CN219608205U - 一种基于激光自混合效应的声音探测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于激光声音传感技术，具体是涉及到一种基于激光自混合效应的声音探测装置，包括激光器、设置在激光器的光束光路上的分光片，分光片用于将激光器的光束分为耦合光束和探测光束，还包括设置在耦合光束光路上振膜、设置在探测光束光路上的光电探测器，以及与光电探测器连接的数据采集与处理系统，本实用新型结构简单、成本低廉、可分布测量，灵敏度高其不易受外界环境干扰，并可实现声音的远距离隐蔽监测与传输。可广泛用于远程监测、地震救援、故障诊断等各种工程研究领域。

Description

一种基于激光自混合效应的声音探测装置

技术领域

本实用新型属于激光声音传感技术，具体是涉及到一种基于激光自混合效应的声音探测装置。

背景技术

远程语音的采集与重构对于声场可视化、音频监控和入侵检测具有重要意义。传统的声音采集与恢复方法主要是电容麦克风。电容麦克风通过探测其表面振膜的加速度来定量感知声音的变化，从而获得相应的变化电压信号用于实现声音的传输与重构。电容麦克风的灵敏度较低，一般需要放置在测量对象的附近，容易被发现和屏蔽。此外，电容麦克风容易受到外界环境的干扰，不适用于远距离探测。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于激光自混合效应的声音探测装置，将激光传感技术应用于声音探测与传感中，灵敏度高其不易受外界环境干扰，并可实现声音的远距离隐蔽监测与传输。

本实用新型提供一种基于激光自混合效应的声音探测装置，包括激光器、设置在激光器的光束光路上的分光片，分光片用于将激光器的光束分为耦合光束和探测光束，还包括设置在耦合光束光路上振膜、设置在探测光束光路上的光电探测器，以及与光电探测器连接的数据采集与处理系统。

本实用新型还包括设置在分光片与振膜之间耦合光束光路上的扩束器和聚焦透镜，所述聚焦透镜和振膜之间还设置有光纤。

更进一步地，所述分光片与扩束器之间耦合光束光路上还设置有电光调制器。

更进一步地，所述振膜为镀铝振膜。

本实用新型的有益效果是，本实用新型结构简单、成本低廉、可分布测量，灵敏度高其不易受外界环境干扰，并可实现声音的远距离隐蔽监测与传输。可广泛用于远程监测、地震救援、故障诊断等各种工程研究领域。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图；

附图2为本实用新型外界环境声音信号、激光自混合干涉信号以及基于激光自混合干涉信号的声音重构信号；

附图3为本实用新型外界环境声音信号和自混合干涉信号的声音重构信号的频谱对比。

在图中，1-激光器；11-光束；2-分光片；21-耦合光束；22-探测光束；3-电光调制器；4-扩束器；5-聚焦透镜；6-光纤；7-光电探测器；8-数据采集与处理系统；9-振膜；10-扬声器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

如附图1-3所示，本实用新型提供一种基于激光自混合效应的声音探测装置，包括激光器1、设置在激光器1的光束11光路上的分光片2，分光片2用于将激光器1的光束11分为耦合光束21和探测光束22，还包括设置在耦合光束21光路上振膜9、设置在探测光束22光路上的光电探测器7，以及与光电探测器7连接的数据采集与处理系统8。

在使用时，激光器1的出射光束11通过分光片2实现激光束分束，劈裂成耦合光束21与探测光束22。其中，耦合光束21用于实现激光器1与振膜9的耦合。探测光束22被光电探测器7探测，用于监测激光器1功率的变化，获得相应的激光自混合干涉信号。耦合光束21后续射于振膜9且被振膜9所反射。相应的振膜9表面的反射光原路返回并进入激光器1的共振腔内，与激光器1的共振腔耦合，实现激光自混合干涉，从而影响激光器1的功率输出。

本实用新型通过振膜9探测声源发出的声音，并通过耦合光束21的反射光耦合到激光器1的共振腔内，将声音信号变为光信号，相应的光信号被光电探测器7所探测并进一步转化为电信号，最后被数据采集与处理系统8采集与处理，从而实现声音的远程探测与重构。本实用新型结构简单、成本低廉、可分布测量，灵敏度高其不易受外界环境干扰，并可实现声音的远距离隐蔽监测与传输。可广泛用于远程监测、地震救援、故障诊断等各种工程研究领域。

在其中一个实施例中，本实用新型还包括设置在分光片2与振膜9之间耦合光束21光路上的的扩束器4和聚焦透镜5，扩束器4和聚焦透镜5均位于耦合光束21的光路上，扩束器4用于实现耦合光束21的扩束，聚焦透镜5用于实现耦合光束21的聚焦，所述聚焦透镜5和振膜9之间还设置有光纤6，耦合光束21通过扩束器4和聚焦透镜5，实现激光的束腰变换与调节，以便于后续通过光纤6实现远距离的传输和相应的反射光收集。本实施例通过设置光纤6，可以实现更加远距离的声音探测与重构。

在其中一个实施例中，所述分光片2与扩束器4之间耦合光束21光路上还设置有电光调制器3，实现耦合光束21的相位调制。

在其中一个实施例中，所述振膜9为镀铝振膜。镀铝振膜具有高反射率和高灵敏度，从而可以实现对耦合光束21的高反射和对外界声音振动的高灵敏度探测。

在一个具体实施例中，当扬声器10的发声频率为200Hz时，相应的扬声器10的声音信号、光电探测器7探测的自混合干涉信号以及基于自混合干涉信号的声音重构信号如图2所示。可以看出，扬声器10的声音信号和基于自混合干涉信号的声音重构信号波形几乎一致。此外，扬声器10的声音信号和基于自混合干涉信号的声音重构信号的频率分析如图3所示，也几乎一致。表示我们基于激光自混合干涉的声音探测装置工作良好。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种基于激光自混合效应的声音探测装置，其特征是，包括激光器(1)、设置在激光器(1)的光束(11)光路上的分光片(2)，分光片(2)用于将激光器(1)的光束(11)分为耦合光束(21)和探测光束(22)，还包括设置在耦合光束(21)光路上振膜(9)、设置在探测光束(22)光路上的光电探测器(7)，以及与光电探测器(7)连接的数据采集与处理系统(8)。

2.如权利要求1所述的基于激光自混合效应的声音探测装置，其特征是，还包括设置在分光片(2)与振膜(9)之间耦合光束(21)光路上的扩束器(4)和聚焦透镜(5)，所述聚焦透镜(5)和振膜(9)之间还设置有光纤(6)。

3.如权利要求2所述的基于激光自混合效应的声音探测装置，其特征是，所述分光片(2)与扩束器(4)之间耦合光束(21)光路上还设置有电光调制器(3)。

4.如权利要求1所述的基于激光自混合效应的声音探测装置，其特征是，所述振膜(9)为镀铝振膜。