专利名称：基于自混合干涉测量方法的实时语音信号拾取装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及声光转换、声振动的光学检测办法，特别涉及一种光学型实时语音信号拾取装置。
背景技术：
现有实时语音信号拾取产品包括麦克风、助听器、对讲系统等，其语音信号拾取的原理是将声音信号转换为电信号并重新转化为声音信号的能量转换器件。以麦克风为例说明语音信号拾取产品的原理。目前传统电学型麦克风一般分为动 圈麦克风和驻极体麦克风。动圈麦克风是外界声音通过空气使震膜震动，然后在震膜上的线圈绕组和环绕在动圈麦头的磁铁形成磁力场切割，形成微弱的电流。驻极体麦克风的工作原理是同样是外界声音通过空气使震膜震动，从而引起上震膜和下金属铁片的距离产生变化，使其电容改变，形成电流阻抗。无论是何种类型的电学型麦克风均是声音信号引起薄膜振动并最终转化为可感测电信号并还原出原始的声音信号，实现语音信号的拾取。但是上述麦克风装置抗电磁干扰能力差、对环境要求较高、灵敏度差、频率响应范围窄。光学型麦克风一般采用光波的强度和相位的检测方法，对薄膜的振动情况进行检测，进而实现语音信号的拾取，具有抗电磁干扰、优异的声音精度、高灵敏度、大动态范围、长寿命，高可靠性，易复用，可应用于高温高压、易燃易爆等恶劣环境等优势，可充分解决传统电学型麦克风所存在的主要问题。但是，目前的光学型麦克风一般需多光路设计或者依赖于光纤等辅助设施，相对传统电学型麦克风往往又存在造价高、结构复杂的劣势，无法大范围取代现存的传统电学型麦克风。半导体激光器作为光源的激光自混合干涉原理如图I所示。干涉系统由半导体激光器和外部反射物体组成。反馈光存在的时候可以通过改变激光器腔内的载流子密度造成激光介质折射率发生变化进而调制激光器本身的频率和强度，形成了自混合干涉。图I中半导体激光器长度为U，它的端面反射系数分别为T1和r2，外腔反射系数为rMLejxt为激光器外腔长度，n为激光介质的折射率。初始的光场为Etl,自混合干涉后的光场 E (t)JE(0=r1r2exp{-j47iv~-+(g-y)L0}E0 +
c(I)rx(l -r22 )exp {-j 4tiv nL°+^ +(g-y)L0 }E0
C式(I)中g为激光腔内单位长度引起的线性增益，Y为激光腔内单位长度的损耗，V为激光的振荡频率。由于激光器阈值增益被反馈光调制，激光输出功率比例于激光阈值增益，因此，激光的输出功率被反馈光调制，输出的光功率可表示为
权利要求1.一种基于自混合干涉测量方法的实时语音信号拾取装置，其特征是具有 一固定设置的圆柱壳(I)，在其内部形成一封闭腔；一音膜(3),位于圆柱壳封闭腔的横断面上，所述音膜(3)是以周边支撑在定位台阶(10)上，所述定位台阶(10)与音膜(3)处在同轴位置上，定位台阶(10)固定设置在圆柱壳(I)的内侧壁上；以光电探测器(7)、信号处理单元(8)、驱动和调制单元(9)与所述半导体激光器(2)共同构成信号传感单元；其中，所述半导体激光器(2)用于向音膜(3)发出光信号，并接收来自音膜(3)的反馈光信号；所述光电探测器(7)作为光电信号转换单元；所述驱动和调制单元(9)通过改变半导体激光器(2)的注入电流或其它相关参数调制半导体激光器(2)的光源强度、波长、激光相位或激光偏振态；所述信号处理单元(8)接收光电探测器(7)的输出信号，输出并还原声音信号。
2.根据权利要求I所述的基于自混合干涉测量方法的实时语音信号拾取装置，其特征是所述音膜(3)为表面具有金属镀层，并能响应外界声音信号的薄膜。
3.根据权利要求I所述的基于自混合干涉测量方法的实时语音信号拾取装置，其特征是在所述半导体激光器(2)的前端设置透镜或透镜组(6)，以所述透镜或透镜组(6)调节半导体激光器(2)出射光强和所获得的反馈光光强。
4.根据权利要求I所述的基于自混合干涉测量方法的实时语音信号拾取装置，其特征是所述半导体激光器(2)为F-P激光器、DFB激光器或VCSEL激光器。
5.根据权利要求I所述的基于自混合干涉测量方法的实时语音信号拾取装置，其特征是在所述圆柱壳(I)上，处在音膜(3)所在的一端设置有声音导入孔(5)，所述声音导入孔(5)、音膜(3)与所述信号传感单元中半导体激光器(2)的光轴处在同轴位置上，作为声音通道的声音导入孔(5)的几何尺寸可根据需要进行调节。
专利摘要本实用新型公开了一种基于自混合干涉测量方法的实时语音信号拾取装置，其特征是具有一圆柱壳，在其内部形成一封闭腔，圆柱壳与被测物体固定连接；一音膜，位于圆柱壳封闭腔的横断面上并以周边支撑在与圆柱壳的内侧壁连接的定位台阶上；一半导体激光器，是以刚性支架固定设置在圆柱壳封闭腔内，与音膜在同轴位置上；半导体激光器用于向音膜发出光信号，并接收来自音膜的反馈光信号；以光电探测器作为光电信号转换单元；以信号处理单元接收光电探测器的输出信号，并输出声音检测信号。本实用新型利用半导体激光自混合效应感测声音信号，避免了电磁干扰，能够高灵敏度、高精度、大响应范围拾取外界声音信号。
文档编号H04R23/02GK202385275SQ20112051395
公开日2012年8月15日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者俞本立, 吕亮, 张道信, 曹志刚, 朱军, 杜正婷, 杨竟宇, 翟龙华, 赵云鹤 申请人:安徽大学