[发明专利]一种阵列光纤光声仿生耳装置及信号转换方法

权利要求书

1.一种阵列光纤光声仿生耳装置，其特征在于：包括语音处理器、阵列数据控制器、激光调制驱动器、激光光纤阵列、光纤准直器；

所述的语音处理器，将声音信号转换成电信号后传送到阵列数据控制器；

所述的阵列数据控制器，分别控制各路电信号与对应激光调制驱动器相连；

所述的激光调制驱动器，负责将语音处理器输出的多路电信号转换为对应的光信号；其中一路电信号对应一路光信号；

所述的激光光纤阵列，将各路光信号传送到光纤准直器；且一路光信号对应一个光纤准直器；

所述的光纤准直器，将每路光信号聚焦输出激光光束。

2.如权利要求1所述的仿生耳装置，其特征在于：所述激光光纤阵列各端口的光信号输出分别与对数尺度划分的音频频段对应，即每路光纤信号输出对应一个相应的音频频段信号。

3.如权利要求1所述的仿生耳装置，其特征在于：所述的激光调制驱动器，包括多路激光调制驱动单元，所述的激光调制驱动单元的数目和光纤阵列中的光纤数目相同，能独立并行地控制每一路激光器的参数。

4.如权利要求3所述的仿生耳装置，其特征在于：所述的多路激光调制驱动单元，每路激光调制驱动单元包括供电单元、LD可控恒流驱动单元、时序控制单元、MOSFET高速开关电路、LD激光器；

所述的供电单元，通过AC-DC转换器将220V交流市电变换为适合LD可控恒流驱动单元所需的直流电，供电单元与LD可控恒流驱动单元相连接；

所述的LD可控恒流驱动单元，在直流电压供电下，采用同步降压型大电流驱动，通过达林顿管组成的电流放大电路来给LD激光器提供所需的电流，驱动激光器发光，且驱动电流跟随前级阵列数据控制器输出的各路信号幅度变化；

    所述的时序控制单元，根据通道电信号的时序关系控制产生相应的具有可控脉冲重复频率和脉宽的脉冲序列信号；

    所述的MOSFET高速开关电路，与LD激光器相连，以LD可控恒流源驱动单元产生的驱动电流为输入，和时序控制单元产生的时序信号相配合，使MOSFET场效应管快速通断，控制输出到LD激光器的激发电流信号；

    所述的LD激光器，作为产生光信号的光源，其光源波长能够选择。

5.一种阵列光纤光声仿生耳装置的信号转换方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1 语音处理器将采集的宽带声音信号进行变换、分带、特征提取处理后，形成具有声信息结构的阵列电信号，各通道电信号频段要符合人耳听觉特性，按对数尺度划分，每个通道的电信号分别与激光光纤阵列中的一路光信号对应；

步骤2 阵列数据控制器将声信息结构的电信号转换成各单路驱动LD光源的电信号，这些电信号与驱动光源的控制参量对应；

步骤3每路激光调制驱动单元根据电信号出现的时间、幅度的大小及频段位置，调节控制光脉冲发生的时刻、强弱和持续时间，LD可控恒流驱动单元控制光脉冲的强度，其中MOSFET高速开关电路负责将LD激光器发出的连续光转换成与通道电信号对应的脉冲光，从而将各个通道电信号所携带的声音信息调制到光纤阵列各路对应的光信号上，这些光信号仍保持着对数尺度频率间隔的声频信息；

步骤4 各路光信号由光纤阵列输出，各路光信号同步传送，相互之间具有相互独立性和稳定性；

步骤5 在相应辐照位置，通过光纤准直器聚焦输出激光光束。

6.如权利要求5所述的信号转换方法，其特征在于：所述步骤1的语音处理器是电脑或其他语音信号处理模块，它们将采集的外界声信号经分带、变换、特征提取处理后，形成包含声音全貌信息的数据阵列，这些数据既能暂存电脑磁盘备用，也能通过通讯方式直接传送。

7.如权利要求5所述的信号转换方法，其特征在于：所述步骤2的阵列数据控制器将下载或通讯接收到的多路结构的数据序列进行解析，使各路随时间变化的电信号与各路对应激光光纤阵列的光源驱动电路对接，控制光源驱动模块中对应光信号的参量。

8.如权利要求5所述的信号转换方法，其特征在于：所述步骤5中的光纤准直器连接在输出光纤的末端，内部装有抗反射膜层的非球面透镜；所述的非球面透镜与输出光纤接口之间的距离能调，能补偿焦距变化，准直某一设定波长在设定距离下的光束，实现对激光束辐照的聚焦和准直。

9.如权利要求5所述的信号转换方法，其特征在于：所述步骤3的激光调制驱动单元的驱动实现方法是：对应FPGA阵列数据控制器产生的各路声信号，其中的幅度信号控制可控恒流源的驱动电流，时序控制单元控制高速开关电路的通断，二者联合控制产生幅度可变、脉宽和脉冲重复率可调的任意电流脉冲序列，该电流脉冲序列驱动控制LD激光器，发出相应的携带输入声信号特性的光脉冲。