[发明专利]一种智能光纤触觉发声系统及方法

权利要求书

1.一种智能光纤触觉发声系统，包括光纤柔性触觉传感阵列、光电检测系统、智能压力分析软件和声发射系统；其特征为，将一根纤芯失配型光纤干涉传感器采用非对称结构埋入柔性基底材料，通过围绕光纤传感器在柔性材料上划分区域的方法，构建触觉光纤传感阵列，光电检测系统将传感器输出的光谱信息进行记录，通过智能压力分析软件对其进行识别和判断，再发出指令驱动硬件发声；

光纤柔性触觉传感阵列是采用以下步骤制成的：

a：柔性基底材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)或硅胶，选用纤芯失配型光纤干涉传感器；

b：对上述柔性基底材料进行预处理；

c：以避开与模具中心线重合放置纤芯失配型光纤干涉传感器，纤芯失配型光纤干涉传感器两端与中心线的距离各为d，然后将柔性基底材料置于模具中；

d：将步骤c中的模具放入恒温箱中固化，使纤芯失配型光纤干涉传感器封装在柔性基底内，光纤出线口加塑料护套保护；

e：以纤芯失配型光纤干涉传感器为传感基元，通过划分区域的方法，在柔性基底上构建一种分布式触觉传感器。

2.根据权利要求1所述的一种智能光纤触觉发声系统，其特征在于：光纤为纤芯失配型Mach-Zehnder干涉结构光纤。

3.一种智能光纤触觉发声方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的一种智能光纤触觉发声系统，包括如下步骤：

步骤1：在分布式触觉传感器的每个多触觉敏感区域加载压力，压力致使内部传感结构干涉谱发生变化，纤芯失配型光纤干涉传感器以光信号形式传递给光电检测系统；

步骤2：光电检测系统以数字信号的形式存储这些压力信号，把这些压力信号输入到智能压力分析软件中；

步骤3：由智能压力分析软件判断触觉来源的区域和大小，从而发出指令给声发射系统，让其发出不同的声音。

4.如权利要求3所述的一种智能光纤触觉发声方法，其特征在于，在步骤1中，纤芯失配型光纤干涉传感器的输出光强为：

其中，I_co和I_cl分别为纤芯和包层中的传输光强，为相位差；

光纤MZI的应变灵敏度为：

其中，分别为光纤纤芯和包层的有效弹光系数(取正值)，λ为光波在光纤中的传播波长，Δλ为波长漂移量，ε为轴向应变，和分别为纤芯模和包层模的有效折射率，Δn_eff为有效折射率变化。

5.根据权利要求3所述的一种智能光纤触觉发声方法，其特征在于，声音信号采用不同编码方式实现单字及组合语句发声功能。