光电式声传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种新的声传感技术－光电式声传感器。它是由声源、光源、膜片、挡光片（或透镜、或反射镜、或分束片）和光探测器构成，其特点是将声波引起的膜振动，用光学的方法转换为电信号，电信号的幅度正比于膜振动的幅度。其优点是频率响应宽；尤其是低端，可扩展到接近ＯＨｚ。灵敏度高；成本低廉。可用于远距离声探测设备、声学定位雷达等，亦可用来制作次声传感器，高档话筒和压力传感器。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用光电方式制作的声传感器。众所周知，在声传感器范畴内，已利用了多种物理效应。如动圈式声传感器，其结构是在感受振动的膜片后贴一组线圈，线圈置于一个永磁磁场中，线圈运动切割磁力线以产生感应电流，完成传感功能。这种形式的声传感器可以说是磁电式的。此外，能完成声传感的还有电容式声传感器、电阻式声传感器。在电容式声传感器中，直接变化的是电容，如驻极体话筒；在电阻式声传感器中，直接变化的是电阻，如电话机中的碳粒式传声器。然而在现有的声传感器中，有的造价高，有的频响窄，尤其是次声传感器，一般都不具有优秀的线性和信价比。现有的光电式声传感器多数是用光纤作光传输路径的，如美国专利“钢琴声音的光电传感设备和方法”(专利号5231283)，是一种用于琴键中的声传感器；美国专利“光电压力传感器”(专利号5247490)是一种用于液体中的传感器，它们的构成都用到了光纤，适用范围都很有限。本专利技术的目的是为了寻求一种高灵敏度、超宽频响范围，且对使用环境条件要求不高的声探测技术。本专利技术的原理是将声音的振动，首先转变为光的参数的变化(光强或光波相位)，然后用光探测器将其转换为电信号，完成传感功能，因此，称为光电式声传感器。本专利技术的光电式声传感器是由声源(声波)、光源(光波)、膜片、挡光片(或透镜、或反射镜、或分束片)和光探测器组成。当声波和光波进入膜片后，使膜片振动调制光束并输入光探测器，光探测器将其光参数的变化转换为电信号输出，完成传感功能(见附图1)。本专利技术的光电式声传感器，是由声波引起膜片振动，膜片的振动直接引起照在光探测器光散面上的光强发生变化产生电信号。也就是说本专利技术是采用光学方法提取膜振动信号，电信号的幅度正比于膜振动幅度，在感应声波的膜片上几乎不附加其它质量和力阻。因此，可以大大地扩展频率响应范围，尤其是低端可以扩展到接近0Hz，高频响应取决于膜的响应，因光电式声传感器的灵敏度是由膜片张力、直径和光源亮度确定，仅仅受限于膜片的特征频率，因此，它的声感受的灵敏度比一般的声传感器高，又因光的重量为零，这种声传感器无论摆放方位如何，都不影响使用效果。可见本专利技术的光电式声传感器，不仅频率响应宽、灵敏度高，而且体积小、成本低廉，可用于远距离声探测设备、声学定位雷达，也可用来制作高档话筒及作为一种压力传感器来应用。 附图说明图1本专利技术原理方框2孔径调制方式的光电式声传感示意3照明点亮度调制光电式声传感示意4相干照明高灵敏度光电声传感示意图结合图2—图3通过实施例，进一步说明本专利技术。实施例1，见附图2。膜片1与挡光片2垂直安置，挡光片2是一个很薄很轻的金属薄膜，贴在膜片1中心，在挡光片一侧有一个发光二极管作光源3，另一侧有一个接收孔径为狭缝的光探测器4。当膜片1感应声波而振动时，挡光片2随膜振动而产生位移，光源3发出的光波，被挡光片切割调制后进入光探测器4，产生声振动的电信号输出。实施例2，见附图3。膜片1的一侧安置有相互垂直的透镜L1、L2，并在两镜之间有一个有一定角度的分束片5，在透镜L2右侧有一个光探测器4，光源3为一发散角较小的光束。透镜L1把光聚焦后照到膜片1上，通过分束片5和透镜L2把膜上照明点成象于探测器4上，当膜片1感应声波而振动时，膜振动引起照明点亮度的变化，因此，象的亮度也随着变化，于是产生声振动的电信号输出。实施例3见附图4。膜片1的一侧安置有反射镜L3和光探测器4，在反射镜L3和光探侧器之间安置有一个具有一定角度的分束片5、光源3是一发散角较小的光束。当入射相干光束经分束片5分为两束光，一束光到反射镜L3返回分束片5，透过一部分到探测器4。另一束光照到膜片1上返回分束片5，并反射一部分到光探测器4。因此，照到光探测器4上的两束光产生干涉条纹，形成相干探测。膜片1感应声波振动，引起它反射的光束相对相位的变化，探测器4上的干涉条纹产生横向移动，于是产生声振动的电信号输出。权利要求1.光电式声传感器，其特征是它由声源、光源、膜片、挡光片(或透镜、或反射镜、或分束片)和光探测器构成，声波引起膜片振动后，使膜片振动调制光束并输入光探测器，光探测器将光参数的变化转换为电信号输出，完成传感功能。2.根据权项1所述的光电式声传感器，其特征是挡光片(2)垂直安置于膜片(1)下，挡光片一侧有一个光源(3)，另一侧有一个接收孔径为狭缝的光探测器(4)，当膜片(1)感应声波而振动时，挡光片(2)随膜振动产生位移，光源(3)发出的光波，被挡光片切割调制后进入探测器(4)，产生声振动的电信号。3.根据权项1所述的光电式声传感器，其特征是膜片(1)的一侧安置有相互垂直的透镜L1、L2，并在两镜之间有一个分束片(5)，在透镜L2右侧有一个光探测器(4)，光源(3)是一发散角较小的光束，透镜L1把光聚焦后照到膜片(1)上，通过分束片(5)和透镜L2把膜上的照明点成象于探测器(4)上，当膜片(1)感应声波而振动时，引起照明点亮度的变化，因此象的亮度也随着变化，于是产生声振动的电信号。4.根据权项1所述的光电式声传感器，其特征是膜片(1)的一侧安置有反射镜L3和光探测器(4)，在反射镜L3和光探测器(4)之间安置有一个分束片(5)，光源(3)是一发散角较小的光束，入射相干光束经分束片(5)分为两束光，分别经反射镜L3和膜片(1)，再经透过和反射一部分光到光探测器(4)，照到光探测器(4)上的两束光产生干涉条纹，形成相干探测，膜片(1)感应声波而振动，引起它反射的光束相对相位的变化，探测器(4)上的干涉条纹就产生横向移动，产生声振动的电信号。全文摘要本专利技术提供了一种新的声传感技术——光电式声传感器。它是由声源、光源、膜片、挡光片(或透镜、或反射镜、或分束片)和光探测器构成，其特点是将声波引起的膜振动，用光学的方法转换为电信号，电信号的幅度正比于膜振动的幅度。其优点是频率响应宽；尤其是低端，可扩展到接近OHz。灵敏度高；成本低廉。可用于远距离声探测设备、声学定位雷达等，亦可用来制作次声传感器，高档话筒和压力传感器。文档编号G01D5/26GK1128863SQ95111239公开日1996年8月14日 申请日期1995年2月7日 优先权日1995年2月7日专利技术者何毅, 吴健, 杨展强 申请人:电子科技大学 本文档来自技高网...

【技术保护点】
光电式声传感器，其特征是它由声源、光源、膜片、挡光片（或透镜、或反射镜、或分束片）和光探测器构成，声波引起膜片振动后，使膜片振动调制光束并输入光探测器，光探测器将光参数的变化转换为电信号输出，完成传感功能。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何毅，吴健，杨展强，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]