[发明专利]基于激光多普勒干涉的语音检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学行业音频检测技术领域，尤其涉及一种基于激光多普勒干涉的语音检测系统。

背景技术

激光多普勒语音检测技术源于传统的激光多普勒测振技术，可分为零差干涉测量和外差干涉测量两种方法。零差干涉法采用迈克尔逊干涉仪结构，光路结构简单，但极易受环境扰动影响，不适用于实际工作场合。在由语音引起的振动信号来还原语音的过程中，其振动信号甚至远远低于环境扰动信号，大大增加了语音还原的难度。

外差干涉法一般采用马赫-曾德尔(M-Z)干涉仪结构或双频激光器结构，该方法可以有效地避免环境扰动带来的影响，提高系统的抗干扰能力。

对应外差干涉法的外差解调技术分为频率调制解调技术、相位调制解调技术和锁相解调技术。锁相解调技术普遍用于已加载调制信号的发射信号，因其可以极大的提高系统信噪比而得到广泛应用。现有技术的锁相解调器中有除法器，如果除数为零，则该方法不可能在继续运行。

在实际应用场景中，由于语音引起的振动信号很低，甚至远远低于环境扰动信号，采用频率解调技术和相位解调技术对其进行解调后的语音信号信噪比很低，而现有的锁相解调技术并不能够应用于语音检测当中。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的一个或多个问题，本发明提供了一种基于激光多普勒干涉的语音检测系统，以提高其抗干扰性能。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种语音检测系统。该语音检测系统包括：激光器；迈克尔逊干涉模块，包括分光单元、信号光光路和参考光光路，其中：分光单元，位于激光器的光路后端，用于将激光器输出的激光分为相互垂直的信号光和参考光；并将从反射镜反射回的参考光与从待测目标反射回的信号光混合并干涉，产生干涉光信号；信号光光路，用于将信号光引导至待测物表面，由待测物表面的振动对信号光进行调制并将其反射回分光模块；以及参考光光路，用于利用由调制驱动信号驱动的声光介质周期性形变引起的反射镜振动对参考光进行调制并将其反射回分光模块；接收模块，用于将干涉光信号转换为相应的光电信号，并将该光电信号进行放大和模数转换；以及解调模块，用于利用调制驱动信号对模数转换后的光电数字信号进行正交锁相解调，还原出语音。

(三)有益效果

本发明基于激光多普勒干涉的语音检测系统，在保留迈克尔逊干涉仪结构简单紧凑优点的基础上，以较低的代价获得了良好的抗干扰性能，能够在常规工作条件下获得较好的语音信噪比和分辨率。

附图说明

图1为本发明实施例语音检测系统的结构示意图；

图2为本发明实施例语音检测系统中解调模块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于所述值。

本发明基于激光多普勒干涉的语音检测系统通过在迈克尔逊干涉仪的参考臂上加入压电陶瓷(PZT)进行光学调制，周期性地改变参考光和信号光的光程差，从而实现相位调制。光电探测器将干涉信号转化为电信号并送入数据采集卡，采样数据通过数字PGC(相位生成载波)算法进行解调并输出。

在本发明的一个示例性实施例中，提供了一种基于激光多普勒干涉的语音检测系统。图1为本发明实施例基于激光多普勒干涉的语音检测系统的结构示意图。如图1所示，本实施例语音检测系统包括：激光器、分光棱镜、信号发生器、压电陶瓷(PZT)及其驱动电路、参考镜、光电探测器和信号处理单元和调制模块。

以下首先从光路构造方面对实施例的工作原理进行说明。

如图1所示，由激光器发出的激光束经过分光棱镜(BS)之后分为两路，分别作为信号光和参考光。参考光到达参考镜后被反射，由于参考镜受压电陶瓷驱动进行光学调制，因此返回分光棱镜的参考光也受到固定频率的光学调制；信号光到达待测反射镜之后也被反射并发生多普勒频移，多普勒频移信号携带了待测目标振动的速度、位移等信息。根据光的干涉理论，可以得到光电探测器接收到的干涉信号表达式：