[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

激光多普勒降频检测技术源于传统的激光多普勒外差测振技术，激光多普勒外差干涉法一般采用马赫-曾德尔干涉干涉仪结构或双频激光器结构，利用低频待测信号对高频信号进行调制以实现频谱搬移，从而将待测信号与低频环境扰动(小于200Hz)隔离，最后采用频率解调方法进行信号检测。

申请人意识到现有技术存在如下技术缺陷：外差干涉法虽然能够有效消除环境扰动的影响，但因为声光晶体的调制频率均比较高，这样采用外差直接探测的频率相对比较高，给探测和信号处理带来比较大的不便。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为解决上述的技术问题，本发明提供了一种基于激光多普勒干涉的语音检测系统，以降低参考光的频率，减小参考光和信号光的频率差，利于后期干涉信号的采集与处理。

(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，用于产生激光；M_Z干涉模块，包括分光单元、信号光光路、参考光光路和干涉单元，其中：分光单元，用于将激光分为信号光和参考光，信号光光路，位于信号光的光路后端，用于利用由语音引起的待测目标的振动信号调制信号光；参考光光路，位于参考光的光路后端，用于利用由两个独立的声光调制驱动信号驱动的声光介质周期性形变调制参考光；干涉单元，位于参考光光路和信号光光路共同的光路后端，用于使经过待测目标振动调制的信号光与经过声光介质调制的参考光进行干涉，产生干涉光信号；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；解调模块，用于利用声光调制驱动信号对模数转换后的光电数字信号进行解调，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具有以下有益效果：

(1)本发明结构简单、非线性误差小，具有良好的环境适应性；

(2)本发明采用激光通过两个声光调制器(acousto-optic modulator，简称AOM)产生的差值来实现光学频率调制，将待测干涉信号与低频环境扰动信号相分离，从而改善了传统零差检测法的抗环境扰动性；

(3)本发明降低了电路的处理速度以及采集卡的采集速度，同时，因为频率降低的比较多，数据量也要少很多，因此进而减少了系统工作的数据量，提高了系统工作效率。

附图说明

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示意图；

图2为本发明实施例基于激光多普勒干涉的语音检测系统中声光调制驱动电路的示意图。

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。

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示意图。如图1所示，本发明采用M-Z干涉仪的基本结构。激光器为窄线宽半导体光纤激光器，工作波长为1550nm，频率稳定度为10^-7，功率稳定度为1％。

如图1所示，由所述激光器产生的激光束经过第一分光棱镜(PBS1)之后分为两路，分别作为信号光和参考光。参考光经过全反镜进入第一声光调制器(AOM1)进行移频，频移为f₁，而经过频移后的激光进入第二声光调制器(AOM2)进行频移，频移为-f₂，此时出射的光频为f₀+f₂-f₁。

信号光通过第二分光棱镜(PBS2)照射到待测目标，再返回到第二分光棱镜(PBS2)，最后在第一分光棱镜(PBS1)处与参考光干涉。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：

式中：A为干涉场直流强度；B为干涉光强度调制值，它与信号光及参考光的强度有关；f₁-f₂为干涉仪中两个声光调制器调制频率引起的频移之差；Dcosω_st为声音引起待测物的振动量；为环境扰动引起的振动量；为待测量与扰动量的合成信号。经过调制之后，振动目标的信息附加在载波及其谐波分量上，从而在频谱上与低频环境扰动相隔离，有利于准确恢复振动信息，进而还原出语音振动信号。