[发明专利]基于FP干涉原理的光纤传声器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于FP干涉原理的光纤传声器。

背景技术

传声器是一种用于接收声音信号，并最终转换为电信号的器件。目前广泛应用的有电容传声器，这种传声器由导电振膜和金属背电极组成的电容拾取声音信号，其原理为：声音振动引起导电振膜振动，导致电容两极间距离发生变化，保持电容两极间电位不变，则声音引起电容存储电量发生变化，从而将声信号转换为电信号。由于此电容值很小，其阻抗很大，因此这种传声器必须配一前置放大电路，用作阻抗变换，以保证传声器能与其他电路相连接。虽然电容传声器具有极好的频率响应特性和较高的灵敏度，但是由其工作原理可知，这种传声器容易受到电磁信号干扰，因此不适合在复杂的电磁环境下工作。

为解决复杂电磁环境下声音信号拾取的问题，提出了基于光纤传感技术的光纤传声器。光纤传声器的基本原理是声音信号首先调制光信号，载有声音信号的光信号经过光电转换，最终变成电信号，完成了声音信号的拾取。由于声信号调光信号过程不受电磁干扰，因此光纤传声器具有极强的抗电磁干扰能力，能够在复杂的电磁环境正常工作。

目前较成熟光纤传声器产品主要是强度式的，如以色列0ptoacoustics公司产品，再如实用新型专利CN2834067Y中记载了一种光纤麦克风。这些光纤传声器的结构虽然不同，但是都是采用宽谱LED光源，基于反射强度式原理。这导致这些传声器受外界干扰大，复用困难等问题。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种基于FP干涉原理的光纤传声器。本发明采用的技术手段如下：

一种基于FP干涉原理的光纤传声器，其特征在于包括：基于FP干涉原理以感应声音振动的传声器探头；能够发射出单色光的激光器；分别同传声器探头和激光器相连接的单向导光单元；所述激光器发射的单色光经光纤从单向导光单元的端口I进入单向导光单元中，从单向导光单元的端口II射出进入传声器探头内进行声音振动感应；FP干涉光从单向导光单元的端口II进入单向导光单元，再从单向导光单元的端口III射出进入PIN光电二极管中进行光信号转换为电信号处理。

所述传声器探头包括：用于感应声音振动的振膜、外壳和内芯；所述振膜安装在外壳的前端，并在振膜的前端设有对振膜进行保护的前罩；所述内芯安装在外壳的容纳腔内，且内芯上的内芯光纤前端的内芯光纤端面与振膜形成有FP干涉腔。所述传声器探头还包括设置在外壳的容纳腔内用于调节内芯探入的深度，以调节内芯光纤前端的内芯光纤端面与振膜的距离的垫片；且所述垫片的厚度为1-1000微米。所述振膜的反光面设有金纳米反光层，且金纳米反光层的厚度为10-500纳米。所述振膜为钛箔、不锈钢箔、镍箔或硅微振膜；振膜的厚度为1-10微米。所述内芯末端依次安装有弹簧垫片和锁环，通过锁环与外壳相固定连接，将内芯固定在外壳的容纳腔内。

所述单向导光单元为环形器，或由隔离器和耦合器构成的单项导光单元。所述PIN光电二极管的输出端还连接有前置放大电路。所述激光器为LD激光器。所述光纤为单模光纤。

本发明同现有技术相比，其优点是显而易见的：具有灵敏度高、抗电磁干扰能力强、易于复用形成阵列的特点，可应用于语音通讯、声音探测、及噪声测量等领域。另外，由于该传声器的结构简单，便于生产，而且成本低廉适于广泛推广。

附图说明

图1是本发明基于FP干涉原理的光纤传声器结构示意图；

图2是光纤传声器探头结构示意图；

图3是本发明的光纤传声器工作原理示意图。

具体实施方式

如图1所示的基于FP干涉原理的光纤传声器包括：基于FP干涉原理以感应声音振动的传声器探头1；能够发射出单色光的激光器2；分别同传声器探头1和激光器2相连接的单向导光单元3；所述激光器2发射的单色光经光纤从单向导光单元3的端口I进入单向导光单元3中，从单向导光单元3的端口II射出进入传声器探头1内进行声音振动感应，FP干涉光从单向导光单元3的端口II进入单向导光单元3，再从单向导光单元3的端口III射出进入PIN光电二极管4中进行光信号转换为电信号处理(所述单向导光单元为环形器，或由隔离器和耦合器构成的单项导光单元)。