激光音频检测系统技术方案

公开了一种激光音频检测系统，用于获取由信息源产生的源信号，并生成音频信号，包括：一激光干涉装置，一调制单元，一解调装置以及一音频处理单元。其中，通过所述调制单元对所述激光干涉装置投射的激光进行再调制，获取具有一预设频率的调制激光；通过利用解调装置中扫频振荡器输出随时间呈周期性变化的扫频信号，获取可以通过具有一预设中心频率范围的滤波器的混频信号，以适用于大动态，高频宽的音频检测。检测。检测。

【技术实现步骤摘要】
激光音频检测系统


[0001]本申请涉及激光检测领域，且更为具体地，涉及激光音频检测系统、用 于激光音频检测的解调系统、激光音频检测方法、用于激光音频检测的解调 方法。

技术介绍

[0002]声音具有丰富的信息量，是一种有效的传递信息的方式。而音频检测设 备为获取声源发出的声音提供了便利，例如，借助音频检测设备可实现声音 信号远距离的非接触式传输。具体地，声音在传播过程中会引起周围的空气 和遮挡物(例如，玻璃、茶杯)的振动。通过音频检测设备对声音引起的振 动进行检测，提取有效信息，可实现声音的还原。
[0003]近年来，激光音频检测技术在军事、医疗、安防、生活等领域得到了广 泛应用。激光音频检测技术的原理为：发射激光至声源周围受声压作用而振 动的被测目标，并接收“携带”振动信息的反射信号，通过解调获取音频信 号，实现声音的还原。
[0004]然而，激光音频检测技术在实际应用中，存在一些技术问题。实际的音 频检测环境比较复杂，环境中的光源(例如，灯光、日光)干扰，大气干扰， 杂音(例如，风声、雨声、背景音乐)引起的被测目标的振动等均会引入噪 声。复杂环境造成音频检测设备接收到的信号的变化范围较大，即动态范围 较大，使得音频检测设备的接收端过载饱和，不利于对接收到的信号进行解 调。
[0005]传统的音频检测设备对环境的变化较为敏感，音频检测效果对环境的依 赖性较强。换句话说，环境的变化对传统的音频检测设备的音频检测效果的 影响较大。传统的音频检测设备在复杂环境中使用时容易引入噪音，不适用 于大动态范围的音频检测。
[0006]为了提高信噪比，中国技术专利CN104034408A：“一种基于相 关检测技术的激光侦听装置”，主要利用相关检测技提高侦听信号的信噪比。 具体地，首先，所述侦听装置发射调制激光；然后利用相关检测技术对接收 到的信号进行相干解调。具体地，将激光调制信号和激光接收信号经过乘法 器相乘后，输入低通滤波器，滤除与所述激光调制信号不相干的干扰信号， 实现声音的还原。
[0007]然而，相关检测需满足以下条件：接收端恢复出一与调制载波严格同步 的相干载波。换句话说，在侦听装置的接收端恢复出一与发射端发射的信号 同频同相的信号。而实际应用中，接收端接收的信号与发射端发射的信号(调 制载波)难以实现同频同相。
[0008]具体地，发射端发射激光至振动的被测目标后，经被测目标的振动信号 调制，产生多普勒瞬时频移。即，接收端接收的信号是经被测目标的振动信 号调制的激光，其频率和相位与发射端发射的激光的频率和相位难以实现一 致。即使通过调相器调相，相位也难以达到一致。特别是当语音信号的频率 变化范围较大(频偏较大)时，被测物体的振动特性的变化范围较大，容易 造成载频失配，解调失真，不适用于大动态，高频宽的音频检测。
[0009]此外，为了适用于复杂多变的环境，提高信噪比，传统的音频检测设备 会对激光进行调制，以获取具有预设频率的激光。然而，可调制的范围有限， 限制了激光音频检测设备的适用范围。
[0010]而且，传统的音频检测设备采用窄带宽的滤波器对混频信号进行过滤。 窄带宽的滤波器的带宽较窄，仅允许特定频率范围内的信号通过，通过这样 的方式，较大程度地滤除未处于特定频率范围的信号。然而，同时，也因为 滤波器的带宽较窄，对可通过信号的频率要求较高，可能滤除携带有效信息 的有效信号。
[0011]因此，期待一种优化的音频检测系统，以适用于大动态，高频宽的音频 检测。

技术实现思路

[0012]本申请的一个优势在于提供了一种激光音频检测系统、用于激光音频检 测的解调系统、激光音频检测方法、用于激光音频检测的解调方法，其中， 所述激光音频检测系统通过利用二调制器对发射激光进行二次调制，以获取 具有一预设频率的调制激光。
[0013]本申请的另一优势在于提供了一种激光音频检测系统、用于激光音频检 测的解调系统、激光音频检测方法、用于激光音频检测的解调方法，其中， 所述激光音频检测系统通过利用扫频振荡器输出随时间呈周期性变化的扫 频信号，以获取可以通过具有一预设中心频率范围的滤波器的混频信号。
[0014]为了实现上述至少一优势或其他优势和目的，根据本申请的一个方面， 提供了一种激光音频检测系统，用于获取由信息源产生的源信号，并生成音 频信号，其包括：
[0015]一激干涉装置，包括：
[0016]一激光投射单元，用于投射一激光束；
[0017]一分光单元，用于将所述激光束分束，以形成一参考光和一测量光；
[0018]一激光收发单元，用于出射所述测量光至一被测目标，并接收由所 述被测目标反射的反射激光；以及
[0019]一探测器，用于探测所述参考光和所述反射激光干涉后的干涉信 号，以获取一初始信号；
[0020]一调制单元，包括：
[0021]一第一调制器，用于调制经所述分光单元分束的激光，以获取一第 一调制光；以及
[0022]一第二调制器，用于调制所述第一调制激光，以获取一第二调制激 光；
[0023]一解调装置，包括：
[0024]一扫频单元，用于输出扫频信号，其中，所述扫频信号的频率在第 一预设频率范围内随时间呈周期性变化；
[0025]一混频单元，用于基于所述初始信号和所述扫频信号，获取一混频 信号，其中，所述混频信号包括一第一频信号和一第二频信号；
[0026]一滤波单元，用于对所述混频信号进行滤波处理，以获取所述混频 信号的所述第二频信号，其中，所述第二频信号具有第二预设频率；以及
[0027]一解调单元，用于对所述第二频信号进行解调，以获取所述源信号； 以及
[0028]一音效处理单元，用于将所述源信号转化为所述音频信号。
[0029]在根据本申请的激光音频检测系统中，所述第一调制器实施为声光调制 器。
[0030]在根据本申请的激光音频检测系统中，所述第二调制器的芯片实施为 MC1496芯片。
[0031]在根据本申请的激光音频检测系统中，所述音频处理单元包括一集成解 码器，其中，所述集成解码器采用的芯片实施为AU7842集成芯片。
[0032]在根据本申请的激光音频检测系统中，所述滤波单元包括至少一滤波 器，其中，所述滤波器具有一预设中心频率，所述第二频信号具有的所述第 二预设频率与所述滤波器的所述预设中心频率一致。
[0033]根据本申请的另一个方面，提供了一种用于激光音频检测的解调系统， 其中，所述信号解调系统用于解调来自激光音频检测设备的调制系统的初始 信号，以获取由信息源产生的源信号，其包括：
[0034]一扫频单元，用于输出扫频信号，其中，所述扫频信号的频率在第一预 设频率范围内随时间呈周期性变化；
[0035]一混频单元，用于基于所述初始信号和所述扫频信号，获取一混频信号， 其中，所述混频信号包括一第一频信号和一第二频信号；
[0036]一滤波单元，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光音频检测系统，用于获取由信息源产生的源信号，并生成音频信号，其特征在于，包括：一激光干涉装置，包括：一激光投射单元，用于投射一激光束；一分光单元，用于将所述激光束分束，以形成一参考光和一测量光；一激光收发单元，用于出射所述测量光至一被测目标，并接收由所述被测目标反射的反射激光；以及一探测器，用于探测所述参考光和所述反射激光干涉后的干涉信号，以获取一初始信号；一调制单元，包括：一第一调制器，用于调制经所述分光单元分束的激光，以获取一第一调制光；以及一第二调制器，用于调制所述第一调制激光，以获取一第二调制激光；一解调装置，包括：一扫频单元，用于输出扫频信号，其中，所述扫频信号的频率在第一预设频率范围内随时间呈周期性变化；一混频单元，用于基于所述初始信号和所述扫频信号，获取一混频信号，其中，所述混频信号包括一第一频信号和一第二频信号；一滤波单元，用于对所述混频信号进行滤波处理，以获取所述混频信号的所述第二频信号，其中，所述第二频信号具有第二预设频率；以及一解调单元，用于对所述第二频信号进行解调，以获取所述源信号；以及一音效处理单元，用于将所述源信号转化为所述音频信号。2.根据权利要求1所述的激光音频检测系统，其中，所述第一调制器实施为声光调制器。3.根据权利要求1所述的激光音频检测系统，其中，所述第二调制器的芯片实施为MC1496芯片。4.根据权利要求1所述的激光音频检测系统，其中，所述音频处理单元包括一集成解码器，其中，所述集成解码器采用的芯片实施为AU7842集成芯片。5.根据权利要求1所述的激光音频检测系统，其中，所述滤波单元包括至少一滤波器，其中，所述滤波器具有一预设中心频率，所述第二频信号具有的所述第二预设频率与所述滤波器的所述预设中心频率一致。6.一种用于激光音频检测设备的解调系统，其中，所述信号解调系统用于解调来自激光音频检测设备的调制系统的初始信号，以获取由信息源产生的源信号，其特征在于，包括：一扫频单元，用于输出扫频信号，其中，所述扫频信号的频率在第一预设频率范围内随时间呈周期性变化；一混频单元，用于基于所述初始信号和所述扫频信号，获取一混频信号，其中，所述混频信号包括一第一频信号和一第二频信号；一滤波单元，用于对所述混频信号进行滤波处理，以获取所述混频信号的所述第二频信号，其中，所述第二频信号具有第二预设频率；以及
一解调单元，用于对所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大猛，宋云峰，贺兵，朱福钢，张徐生，刘红魏，陈华钧，
申请(专利权)人：余姚舜宇智能光学技术有限公司，
类型：发明
国别省市：