光纖固體振動(dòng)傳聲器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種光纖固體振動(dòng)傳聲器，它是一種基于慣性振動(dòng)檢測(cè)與激光分光干涉原理的傳聲器，用于測(cè)量固體介質(zhì)中傳輸?shù)穆曇粽駝?dòng)信號(hào)，是由激光器驅(qū)動(dòng)電路、激光器、光纖光引導(dǎo)單元、光纖固體振動(dòng)傳聲器探頭、光前端和信號(hào)處理單元組成。其中，光纖固體振動(dòng)傳聲器探頭分為振動(dòng)耦合單元與光纖傳感單元兩部分；振動(dòng)耦合單元將固體介質(zhì)中的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)敏感質(zhì)量塊與光纖傳感單元的相對(duì)位移，引起光纖傳感單元內(nèi)信號(hào)反射光與參考反射光之間的相位差變化，從而調(diào)制光強(qiáng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)信號(hào)到光信號(hào)的轉(zhuǎn)換。本實(shí)用新型抗電磁干擾，可進(jìn)行遠(yuǎn)程傳感和傳輸，且具有靈敏度和信噪比高，頻率響應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】光纖固體振動(dòng)傳聲器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種基于慣性振動(dòng)檢測(cè)和激光分光干涉原理的光纖固體振動(dòng)傳聲器。

【背景技術(shù)】
[0002]聲音可以通過(guò)氣體、液體和固體等彈性介質(zhì)進(jìn)行傳播。傳聲器即是對(duì)彈性介質(zhì)中傳播的聲音振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行拾取、轉(zhuǎn)換和傳輸?shù)难b置，如麥克風(fēng)、水聽(tīng)器等。聲音在固體中的傳播有許多實(shí)際的應(yīng)用。對(duì)固體中聲波進(jìn)行探測(cè)的傳聲器依據(jù)其工作原理的不同，可分為壓電式、壓阻式、電容式等聲-電轉(zhuǎn)換式傳聲器，以及聲-光-電轉(zhuǎn)換式傳聲器；聲-電轉(zhuǎn)換式傳聲器中又以壓電式最為常用。
[0003]聲-電轉(zhuǎn)換式傳聲器是一種由聲音振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出的裝置,主要由振動(dòng)敏感質(zhì)量塊、彈性部件、轉(zhuǎn)換元件、金屬殼體和/或前置電子放大電路組成。這種類型的傳聲器基于慣性原理，由敏感質(zhì)量塊對(duì)振動(dòng)信號(hào)做出反應(yīng)，改變轉(zhuǎn)換元件的電氣參數(shù)，經(jīng)過(guò)電子電路轉(zhuǎn)換和放大之后輸出電信號(hào)，或者直接輸出電信號(hào)；該類型傳聲器容易受到電磁干擾，信號(hào)傳輸損耗大，不適合在復(fù)雜電磁環(huán)境、高壓危險(xiǎn)等區(qū)域中應(yīng)用，也不適合長(zhǎng)距離傳感、傳輸應(yīng)用。
[0004]基于光纖傳感技術(shù)的光纖固體振動(dòng)傳聲器，依據(jù)其被調(diào)制的方式不同，可以有強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、波長(zhǎng)調(diào)制、頻率調(diào)制和偏振態(tài)調(diào)制等類型。如專利申請(qǐng)?zhí)枮?00910242527.9的中國(guó)專利申請(qǐng)中選取強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器作為聲-光換能單元，雖不易受到電磁干擾、信號(hào)傳輸損耗小，但此傳聲器存在著靈敏度和信噪比低、頻率響應(yīng)范圍較窄的缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種光纖固體振動(dòng)傳聲器，解決聲-電轉(zhuǎn)換式固體振動(dòng)傳聲器易受電磁干擾、信號(hào)傳輸損耗大的問(wèn)題，同時(shí)彌補(bǔ)現(xiàn)有強(qiáng)度調(diào)制型光纖振動(dòng)傳感器靈敏度和信噪比低，頻率響應(yīng)范圍窄的不足。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下方案:基于慣性振動(dòng)檢測(cè)和激光分光干涉原理的光纖固體振動(dòng)傳聲器，包括傳輸器本體，所述傳輸器本體由激光器驅(qū)動(dòng)電路、激光器、光纖光引導(dǎo)單元、傳聲器探頭、光前端和信號(hào)處理單元組成；激光器驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與激光器的輸入端相連接；激光器的輸出端經(jīng)發(fā)射光纖與光纖光引導(dǎo)單元的端口 I連接；光纖光引導(dǎo)單元的端口 II經(jīng)傳輸光纖與傳聲器探頭相連接；光前端的輸入端經(jīng)接收光纖與光纖光引導(dǎo)單元的端口 III相連接；光前端的輸出端與信號(hào)處理單元的輸入端相連接；信號(hào)處理單元的反饋端與激光器驅(qū)動(dòng)電路相連接，信號(hào)處理單元的輸出端作為傳輸器本體的振動(dòng)信號(hào)還原輸出端。
[0007]其中，所述的振動(dòng)傳聲器探頭包括殼體、振動(dòng)耦合單元和光纖傳感單元。
[0008]所述殼體包括外框架和上底板；外框架呈中空的柱狀，其主要由側(cè)壁、下底板和后蓋板構(gòu)成，側(cè)壁呈上下貫通的環(huán)柱狀，后蓋板和下底板分別覆蓋在側(cè)壁的上開(kāi)口和下開(kāi)口處；上底板橫跨在上述外框架的內(nèi)腔中，且上底板的邊緣與外框架的側(cè)壁內(nèi)側(cè)面相連，上底板將外框架分隔為上腔體和下腔體兩部分；振動(dòng)耦合單元安裝在下腔體內(nèi)，光纖傳感單元安裝在上腔體內(nèi)；下底板的下表面與固體介質(zhì)緊密貼合。
[0009]所述振動(dòng)耦合單元包括振動(dòng)敏感質(zhì)量塊和彈性部件；振動(dòng)敏感質(zhì)量塊為實(shí)心柱體，振動(dòng)敏感質(zhì)量塊的側(cè)面與外框架的側(cè)壁的內(nèi)側(cè)面光滑相貼；振動(dòng)敏感質(zhì)量塊的上表面和下表面的中央各設(shè)有一個(gè)環(huán)狀的中心突環(huán)，這兩個(gè)中心突環(huán)的軸心與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊的軸心重疊；設(shè)置在振動(dòng)敏感質(zhì)量塊的上表面的中心突環(huán)內(nèi)制作有反光膜區(qū)域；彈性部件包括彈性部件I和彈性部件II ;彈性部件I支撐在振動(dòng)敏感質(zhì)量塊和下底板之間，彈性部件I的上表面直接與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊的下表面的突起相接觸，彈性部件I的下表面通過(guò)加工在該表面上的環(huán)狀的外圍突環(huán)與下底板相接觸；彈性部件II支撐在振動(dòng)敏感質(zhì)量塊和上底板之間，彈性部件II的下表面直接與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊的上表面的突起相接觸，彈性部件II的上表面通過(guò)加工在該表面上的環(huán)狀的外圍突環(huán)與上底板相接觸；彈性部件II和上底板的中心位置處均設(shè)置有上下貫通的透光孔。
[0010]所述光纖傳感單元包括直角反射鏡和光纖準(zhǔn)直單元；直角反射鏡安裝在上底板的上表面上；直角反射鏡的一個(gè)直角面與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊上的反光膜區(qū)域平行，且與上底板的透光孔正對(duì)，另一個(gè)直角面與所述光纖準(zhǔn)直單元的出射端面平行；光纖準(zhǔn)直單元的尾纖即傳輸光纖經(jīng)外框架的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)的開(kāi)孔引出。
[0011]另外，所述上底板的邊緣與外框架的內(nèi)側(cè)壁通過(guò)活動(dòng)連接。
[0012]所述下底板與彈性部件I之間的空腔內(nèi)部填充有硅油。
[0013]所述光纖準(zhǔn)直單元由傳輸光纖、毛細(xì)玻璃管、自聚焦透鏡和匹配套筒所組成；毛細(xì)玻璃管的外徑、自聚焦透鏡的外徑和所述匹配套筒的內(nèi)徑相一致，毛細(xì)玻璃管和自聚焦透鏡同時(shí)內(nèi)嵌在匹配套筒中，自聚焦透鏡位于靠近直角反射鏡一側(cè)，毛細(xì)玻璃管位于靠近外框架側(cè)壁一側(cè)；毛細(xì)玻璃管內(nèi)徑與傳輸光纖的纖芯匹配，傳輸光纖的一端內(nèi)嵌在毛細(xì)玻璃管的內(nèi)徑中，傳輸光纖的另一端經(jīng)外框架的側(cè)壁上開(kāi)設(shè)的開(kāi)孔引出。
[0014]所述光纖準(zhǔn)直單元的出射面上鍍有部分反射膜或增透膜。
[0015]直角反射鏡的兩個(gè)直角面上均鍍有增透膜。
[0016]所述光纖光引導(dǎo)單元為光纖環(huán)形器或者光纖耦合器。
[0017]光前端由光電二極管及與其相連的前置放大器組成，其中光電二極管的輸入端與光纖光引導(dǎo)單兀相連，光電二極管的輸出端連接前置放大器的輸入端，前置放大器的輸出端與信號(hào)處理單元相連。
[0018]所述激光器驅(qū)動(dòng)電路為受控調(diào)制電流源。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020](I)本實(shí)用新型的光纖固體振動(dòng)傳聲器對(duì)固體聲音振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行拾取和轉(zhuǎn)換的過(guò)程中無(wú)需電信號(hào)的參與，輸出為光信號(hào)并通過(guò)光纖傳輸，既不產(chǎn)生電磁信號(hào)，也不受電磁信號(hào)的干擾，可以應(yīng)用于強(qiáng)電場(chǎng)、強(qiáng)磁場(chǎng)或強(qiáng)射頻場(chǎng)環(huán)境中，還可以進(jìn)行遠(yuǎn)程傳感和傳輸。
[0021](2)本實(shí)用新型的光纖固體振動(dòng)傳聲器探頭采用激光分光干涉原理，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)光前端輸出信號(hào)直流分量的變化情況，適時(shí)調(diào)整激光器驅(qū)動(dòng)電流，從而改變激光器輸出激光信號(hào)的中心波長(zhǎng)，保證探頭始終處于最靈敏的狀態(tài)。本實(shí)用新型光纖固體振動(dòng)傳聲器具有靈敏度和信噪比高，頻率響應(yīng)范圍寬等優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型的光纖固體振動(dòng)傳聲器的系統(tǒng)框圖。
[0023]圖2是本實(shí)用新型的光纖固體振動(dòng)傳聲器探頭的縱剖面構(gòu)造圖。
[0024]圖1中，1.激光器驅(qū)動(dòng)電路，2.激光器，3.發(fā)射光纖，4.光纖光引導(dǎo)單元，41.端口1,42.端口 11,43.端口 111,5.傳輸光纖,6.光纖固體振動(dòng)傳聲器探頭,7.接收光纖,8.光前端，9.信號(hào)處理單元。
[0025]圖2中，611.側(cè)壁，612.下底板，613.彈性部件I，614.振動(dòng)敏感質(zhì)量塊，615.彈性部件II，616.上底板，617.后蓋板，621.反光膜區(qū)域，622.直角反射棱鏡，623.光纖準(zhǔn)直單元，623a.自聚焦透鏡，623b.毛細(xì)玻璃管，623c.匹配套筒。

【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的光纖固體振動(dòng)傳聲器的優(yōu)選的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]圖1示出了一種基于慣性振動(dòng)檢測(cè)和激光分光干涉原理的光纖固體振動(dòng)傳聲器的系統(tǒng)框圖。該光纖固體振動(dòng)傳聲器包括傳輸器本體，所述傳輸器本體由激光器驅(qū)動(dòng)電路
1、激光器2、光纖光引導(dǎo)單元4、傳聲器探頭6、光前端8和信號(hào)處理單元9組成；激光器驅(qū)動(dòng)電路I的輸出端與激光器2的輸入端相連接；激光器2的輸出端經(jīng)發(fā)射光纖3與光纖光引導(dǎo)單兀4的端口 141連接；光纖光引導(dǎo)單兀4的端口 1142經(jīng)傳輸光纖5與傳聲器探頭相連接；光前端8的輸入端經(jīng)接收光纖7與光纖光引導(dǎo)單元4的端口 II143相連接；光前端8的輸出端與信號(hào)處理單元9的輸入端相連接；信號(hào)處理單元9的反饋端與激光器驅(qū)動(dòng)電路I相連接，信號(hào)處理單元9的輸出端作為傳輸器本體的振動(dòng)信號(hào)還原輸出端。所述信號(hào)處理單元9可以將振動(dòng)信號(hào)解調(diào)出來(lái)，同時(shí)通過(guò)監(jiān)測(cè)光前端8輸出信號(hào)的直流分量變化情況，反饋控制信號(hào)給激光器驅(qū)動(dòng)電路1，調(diào)節(jié)激光器2工作電流，從而改變激光器2輸出激光中心波長(zhǎng)，保證探頭始終處于最靈敏的狀態(tài)；通過(guò)提取光前端8的輸出電壓信號(hào)中的語(yǔ)音帶寬范圍內(nèi)的交流分量，可以輸出與所檢測(cè)的固體介質(zhì)中的聲音振動(dòng)信號(hào)變化一致的電壓信號(hào)或者還原為聲音信號(hào)。
[0028]所述激光光源為能夠發(fā)射單色光的半導(dǎo)體激光器，可以采用中心波長(zhǎng)為1310nm或1550nm的DFB類型半導(dǎo)體激光器，其中心波長(zhǎng)會(huì)隨著驅(qū)動(dòng)電流的變化而發(fā)生變化。另外，所述激光器驅(qū)動(dòng)電路I為受控調(diào)制電流源，其接收來(lái)自于信號(hào)處理單元9輸出的控制信號(hào)與來(lái)自于常規(guī)高頻振蕩器輸出的周期振蕩信號(hào)，為激光器2提供工作電流。
[0029]發(fā)射光纖3、傳輸光纖5和接收光纖7均為單模光纖，并可以雙向傳輸光信號(hào)。光纖光引導(dǎo)單元4是一種三端口的光纖環(huán)形器或者光纖耦合器，也可以是一種四端口的光纖環(huán)形器或者光纖耦合器，實(shí)際只使用了其中三個(gè)端口，其余不用的一個(gè)端口則連接至光吸收物質(zhì)。
[0030]光前端8由光電二極管及與其相連的直流互阻式前置放大器組成，其中光電二極管的輸入端與光纖光引導(dǎo)單元4相連，光電二極管的輸出端連接前置放大器的輸入端，前置放大器的輸出端與信號(hào)處理單兀9相連,輸出為線性正比于輸入光強(qiáng)信號(hào)的電壓信號(hào)。所述直流互阻式前置放大器輸出信號(hào)的直流分量可以表征探頭的靈敏度狀態(tài)，并作為激光器驅(qū)動(dòng)電路I的低頻控制信號(hào)輸入。
[0031]圖2是本實(shí)用新型的光纖固體振動(dòng)傳聲器探頭6的縱剖面構(gòu)造圖。其中，所述的振動(dòng)傳聲器探頭6包括殼體、振動(dòng)稱合單兀61和光纖傳感單兀62。
[0032]所述殼體包括外框架和上底板616 ;外框架呈中空的柱狀，其主要由側(cè)壁611、下底板612和后蓋板617構(gòu)成,側(cè)壁611呈上下貫通的環(huán)柱狀,后蓋板617和下底板612分別覆蓋在側(cè)壁611的上開(kāi)口和下開(kāi)口處；上底板616橫跨在上述外框架的內(nèi)腔中，且上底板616的邊緣與外框架的側(cè)壁611內(nèi)側(cè)面相連,上底板616將外框架分隔為上腔體和下腔體兩部分，通過(guò)調(diào)節(jié)所述上底板616在所述外框架的圓環(huán)結(jié)構(gòu)中深入的位置，可以改變振動(dòng)耦合單元的諧振頻率。所述下底板與所述外框架的圓環(huán)結(jié)構(gòu)通過(guò)焊接、上膠或者螺紋剛性連接。振動(dòng)耦合單元61安裝在下腔體內(nèi)，光纖傳感單元62安裝在上腔體內(nèi)；下底板612的下表面與固體介質(zhì)緊密貼合。
[0033]所述振動(dòng)耦合單元61包括振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614和彈性部件；振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614為實(shí)心柱體，振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614的側(cè)面與外框架的側(cè)壁611的內(nèi)側(cè)面相貼面均經(jīng)過(guò)拋光處理，這樣可減小振動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中由于二者相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的摩擦作用；振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614的上表面和下表面的中央各設(shè)有一個(gè)環(huán)狀的中心突環(huán)，這兩個(gè)中心突環(huán)的軸心與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614的軸心重疊；設(shè)置在振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614的上表面的中心突環(huán)內(nèi)制作有反光膜區(qū)域621 ;彈性部件包括彈性部件1613和彈性部件11615，可為振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614提供彈性恢復(fù)力；彈性部件1613支撐在振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614和下底板612之間，彈性部件1613的上表面直接與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614的下表面的突起相接觸，彈性部件1613的下表面通過(guò)加工在該表面上的環(huán)狀的外圍突環(huán)與下底板612相接觸；彈性部件II615支撐在振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614和上底板616之間，彈性部件II615的下表面直接與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614的上表面的突起相接觸，彈性部件II615的上表面通過(guò)加工在該表面上的環(huán)狀的外圍突環(huán)與上底板616相接觸；彈性部件II615和上底板616的中心位置處均設(shè)置有上下貫通的透光孔。
[0034]所述光纖傳感單兀62包括直角反射鏡622和光纖準(zhǔn)直單兀623 ;直角反射鏡622安裝在上底板616的上表面上；直角反射鏡622的一個(gè)直角面與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614上的反光膜區(qū)域621平行，且與上底板616的透光孔正對(duì)，另一個(gè)直角面與所述光纖準(zhǔn)直單元623的出射端面平行；光纖準(zhǔn)直單兀623的尾纖即傳輸光纖5經(jīng)外框架的側(cè)壁611上開(kāi)設(shè)的開(kāi)孔引出。
[0035]另外，所述下底板612與所述彈性部件1613之間，以及所述上底板616與所述彈性部件II615之間存在一個(gè)振動(dòng)空間。所述下底板612和所述彈性部件1613之間的空間內(nèi)填充有一部分硅油，以充當(dāng)聲學(xué)阻尼，調(diào)節(jié)振動(dòng)耦合單元的Q值，改善頻率響應(yīng)特性。
[0036]所述光纖準(zhǔn)直單兀623由傳輸光纖5、毛細(xì)玻璃管623b、自聚焦透鏡623a和匹配套筒623c組成；毛細(xì)玻璃管623b的外徑、自聚焦透鏡623a的外徑和所述匹配套筒623c的內(nèi)徑相一致，毛細(xì)玻璃管623b和自聚焦透鏡623a同時(shí)內(nèi)嵌在匹配套筒623c中，自聚焦透鏡623a位于靠近直角反射鏡622 —側(cè),毛細(xì)玻璃管623b位于靠近外框架側(cè)壁611 —側(cè)；毛細(xì)玻璃管623b內(nèi)徑與傳輸光纖5的纖芯匹配,傳輸光纖5的一端內(nèi)嵌在毛細(xì)玻璃管623b的內(nèi)徑中，傳輸光纖5的另一端經(jīng)外框架的側(cè)壁611上開(kāi)設(shè)的開(kāi)孔引出。在匹配套筒623c內(nèi)部調(diào)節(jié)毛細(xì)玻璃管623b和自聚焦透鏡623a的相對(duì)位置，上膠固化即可得到光纖準(zhǔn)直單元623，也可以直接購(gòu)買現(xiàn)成的光纖準(zhǔn)直單元62。
[0037]所述光纖準(zhǔn)直單元623的出射面上鍍有部分反射膜，以反射一部分激光作為參考反射光；或者在所述光纖準(zhǔn)直單元623的出射面上鍍上增透膜，僅使用傳輸光纖端面所反射的約4%的入射光作為參考反射光。直角反射鏡622的兩個(gè)直角面上均鍍有增透膜。
[0038]一種基于慣性振動(dòng)檢測(cè)和激光分光干涉原理的光纖固體振動(dòng)傳聲器的工作過(guò)程如下:所述激光器2由激光器驅(qū)動(dòng)電路I驅(qū)動(dòng)，發(fā)射出單色激光，經(jīng)發(fā)射光纖3傳輸至所述光纖光引導(dǎo)單元4，由光纖光引導(dǎo)單元4的端口 41引導(dǎo)至光纖光引導(dǎo)單元4的端口 42，經(jīng)傳輸光纖5傳輸至光纖固體振動(dòng)傳聲器探頭6 ;在傳聲器探頭內(nèi)部，一部分激光經(jīng)傳輸光纖5端面反射，或者經(jīng)光纖準(zhǔn)直單元623的出射端面的反射膜反射，作為參考反射光；按照固定位置安裝好直角反射棱鏡622與光纖準(zhǔn)直單元623的相互位置之后，微調(diào)光纖準(zhǔn)直單元623，使得由光纖準(zhǔn)直單元623出射的光束，經(jīng)過(guò)直角反射棱鏡622的反射斜面與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614上的反光膜區(qū)域621之后，可以最大程度反射回光纖準(zhǔn)直單元623內(nèi)部，作為信號(hào)反射光與參考反射光發(fā)生干涉，從而獲得被調(diào)制光強(qiáng)信號(hào)。振動(dòng)耦合單元61可以將固體介質(zhì)中的振動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)敏感質(zhì)量塊614與外框架之間的相對(duì)位移，從而改變信號(hào)反射光的光程，引起信號(hào)反射光與參考反射光之間的相位差變化，從而調(diào)制光強(qiáng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)固體振動(dòng)信號(hào)的拾取和聲-光轉(zhuǎn)換。被調(diào)制的激光信號(hào)經(jīng)傳輸光纖5傳輸至光纖光引導(dǎo)單元4，由光纖光引導(dǎo)單元4的端口 1142引導(dǎo)至端口 11143，經(jīng)接收光纖7傳輸至光前端8進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，經(jīng)信號(hào)處理單元9解調(diào)出原始振動(dòng)信號(hào)，然后進(jìn)行濾波、放大和數(shù)字信號(hào)處理，最終輸出與所探測(cè)的固體聲音振動(dòng)信號(hào)變化一致的電信號(hào)還原為聲音信號(hào)。
【權(quán)利要求】
1.光纖固體振動(dòng)傳聲器，包括傳輸器本體，其特征在于，所述傳輸器本體主要由激光器驅(qū)動(dòng)電路(I)、激光器(2)、光纖光引導(dǎo)單元(4)、傳聲器探頭(6)、光前端(8)和信號(hào)處理單兀(9)組成；激光器驅(qū)動(dòng)電路(I)的輸出端與激光器(2)的輸入端相連接；激光器(2)的輸出端經(jīng)發(fā)射光纖(3)與光纖光引導(dǎo)單元(4)的端口 1(41)連接；光纖光引導(dǎo)單元(4)的端口 11(43)經(jīng)傳輸光纖(5)與傳聲器探頭相連接；光前端(8)的輸入端經(jīng)接收光纖(7)與光纖光引導(dǎo)單元(4)的端口 111(43)相連接；光前端(8)的輸出端與信號(hào)處理單元(9)的輸入端相連接；信號(hào)處理單元(9)的反饋端與激光器驅(qū)動(dòng)電路(I)相連接，信號(hào)處理單元(9)的輸出端作為傳輸器本體的振動(dòng)信號(hào)還原輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖固體振動(dòng)傳聲器，其特征在于，所述的振動(dòng)傳聲器探頭(6)包括殼體、振動(dòng)I禹合單兀(61)和光纖傳感單兀(62)； 所述殼體包括外框架和上底板(616);外框架呈中空的柱狀,其主要由側(cè)壁(611)、下底板(612)和后蓋板(617)構(gòu)成,側(cè)壁(611)呈上下貫通的環(huán)柱狀,后蓋板(617)和下底板(612)分別覆蓋在側(cè)壁(611)的上開(kāi)口和下開(kāi)口處；上底板(616)橫跨在上述外框架的內(nèi)腔中，且上底板(616)的邊緣與外框架的側(cè)壁(611)內(nèi)側(cè)面相連，上底板(616)將外框架分隔為上腔體和下腔體兩部分；振動(dòng)耦合單元(61)安裝在下腔體內(nèi)，光纖傳感單元(62)安裝在上腔體內(nèi)；下底板(612)的下表面與固體介質(zhì)緊密貼合； 所述振動(dòng)耦合單元(61)包括振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)和彈性部件；振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)為實(shí)心柱體，振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)的側(cè)面與外框架的側(cè)壁(611)的內(nèi)側(cè)面光滑相貼；振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)的上表面和下表面的中央各設(shè)有一個(gè)環(huán)狀的中心突環(huán)，這兩個(gè)中心突環(huán)的軸心與振 動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)的軸心重疊；設(shè)置在振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)的上表面的中心突環(huán)內(nèi)制作有反光膜區(qū)域(621);彈性部件包括彈性部件I (613)和彈性部件11(615);彈性部件I (613)支撐在振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)和下底板(612)之間，彈性部件1(613)的上表面直接與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)的下表面的突起相接觸，彈性部件I (613)的下表面通過(guò)加工在該表面上的環(huán)狀的外圍突環(huán)與下底板(612)相接觸；彈性部件II (615)支撐在振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)和上底板(616)之間，彈性部件IU615)的下表面直接與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)的上表面的突起相接觸，彈性部件IU615)的上表面通過(guò)加工在該表面上的環(huán)狀的外圍突環(huán)與上底板(616)相接觸；彈性部件11(615)和上底板(616)的中心位置處均設(shè)置有上下貫通的透光孔； 所述光纖傳感單兀(62)包括直角反射鏡(622)和光纖準(zhǔn)直單兀(623);直角反射鏡(622)安裝在上底板(616)的上表面上；直角反射鏡(622)的一個(gè)直角面與振動(dòng)敏感質(zhì)量塊(614)上的反光膜區(qū)域(621)平行，且與上底板(616)的透光孔正對(duì)，另一個(gè)直角面與所述光纖準(zhǔn)直單兀(623)的出射端面平行；光纖準(zhǔn)直單兀(623)的尾纖即傳輸光纖(5)經(jīng)外框架的側(cè)壁(611)上開(kāi)設(shè)的開(kāi)孔引出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖固體振動(dòng)傳聲器，其特征在于:所述上底板(616)的邊緣與外框架的內(nèi)側(cè)壁通過(guò)活動(dòng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖固體振動(dòng)傳聲器，其特征在于:所述下底板(612)與彈性部件I (613)之間的空腔內(nèi)部填充有硅油。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖固體振動(dòng)傳聲器，其特征在于:所述光纖準(zhǔn)直單元(623)由傳輸光纖(5)、毛細(xì)玻璃管^23b)、自聚焦透鏡^23a)和匹配套筒^23c)所組成；毛細(xì)玻璃管623b的外徑、自聚焦透鏡^23a)的外徑和所述匹配套筒的內(nèi)徑相一致，毛細(xì)玻璃管(623b)和自聚焦透鏡^23a)同時(shí)內(nèi)嵌在匹配套筒^23c)中，自聚焦透鏡^23a)位于靠近直角反射鏡(622) —側(cè),毛細(xì)玻璃管(623b)位于靠近外框架側(cè)壁(611) —側(cè)；毛細(xì)玻璃管(623b)內(nèi)徑與傳輸光纖(5)的纖芯匹配,傳輸光纖(5)的一端內(nèi)嵌在毛細(xì)玻璃管(623b)的內(nèi)徑中，傳輸光纖(5)的另一端經(jīng)外框架的側(cè)壁(611)上開(kāi)設(shè)的開(kāi)孔引出。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖固體振動(dòng)傳聲器，其特征在于:所述光纖準(zhǔn)直單元(623)的出射面上鍍有部分反射膜或增透膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖固體振動(dòng)傳聲器,其特征在于:直角反射鏡(622)的兩個(gè)直角面上均鍍有增透膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖固體振動(dòng)傳聲器，其特征在于:所述光纖光引導(dǎo)單元(4)為光纖環(huán)形器或者光纖耦合器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖固體振動(dòng)傳聲器，其特征在于:光前端(8)由光電二極管及與其相連的前置放大器組成，其中光電二極管的輸入端與光纖光引導(dǎo)單元(4)相連，光電二極管的輸出端連接前置放大器的輸入端，前置放大器的輸出端與信號(hào)處理單元(9)相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖固體振動(dòng)傳聲器，其特征在于，所述激光器驅(qū)動(dòng)電路(I)為受控調(diào)制電流源。
【文檔編號(hào)】H04R3/02GK203859873SQ201420197104
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】蘇磊 申請(qǐng)人:桂林航天光比特科技股份公司