技术方案的进一步的改进，所述的前置滤波放大器包括：

第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C10、第五电容CP、放大器F1，其中，第一电阻R1一端接地，另一端与第一电容C1、第二电阻R2及第三电阻R3依次相串接；

第二电容C2、第三电容C3相串接后的一端连接于所述的第一电阻R1、第二电阻R2的公共接点后输入至放大器F1的负极，另一端连接于第三电阻R3与放大器F1输出端的公共接点；

第五电容CP与第四电阻R4并联后一端接地，另一端连接于第四电容C10的公共接点，第四电容C10接外部信号，放大器F1输出端输出信号至所述的驱动放大器。

作为本技术方案的进一步的改进，所述的驱动放大器包括：

第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第六电容C-BASS1、耳机插座E1、电流反馈耳机放大器F2，

其中，第五电阻R5、第六电阻R6、第八电阻R8、第六电容C-BASS1及耳机插座E1相串接，电流反馈耳机放大器F2输入端接第六电阻R6及第八电阻R8的公共接点，电流反馈耳机放大器F2输出端接第七电阻R7，第九电阻R9一端接地，另一端与第七电阻R7相连。

作为本技术方案的进一步的改进，所述的功率放大器包括：

第十电阻R10、缓冲器H1、耳机P1、第七电容C15、第八电容C16，

其中，第十电阻R10、缓冲器H1、耳机P1相串接，第七电容C15一端接地，另一端连接于第十电阻R10、缓冲器H1输入端的公共接点，第八电容C16一端接地，另一端接连于缓冲器H1输出端与耳机P1的公共接点。

作为本技术方案的进一步的改进，所述的第十电阻R10为可变电阻。

作为本技术方案的进一步的改进，前置滤波放大器采用RIAA滤波方式。

作为本技术方案的进一步的改进，驱动放大器采用电流闭环放大方式。

作为本技术方案的进一步的改进，其由信号及公共地端组成差分放大。

实施本实用新型的一种光纤监听系统音频信号处理装置，有益效果在于：

通过前置RIAA滤波放大消除噪声信号，通过电流闭环功率放大技术满足耳机功率要求，通过功率放大电路调整扬声器输入信号功率。此实用新型不仅能满足光纤监听设备的音频处理要求，同时体积小，方便与携带。

附图说明

图1是本实用新型光纤监听系统音频信号处理装置功能模块图；

图2是图1中的前置滤波放大器电路图；

图3是图1中的驱动放大器电路图；

图4是图1中的功率放大器电路图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

为了克服传统的光纤监听系统的信号处理装置的缺点，考虑上述情况，本实用新型设计了一种模拟信号处理的装置。前置放大器采用RIAA滤波方法，不仅对电源产生的工频信号进行滤除，同时对光纤中产生的背向散射信号进行滤除。此外在滤波同时对弱信号进行前置放大，从而满足后续驱动放大的要求。在驱动放大中，采用电流闭环差分放大的方式，通过将语音信号与公共地进行比较有效的抑制放大噪声，并满足耳机等主要音频器件的功率要求。最后根据扬声器的功率输入要求，功率放大电路采用缓冲器提高输出功率，并通过可变电阻调整电流幅值，从而满足音量大小的调整功能。此种方法不仅可以满足高速语音信号的处理要求，同时噪声低，受外界环境干扰小，有效的提高了光纤监听系统在各种领域的应用性。

请参阅图1至图4，本实用新型的较佳实施例，一种光纤监听系统音频信号处理装置1，包括顺序相连的前置滤波放大器100、驱动放大器200及功率放大器300，前置滤波放大器100用于对光纤震动信号中的噪声进行滤除，驱动放大器200根据外围功放器件的要求调整功率幅值，功率放大器300对探测音频信号进行还原。

信号流向如各图中A、B所示。

前置滤波放大器100包括：

第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C10、第五电容CP、放大器F1，其中，第一电阻R1一端接地，另一端与第一电容C1、第二电阻R2及第三电阻R3依次相串接；

第二电容C2、第三电容C3相串接后的一端连接于所述的第一电阻R1、第二电阻R2的公共接点后输入至放大器F1的负极，另一端连接于第三电阻R3与放大器F1输出端的公共接点；

第五电容CP与第四电阻R4并联后一端接地，另一端连接于第四电容C10的公共接点，第四电容C10接外部信号，放大器F1输出端输出信号至所述的驱动放大器。

驱动放大器200包括：

第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第六电容C-BASS1、耳机插座E1、电流反馈耳机放大器F2，

其中，第五电阻R5、第六电阻R6、第八电阻R8、第六电容C-BASS1及耳机插座E1相串接，电流反馈耳机放大器F2输入端接第六电阻R6及第八电阻R8的公共接点，电流反馈耳机放大器F2输出端接第七电阻R7，第九电阻R9一端接地，另一端与第七电阻R7相连。

功率放大器300包括：

第十电阻R10、缓冲器H1、耳机P1、第七电容C15、第八电容C16，

其中，第十电阻R10、缓冲器H1、耳机P1相串接，第七电容C15一端接地，另一端连接于第十电阻R10、缓冲器H1输入端的公共接点，第八电容C16一端接地，另一端接连于缓冲器H1输出端与耳机P1的公共接点。

第十电阻R10为可变电阻。

前置滤波放大器100采用RIAA滤波方式。

前置滤波放大器100采用RIAA滤波技术，其通带1频率由串联的电阻R2和R3和串联的电容C2和C3组成，其压通带频率由电阻R2和电容C2组成。其阻带频率由电阻R3和电容C3组成。前置放大器的输入并联网络为信号源提供了匹配阻抗，而电容C1确定了低频截止频率从而阻断了直流和其他的亚音频频率分量。

驱动放大电路200采用电流反馈型耳机放大器F2，其内部建有两个独立的放大电路，开关转换速率高达1300V/μs，具有极低的失真度(THD+N)和极高的动态范围，设计电路如图3所示，本电路音频信号采用反相方式输入7，输入信号与公共地端8比较，从而有效抑制噪声。电压放大倍数接近10，电源采用±5V供电。将电流反馈型耳机放大器F2背面的接地脚（温度传导脚）与PCB板公共地连接，可有效的控制温度在规定的范围内。

功率放大电路300采用缓冲器H1，其保持输入信号的电压不变，同时根据规定的输出功率调整电流，从而对信号的功率进行放大。同时在反馈端12连接第十电阻R10，可根据要求调整输出功率的幅值，从而调整输出音量，满足扬声器信号输入的要求。

驱动放大器200采用电流闭环放大方式。

其由信号及公共地端组成差分放大。

实施本实用新型的一种光纤监听系统音频信号处理装置，有益效果在于：

通过前置RIAA滤波放大消除噪声信号，通过电流闭环功率放大技术满足耳机功率要求，通过功率放大电路调整扬声器输入信号功率，此实用新型不仅能满足光纤监听设备的音频处理要求，同时体积小，方便与携带。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种光纤监听系统音频信号处理装置，其特征在于：包括顺序相连的前置滤波放大器、驱动放大器及功率放大器，所述的前置滤波放大器用于对光纤震动信号中的噪声进行滤除，所述的驱动放大器根据外围功放器件的要求调整功率幅值，所述的功率放大器对探测音频信号进行还原。

2.根据权利要求1所述的光纤监听系统音频信号处理装置，其特征在于，所述的前置滤波放大器包括：

第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第三电容（C3）、第四电容（C10）、第五电容（CP）、放大器（F1），其中，第一电阻（R1）一端接地，另一端与第一电容（C1）、第二电阻（R2）及第三电阻（R3）依次相串接；

第二电容（C2）、第三电容（C3）相串接后的一端连接于所述的第一电阻（R1）、第二电阻（R2）的公共接点后输入至放大器（F1）的负极，另一端连接于第三电阻（R3）与放大器（F1）输出端的公共接点；

第五电容（CP）与第四电阻（R4）并联后一端接地，另一端连接于第四电容（C10）的公共接点，第四电容（C10）接外部信号，放大器（F1）输出端输出信号至所述的驱动放大器。

3.根据权利要求1或2所述的光纤监听系统音频信号处理装置，其特征在于，所述的驱动放大器包括：

第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、第八电阻（R8）、第九电阻（R9）、第六电容（C-BASS1）、耳机插座（E1）、电流反馈耳机放大器（F2），

其中，第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第八电阻（R8）、第六电容（C-BASS1）及耳机插座（E1）相串接，电流反馈耳机放大器（F2）输入端接第六电阻（R6）及第八电阻（R8）的公共接点，电流反馈耳机放大器（F2）输出端接第七电阻（R7），第九电阻（R9）一端接地，另一端与第七电阻（R7）相连。

4.根据权利要求3所述的光纤监听系统音频信号处理装置，其特征在于，所述的功率放大器包括：

第十电阻（R10）、缓冲器（H1）、耳机（P1）、第七电容（C15）、第八电容（C16），

其中，第十电阻（R10）、缓冲器（H1）、耳机（P1）相串接，第七电容（C15）一端接地，另一端连接于第十电阻（R10）、缓冲器（H1）输入端的公共接点，第八电容（C16）一端接地，另一端接连于缓冲器（H1）输出端与耳机（P1）的公共接点。

5.根据权利要求4所述的光纤监听系统音频信号处理装置，其特征在于，所述的第十电阻（R10）为可变电阻。

Images