[实用新型]光纤声音采集器

说明书

(一)技术领域：

本实用新型属于光纤传感领域，具体涉及一种光纤声音采集器。

(二)背景技术：

传统的麦克风在声场和电场中起着重要的沟通作用，它可将声音信号传至任何地方或者记忆装置。麦克风是使用电磁场或静电场来产生动作的，外部的强电磁场将会影响这些装置的功能。光纤声音采集器包括光纤传感头和光信号处理模块两个独立的部分，这两部分通过光纤连接，是将声波信号转换成调制的光学信号，并通过光纤传输，进入到光信号处理模块，再将调制的光信号解调成电信号的一种装置。目前市场上常见的光纤声音采集器大多采用如申请号为200520060813.6的中国实用新型专利公开光纤传感头，其输入和输出光纤为“Y”型结构。这种结构的光纤传感器在输入光纤和输出光纤在接入过程中不能对调，一旦接错，装置便不能工作，因此灵活性和方便性较差；不仅如此，“Y”型结构的光纤传感头还需通过一个光纤耦合器才能与光信号处理模块的光源和光电探测器相连，这样不仅灵敏度和信噪比不高，而且会造成器件的可靠性下降、结构变得复杂、成本也会相应增加。

(三)实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种灵敏度和可靠性高，且结构简单的光纤声音采集器。

为解决上述问题，本实用新型所设计的光纤声音采集器，包括光纤传感头、光源、光电探测器和信号处理模块，光纤传感头主要由一腔筒构成，该腔筒包括前腔筒和后腔筒，前腔筒的中间有一贯穿的进音孔，后腔筒的中间有一贯穿的通光孔，一反射膜设置在该进音孔和通光孔之间，其不同在于，腔筒内还包括一光纤准直器，该光纤准直器从通光孔伸入后腔筒，并密封于后腔筒内；准直器内部耦合有两根光纤，这两根光纤的另一端分别与光源和光电探测器相接。这种结构的光纤传感头采用对称式反射双纤结构，即用双纤传输信号，两根光纤在空间位置上是对称的，任意一根可作为输入光纤，则另一根作为输出光纤，不仅用户在使用过程中无需担心接错输入和输出光纤，操作更为简便和可靠，而且也不产生电磁场，对射频信号和电磁信号具有抗干扰性，其灵敏度高，而且结构更为简单、成本也更为低廉。

上述方案，所述光纤准直器的外径与通光孔的孔径相密合，光纤准直器恰好卡于通光孔内。

上述方案，光纤准直器的轴心最好与反射膜的中心位于同一直线上，用以提高反射率，增加光纤传感头的灵敏度。

反射膜是光纤传感头的关键元器件，反射膜对输入基准光的反射率越高，光纤传感头对声音的灵敏度越高。本实用新型的反射膜可以采用一整体非金属或者金属反射膜片构成，但最好采用中心粘贴有非金属反射膜片的弹性膜片构成，即反射膜选用一不具有光反射能力的弹性膜片作为基片，并只在弹性膜片中心粘贴有用于进行光反射的非金属反射膜片构成。这样便能够在兼顾反射率的同时，降低光纤传感头的插入损耗，提高了灵敏度。

所述光纤可为单模或多模光纤。由于在光纤传感头中，同样的(反射膜振动导致的)位移变化，单模光纤所接收的声音调制光强弱变化幅度，要大于多模光纤，在一定程度上提高了光纤传感头对声音的灵敏度，因此本实用新型的输入和输出光纤最好为单模光纤。

所述光电探测器是一种由雪崩光电二极管组成的光电转换电路。

所述光信号处理模块还包括有灵敏度调节电路，该灵敏度调节电路主要由光电二极管、灵敏度调节电阻、运算放大器和与之匹配的电阻电容构成；灵敏度调节电阻的可变端与外部调节旋钮相连。灵敏度调节电路在光信号处理模块中起到提高接收声音信号能力的作用，由于传感头在声场中捕获的声音信号有所不同，为了获取不同分贝值的声音信号，可通过调节不同的阻值来提高分辨能力。

所述光信号处理模块还包括低电量告警电路。低电量告警具有提示的功能，通过告警灯的亮或灭来进行判断：当灯亮时，表示供电电池的电量过低，应及时更换电池，以保证光纤声音采集器的正常工作和灵敏度。

为提高设备的扩展性，所述光信号处理模块上设有线性输出端口、和/或麦克风输出端口、和/或耳机输出端口。

本实用新型的光纤传感头是由非导磁材料制成，其主要工作本体是光，即使在强电磁场或高射频环境中也能正常工作。该光纤声音采集器的工作原理：用普通的LED作为光源，通过光纤入射到非磁性材料的振膜上，当声音信号使振膜振动时，入射光被振膜振动调制后反射回去，接收光纤接收反射光，经光电转换和解调后则可以还原声音信号。由于它与传统的麦克风有着本质的区别，所以在使用方面具有很大的优越性：可以应用在强电场、强磁场或强射频环境中，在灵敏度、可靠性和保密性等方面，传统的麦克风将无法比拟。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：