一种振动传感装置及电子设备的制作方法
【专利摘要】本发明适用于光机电【技术领域】，提供了一种振动传感装置及电子设备，所述振动传感装置包括光源、将所述光源发出的光分为两束的分光镜、用以接收其中一束光和振动信号的振膜、使另一束光与经所述振膜反射的那一束光发生干涉的合束镜以及用以获取所述干涉产生的图样并进行处理的图像处理器。本发明先将光源发出的光分为两束，然后由振膜接收其中一束光和振动信号，并使另一束光与经该振膜反射的光发生干涉，再对干涉产生的图像处理，从而获知作用于振膜的振动信号的特征。因光的干涉对扰动极为敏感，故本振动传感装置可以提高测试精度，而且结构极其简单。因而本振动传感装置可用于地震探测、地质勘探、音频仪器中的传声器、声纳中的水声换能器等。
【专利说明】一种振动传感装置及电子设备
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于光机电【技术领域】，尤其涉及一种振动传感装置及电子设备。
【背景技术】
[0002]在高度发展的现代工业中，现代测试技术向数字化、信息化方向发展已成必然发展趋势，而测试系统的最前端是传感器，它是整个测试系统的灵魂，被世界各国列为尖端技术，特别是近几年快速发展的IC技术和计算机技术，为传感器的发展提供了良好与可靠的科学技术基础，使传感器的发展日新月益，且数字化、多功能与智能化是现代传感器发展的重要特征。然而现有振动传感装置测试时精度较低，且结构复杂。
【发明内容】
[0003]本发明实施例的目的在于提供一种振动传感装置，旨在解决现有振动传感装置测试精度低的问题。
[0004]本发明实施例是这样实现的，一种振动传感装置，包括光源、将所述光源发出的光分为两束的分光镜、用以接收其中一束光和振动信号的振膜、使另一束光与经所述振膜反射的那一束光发生干涉的合束镜以及用以获取所述干涉产生的图样并进行处理的图像处理器。
[0005]本发明实施例的另一目的在于提供一种电子设备，所述电子设备采用上述振动传感装置。
[0006]本发明实施例先将光源发出的光分为两束，然后由振膜接收其中一束光和振动信号，并使另一束光与经该振膜反射的光发生干涉，再对干涉产生的图像处理，从而获知作用于振膜的振动信号的特征。因光的干涉对扰动极为敏感，故本振动传感装置可以提高测试精度，而且结构极其简单。因而本振动传感装置可以用于地震探测、地质勘探、音频仪器中的传声器、声纳中的水声换能器等领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是本发明实施例一提供的振动传感装置的结构示意图；
[0008]图2是本发明实施例二提供的振动传感装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0009]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0010]本发明实施例先将光源发出的光分为两束，然后由振膜接收其中一束光和振动信号，并使另一束光与经该振膜反射的光发生干涉，再对干涉产生的图像处理，从而获知作用于振膜的振动信号的特征。因光的干涉对扰动极为敏感，故本振动传感装置可以提高测试精度，而且结构极其简单。
[0011]下面列举若干实施例对本发明的实现进行详细描述。
[0012]实施例一
[0013]如图1所示，本发明实施例提供的振动传感装置包括光源1、将所述光源I发出的光分为两束的分光镜2、用以接收其中一束光和振动信号的振膜3、使另一束光与经所述振膜3反射的那一束光发生干涉的合束镜4以及用以获取所述干涉产生的图样并进行处理的图像处理器5。此处先将光源I发出的光分为两束，然后由振膜3接收其中一束光和振动信号，并使另一束光与经该振膜3反射的光发生干涉，再对干涉产生的图像处理，从而获知作用于振膜3的振动信号的特征。因光的干涉对扰动极为敏感，故本振动传感装置可以提高测试精度，而且结构极其简单。
[0014]其中，所述分光镜2和合束镜4分别为第一半反半透镜和第二半反半透镜。具体地，所述其中一束光为经第一半反半透镜反射至振膜3的光束，所述另一束光为经第一半反半透镜透射至第二半反半透镜的光束；经所述振膜3反射的光束经反射镜6再次反射后与经所述第二半反半透镜透射的光束叠加，发生所述干涉。这样所述振膜3于振动信号作用下产生振动，可对所述其中一束光的光程进行调制，而所述其中一束光的光程变化可以对干涉产生的图样(即干涉图样)进行调制，再由所述图像处理器5实时获取干涉图样并对其变化情况进行分析处理，得到作用于所述振膜3的振动信号的特征，如振幅、频率、相位坐寸ο
[0015]通常，所述图像处理器5采用如下算法对干涉图样的变化情况进行分析处理。
[0016]1.1 降噪
[0017]1.1.1第一次降噪
[0018]因为采集到的图片含有少量背景杂音，为减少杂音对还原信号的影响，故对图像做降噪处理，降噪的算法采用:加速收敛(Lucy-Richardson)算法。此处利用泊松方程,对噪声进行统计提取标准，再按照此标准结合PSF反推，对于图像噪声信息未知的时候，可以用不同PSF值进行尝试，获取最佳的效果。因为目前尚不清楚CCD镜头产生噪声的机理，所以利用加速收敛算法进行降噪的效果最好。
[0019]1.1.2加强信号
[0020]首次降噪后对信号进行一次加强，采取先加强对比度，再转为二值图像，再转换图片数据类型为整型的手段。首次降噪后的图像可能导致原图像的信号削弱甚至丢失，采用此种算法加强对比度后和转为二值图都是为了强化信号。
[0021]1.1.3再次降噪
[0022]对于加强后的图像再做一次魏纳降噪。经过上一步操作后，图像还残留不少“散点”噪音，且这些噪音是明确的，而魏纳算法就是针对已经明确的噪音进行降噪。
[0023]1.1.4再次加强
[0024]利用反复的开闭运算，获取图像中的大对象，而放弃小对象，小对象往往可能是噪音或者和噪音混合到一起的信号，经过多次降噪以后还无法分析的，权且放弃，在此有足够的大对象来进行分析，这对最终获得的结果影响很小(小对象所占比例不超过5%)。
[0025]1.2 膨胀
[0026]对于现在得到的图像，因为放弃了小对象，出现断裂现象，故而进行膨胀操作，使断裂部分重新连接起来，膨胀的操作都是基于已经明确的像素点进行的，并且膨胀系数可约束，所以误差与失真可控。
[0027]1.3直方均衡化
[0028]图像的增强在于有目的的强调图像的某些特征，增强后的图像能够往往能够显著增强特殊信息的识别能力，机器识别中，图像的增强与处理往往直接影响到机器的感知和理解能力，以及识别的效率。此处采用直方图均衡化操作，使清晰的特征得到保留，对不够清晰的特征进行加强，最终使识别特征足够充分、完整。
[0029]1.4 细化
[0030]经过膨胀连接以后，将膨胀带来的失真去掉获得原信号主体，故而利用细化操作，将宽的信号带往中间压缩，同时保证边缘的连续性，直到逼近未经过膨胀的原信号中心。
[0031]1.5找出特征点
[0032]从坐标轴引出几条线，与图像中信号相交，把交点的坐标值提取出来，进行代数计算还原。
[0033]1.6代数计算还原原始振动信号
[0034]找出上述特征点后，通过推导出的还原公式进行计算，得出原始振动信号的相应特征。
[0035]本发明实施例所述振膜3优选为褶边悬挂于框架的金属反光薄膜或硬质反光薄膜，以提高测振精度。若所述硬质反光薄膜为玻璃反射镜，在此使所述框架内的固定螺丝松脱后，由所述玻璃反射镜接收振动信号，这样的振动传感装置仍能满足要求，而成本较低。此处将所述玻璃反射镜朝向振动源7的表面作为接收振动信号的接收面。另外,本振动传感装置机械接收结构为相对式机械接收结构或惯性式机械接收结构。
[0036]前述光源I优选为波长较短的激光器，利于产生所述干涉。沿激光传播方向依序设置小孔滤波器8和扩束准直镜9，从而将杂散光滤除并得到投射至所述第一半反半透镜的准直光束，最终产生质量较佳的干涉条纹。因而本振动传感装置广泛用于地震探测，地质勘探，音频仪器中的传声器，声纳中的水声换能器等领域。
[0037]实施例二
[0038]与实施例一不同的是，本实施例所述其中一束光为经第一半反半透镜2反射至反射镜6的光束，所述另一束光为经第一半反半透镜2透射至第二半反半透镜4的光束；经所述反射镜6反射的光束经振膜3再次反射后与经所述第二半反半透镜4透射的光束叠加，发生所述干涉，如图2所示。其余部分与实施例一相同，不再赘述。
[0039]实施例三
[0040]与实施例一不同的是，本实施例所述其中一束光为经第一半反半透镜透射后投射至振膜的光束，所述另一束光为经第一半反半透镜反射后投射至第二半反半透镜的光束；经所述振膜反射的光束经反射镜再次反射后与经第二半反半透镜透射的光束叠加，发生所述干涉。其余部分与实施例一相同，不再赘述。
[0041]实施例四
[0042]与实施例一不同的是，本实施例所述其中一束光为经第一半反半透镜透射后投射至反射镜的光束，所述另一束光为经第一半反半透镜反射后投射至第二半反半透镜的光束；经所述反射镜反射的光束经振膜再次反射后与经第二半反半透镜透射的光束叠加，发生所述干涉。其余部分与实施例一相同，不再赘述。由上可知，本振动传感装置设计灵活，实用性强。
[0043]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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种振动传感装置，其特征在于，包括光源、将所述光源发出的光分为两束的分光镜、用以接收其中一束光和振动信号的振膜、使另一束光与经所述振膜反射的那一束光发生干涉的合束镜以及用以获取所述干涉产生的图样并进行处理的图像处理器。
2.如权利要求1所述的振动传感装置，其特征在于，所述分光镜和合束镜分别为第一半反半透镜和第二半反半透镜。
3.如权利要求2所述的振动传感装置，其特征在于，所述其中一束光为经第一半反半透镜反射至振膜的光束，所述另一束光为经第一半反半透镜透射至第二半反半透镜的光束；经所述振膜反射的光束经反射镜再次反射后与经所述第二半反半透镜透射的光束叠力口，发生所述干涉。
4.如权利要求2所述的振动传感装置，其特征在于，所述其中一束光为经第一半反半透镜反射至反射镜的光束，所述另一束光为经第一半反半透镜透射至第二半反半透镜的光束；经所述反射镜反射的光束经振膜再次反射后与经所述第二半反半透镜透射的光束叠力口，发生所述干涉。
5.如权利要求2所述的振动传感装置，其特征在于，所述其中一束光为经第一半反半透镜透射后投射至振膜的光束，所述另一束光为经第一半反半透镜反射后投射至第二半反半透镜的光束；经所述振膜反射的光束经反射镜再次反射后与经第二半反半透镜透射的光束叠加，发生所述干涉。
6.如权利要求2所述的振动传感装置，其特征在于，所述其中一束光为经第一半反半透镜透射后投射至反射镜的光束，所述另一束光为经第一半反半透镜反射后投射至第二半反半透镜的光束；经所述反射镜反射的光束经振膜再次反射后与经第二半反半透镜透射的光束叠加，发生所述干涉。
7.如权利要求1?6中任一项所述的振动传感装置，其特征在于，所述振膜为褶边悬挂于框架的金属反光薄膜或硬质反光薄膜。
8.如权利要求7所述的振动传感装置，其特征在于，所述硬质反光薄膜为玻璃反射镜，使所述框架内的固定螺丝松脱后，由所述玻璃反射镜接收振动信号。
9.如权利要求8所述的振动传感装置，其特征在于，所述玻璃反射镜朝向振动源的表面为用以接收振动信号的接收面。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备采用如权利要求1?9中任一项所述的振动传感装置。
【文档编号】G01H9/00GK104280111SQ201310291119
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2013年7月11日
【发明者】张驰, 代安琪 申请人:张驰, 代安琪