[发明专利]半导体激光自混合次声波检测装置及检测方法

权利要求书

1.一种半导体激光自混合次声波检测装置，包括有光学系统与电学系统，其特征在于：光学系统包括有内部封装有光电探测器的半导体激光器、激光器调整架、准直透镜和灵敏反光膜片；电学系统包括依次连接的激光器驱动电路、信号预处理电路、声卡、数据处理单元和输出终端；激光器驱动电路产生恒流驱动半导体激光器发出激光，经过准直透镜后变为平行光，该平行光经会聚透镜会聚到灵敏反光膜片上，通过调节激光器调整架，使部分光被振膜表面反射回激光腔内，反馈光携带灵敏反光膜片的振动信息，与激光腔内的光相混合后，发生自混合干涉现象，引起激光器输出光强的变化，光强由封装在半导体激光器内部的光电探测器检测出且转换为对应的电流信号，经过信号预处理电路首先转换为电压信号，再经前置放大电路对电压信号进行放大，该信号由计算机声卡采集转换为数字信号，最后由数据处理单元进行数据处理，由输出终端输出次声波的测量结果。

2.如权利要求1所述的半导体激光自混合次声波检测装置，，其特征在于：所述半导体激光器、准直透镜和会聚透镜安装在激光器调整架上；所述灵敏反光膜片包括有反光层、压敏膜片。

3.如权利要求2所述的半导体激光自混合次声波检测装置，其特征在于：所述激光器驱动电路为恒流源电路，用于调节半导体激光器驱动电流；所述的信号预处理电路包括电流-电压转换电路和前置放大电路。

4.如权利要求3所述的半导体激光自混合次声波检测装置，其特征在于：所述灵敏反光膜片置于次声波声场区域内，次声波使膜片振动，从而引起所述灵敏反光膜片相对于所述半导体激光器有微小振动，使所述半导体激光器前端面到所述灵敏反光膜片表面的距离发生微小变化，进而使所述激光器输出光强发生变化。

5.一种半导体激光自混合次声波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）次声波作用于灵敏反光膜片上，膜片随着声压的变化而产生位移，引起激光器外腔长度发生微小变化；

2）恒流源电路驱动半导体激光器发出的光照射到灵敏反光膜表面后，部分光被反射回激光腔内，形成自混合干涉；

3）将封装在半导体激光器内部的光电探测器检测到的光强变化处理成电压信号，并进行放大，经数据采集后，进入数据处理单元；

4）数据处理单元处理得到自混合干涉信号的波动条纹，解调出所述灵敏反光膜的振动位移幅度与振动频率，计算获得次声波的强度值与频率值；

5）最后通过输出终端显示次声波的测量结果。