[发明专利]声波信号检测设备、方法以及智能终端

权利要求书

1.一种声波信号检测设备，其特征在于，所述声波信号检测设备包括振膜、激光器、光电探测器和处理器，所述激光器和所述光电探测器集成在一个光芯片中，所述振膜为微机电系统MEMS硅振膜或金属振膜，所述金属振膜的激光照射面为粗糙表面，所述MEMS硅振膜的激光照射面为纳米多孔结构，或，为金字塔阵列结构，或，设置有减反射薄膜，其中：

所述振膜，用于在声波信号的驱动下进行机械振动；

所述激光器，用于向所述振膜发射激光，接收所述激光经所述振膜反射的反射光；

所述光电探测器，用于探测所述激光与所述反射光之间发生干涉形成的干涉光的光强，向所述处理器发送探测到的所述干涉光的光强；

所述处理器，用于确定所述干涉光的光强和所述激光的光强的比值，基于所述比值和所述激光器的属性参数，确定所述振膜和所述激光器之间的距离，基于所述距离确定所述声波信号的振幅，其中，所述激光器的属性参数包括所述激光器的线宽展宽因子、所述激光器的调制系数和所述激光器的内腔的长度。

2.根据权利要求1所述的声波信号检测设备，其特征在于，所述反射光在所述激光器的内腔发生自混合干涉时，所述自混合干涉的反馈因子小于或者等于预设阈值。

3.根据权利要求1所述的声波信号检测设备，其特征在于，所述处理器，用于采用如下公式，确定所述振膜和所述激光器之间的距离，其中，所述公式为：

当时，

当时，

当时，L_ext＝L₀

其中，F为所述比值，t为当前时间点，L_ext为所述振膜和所述激光器之间的距离，k为λ为激光的波长，α为所述激光器的线宽展宽因子，m为所述激光器的调制系数，C为反馈因子τ_ext为激光从所述激光器传播至处于静止状态的所述振膜所需时长，τ_L为激光在所述激光器的内腔传播所需时长，ξ为所述激光器与所述振膜之间的外腔耦合效率，L₀为处于静止状态的所述振膜和所述激光器之间的距离。

4.根据权利要求1至3任一项所述的声波信号检测设备，其特征在于，所述激光器为单模垂直腔面发射激光器。

5.根据权利要求1至3任一项所述的声波信号检测设备，其特征在于，所述激光器发射的激光在所述振膜上的入射位置位于所述振膜的中心。

6.根据权利要求1至3任一项所述的声波信号检测设备，其特征在于，所述声波信号检测设备还包括基板和外壳；

所述激光器、所述光电探测器和所述处理器安装于所述基板上；

所述外壳扣置固定在所述基板上；

所述外壳上设置有拾音孔，所述振膜设置在外壳内部与所述拾音孔对应的位置。

7.根据权利要求6所述的声波信号检测设备，其特征在于，所述外壳的内壁上与所述拾音孔相邻的两侧分别设置有支柱，所述振膜固定在所述支柱上。

8.一种声波信号检测方法，其特征在于，所述方法应用于包括振膜、激光器、光电探测器的声波信号检测设备，所述激光器和所述光电探测器集成在一个光芯片中，所述振膜为微机电系统MEMS硅振膜或金属振膜，所述金属振膜的激光照射面为粗糙表面，所述MEMS硅振膜的激光照射面为纳米多孔结构，或，为金字塔阵列结构，或，设置有减反射薄膜，包括：

探测激光与反射光之间发生干涉形成的干涉光的光强，其中所述激光为所述激光器向所述振膜发射的激光，所述反射光为所述激光经所述振膜反射的反射光；

确定所述干涉光的光强和所述激光器发射的激光的光强的比值；

基于所述比值和所述激光器的属性参数，确定所述振膜和所述激光器之间的距离，其中，所述激光器的属性参数包括所述激光器的线宽展宽因子、所述激光器的调制系数和所述激光器的内腔的长度；

基于所述距离确定声波信号的振幅。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述反射光在所述激光器的内腔发生自混合干涉时，所述自混合干涉的反馈因子小于或者等于预设阈值。