专利名称：一种光纤监听系统音频信号处理装置的制作方法
技术领域：
本发明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。
技术背景
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I。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。发明内容
本发明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，本发明采用以下技术方案:
本发明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Cl、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Rl —端接地，另一端与 第一电容Cl、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Rl、第二电阻R2的公共接点后输入至放大器Fl的负极，另一端连接于第三电阻R3与放大器Fl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ClO的公共接点，第四电容ClO接外部信号，放大器Fl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-BASSl及耳机插座El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 —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Pl相串接，第七电容C15 —端接地，另一端连接于第十电阻R10、缓冲器Hl输入端的公共接点，第八电容C16 —端接地，另一端接连于缓冲器Hl输出端与耳机Pl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RlO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。实施本发明的一种光纤监听系统音频信号处理装置，有益效果在于:本发明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。
图1是本发明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。
具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本发明的技术方案。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，本发明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，本发明的较佳实施例，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Cl、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Rl —端接地，另一端与 第一电容Cl、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Fl的负极，另一端连接于第三电阻R3与放大器Fl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ClO的公共 接点，第四电容ClO接外部信号，放大器Fl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-BASSl及耳机插座El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 —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Pl相串接，第七电容C15 —端接地，另一端连 接于第十电阻R10、缓冲器Hl输入端的公共接点，第八电容C16 —端接地，另一端接连于缓 冲器Hl输出端与耳机Pl的公共接点。
第十电阻RlO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I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Cl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/μ S，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。实施本发明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，此发明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。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
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(Cl)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、第四电容(CIO)、第五电容(CP)、放大器(F1)，其中，第一电阻(Rl)一端接地，另一端与第一电容(Cl)、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(Fl)的负极，另一端连接于第三电阻(R3)与放大器(Fl)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(ClO)的公共接点，第四电容(ClO)接外部信号，放大器(Fl)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-BASSI)、耳机插座(EI)、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-BASSl)及耳机插座(El)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) —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(Pl)相串接，第七电容(C15) —端接地，另一端连接于第十电阻(R10)、缓冲器(Hl)输入端的公共接点，第八电容(C16) —端接地，另一端接连于缓冲器(Hl)输出端与耳机(Pl)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(RlO)为可变电阻。
6.根据权利要求1所述的光纤监听系统的音频信号处理装置，其特征在于，前置滤波放大器采用RIAA滤波方式。
7.根据权利要求1所述的光纤监听系统的音频信号处理装置，其特征在于，驱动放大器采用电流闭环放大方式。
8.根据权利要求3所述的驱动放大器，其特征在于，其由信号及公共地端组成差分放大。
全文摘要
本发明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。本发明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。
文档编号H04R3/00GK103139685SQ20121055295
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者田建伟, 高然, 周莹 申请人:北京航天易联科技发展有限公司