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一种可视化调焦的激光自混合信号声音检测方法及系统
审中-实审

Visual focus adjustment laser self-mixed signal sound detection method and system

申请号:201810797063.2 申请日:2018-07-19
摘要:本发明涉及激光声音传感测量技术领域,具体为一种基于激光自混合信号的可调焦的声音检测方法及系统,该方法为:激光器输出激光;激光经过焦距可调的有限共轭系统后聚焦到置于被测声场中的反馈物上,反馈物由被测声场驱动振动;聚焦到反馈物上的激光信号经反馈物反射后沿原路反馈回激光器谐振腔内,形成带有声场信息的激光自混合信号;采集激光自混合信号并将其转化为电信号,对电信号进行分析处理即可获得反馈物所在位置的声场信息;在对有限共轭系统进行调焦时,利用可视化指示系统对有限共轭系统在被测声场中的聚焦位置进行观察;本发明发射、接收共光路,具有系统结构简单、调节光路方便、制作成本低、受环境影响小等优点。
Abstract: The invention relates to the technical field of laser sound sensing measurement, and particularly relates to a focus adjustable sound detection method and system based on a laser self-mixed signal. The method comprises the steps that: a laser outputs laser; the laser is focused to a feedback object placed in a measured sound field after passing through a focus adjustable finite conjugated system,and the feedback object is driven to vibrate by the measured sound field; a laser signal focused on the feedback object is fed back to a resonant cavity of the laser along an original path after beingreflected by the feedback object so as to form a laser self-mixed signal with sound field information; the laser self-mixed signal is acquired and converted into an electric signal, and by carrying out analysis processing on the electric signal, the sound field information of a position where the feedback object is positioned can be obtained; when the finite conjugated system is subjected to focus adjustment, a focused position of the finite conjugated system in the measured sound field is observed by utilizing a visual indication system; and according to the invention, transmission and receiving share an optical path, and the focus adjustable sound detection method and system have the advantages of simple system structure, convenience for regulating the optical path, low production cost,low environment influence and the like.
申请人: 安徽大学
Applicant: UNIV ANHUI
地址: 230000 安徽省合肥市经开区********(隐藏)
发明(设计)人: 吕亮 陈由泽
Inventor: LYU LIANG; CHEN YOUZE
主分类号: G01H11/06(2006.01)I
分类号: G01H11/06(2006.01)I G01H9/00(2006.01)I
  • 法律状态
2018-12-25  实质审查的生效IPC(主分类):G01H 11/06申请日:20180719
2018-11-30  公开
注:本法律状态信息仅供参考,即时准确的法律状态信息须到国家知识产权局办理专利登记簿副本。
  • 其他信息
主权项  1.一种可视化调焦的激光自混合信号声音检测方法,具体步骤包括:A.激光器输出激光;B.激光经过焦距可调的有限共轭系统后聚焦到置于被测声场中的反馈物上,反馈物由被测声场驱动振动;C.聚焦到反馈物上的激光信号经反馈物反射后沿原路反馈回激光器谐振腔内,形成带有声场信息的激光自混合信号;D.采集激光自混合信号并将其转化为电信号,对电信号进行分析处理即可获得被测声场的声音信号;其中:步骤B中,为确保激光在经过焦距可调的有限共轭系统后能够聚焦到反馈物上,需要对有限共轭系统进行调焦,调焦过程中利用可视化指示系统对有限共轭系统在被测声场中的聚焦位置进行观察;步骤D中,信号的具体分析处理方法如下:基于激光自混合干涉理论,得到:φF=φ0‑Csin[φF+arctan(α)]    (1)I=I0+ΔIcos(φF)    (2)式(1)和式(2)中,C为反馈光强度,α为激光器的线宽展宽因子,式(2)中I和I0分别为有反馈光和无反馈光时激光器的输出激光的信号强度,ΔI为有反馈时的输出光信号强度变化幅度,φF和φ0分别为有反馈光和无反馈光时激光器输出激光的相位,其中φF的表达式如下:式(3)中,υ为有反馈光时的激光频率,c为真空中的光速,Lext为实时外腔长度;在声场中,空气中平面声波任意一点处t时刻声压p表示为:p=Acos(2πft+2πr/λ)    (4)式(4)中,p为矢量,A为声压的振幅,f为声波信号的频率,λ为声波波长,r为空间中任意一点处的位置矢量,声场空间中任意一点处的反馈物受到声压作用,使反馈物与激光器所组成的激光自混合系统外腔长度受声压产生受迫振动,所引起的自混合系统外腔长度变化为:ΔLext=kp    (5)式(5)中,k是声压引起外腔长度变化的比例系数;因此利用激光自混合效应,结合式(1)至式(5),通过对激光器的输出激光的信号强度进行测量,能够解调出激光器的外腔相位变化,进一步获得反馈物所处位置声场的变化,从而还原出任意一点处的声场信息。
公开号  108917915A
公开日  2018-11-30
专利代理机构  无锡市汇诚永信专利代理事务所(普通合伙) 32260
代理人  张欢勇
颁证日  
优先权  
 
国别 优先权号 优先权日 类型
CN  201810797063  20180719 
国际申请  
国际公布  
进入国家日期  
  • 专利对比文献
类型 阶段 文献号 公开日期 涉及权利要求项 相关页数
SEA  JP2004361378A  20041224  1-10  全文 
SEA  JP2009092461A  20090430  1-10  全文 
SEA  CN102721461A  20121010  说明书第17-27段,附图1-2 
SEA  CN102721461A  20121010  2-10   
SEA  CN104266584A  20150107  1-10  全文 
SEA  CN105092013A  20151125  1-10  全文 
SEA  CN106405804A  20170215  1-10  全文 
注:不保证该信息的有效性、完整性、准确性,以上信息也不具有任何效力,仅供参考。使用前请另行委托专业机构进一步查核,使用该信息的一切后果由用户自行负责。
X:单独影响权利要求的新颖性或创造性的文件;
Y:与检索报告中其他 Y类文件组合后影响权利要求的创造性的文件;
A:背景技术文件,即反映权利要求的部分技术特征或者有关的现有技术的文件;
R:任何单位或个人在申请日向专利局提交的、属于同样的发明创造的专利或专利申请文件;
P:中间文件,其公开日在申请的申请日与所要求的优先权日之间的文件,或会导致需核实该申请优先权的文件;
E:单独影响权利要求新颖性的抵触申请文件。
  • 期刊对比文献
类型 阶段 期刊文摘名称 作者 标题 涉及权利要求项 相关页数
SEA  《Applied Optics》  Chunlei Jiang, et al  Multiple self-mixing interference based on phase modulation and demodulation for vibration measurement  1-10  第1006-1011页 
CHUNLEI JIANG, ET AL: "Multiple self-mixing interference based on phase modulation and demodulation for vibration measurement", 《APPLIED OPTICS》 
SEA  《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》  王路  基于激光自混合干涉的微振动测量研究  1-10  正文第11-16页 
王路: "基于激光自混合干涉的微振动测量研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库信息科技辑》 
SEA  《中国激光》  施冰皓 等  激光自混合干涉式位移测量数值模拟及实验研究  第1416页左栏倒数第12行-右栏第18行 
施冰皓 等: "激光自混合干涉式位移测量数值模拟及实验研究", 《中国激光》 
SEA  《光电子·激光》  吕亮 等  半导体激光器自混合振动系统优化研究  1-10  第1159-1162页 
吕亮 等: "半导体激光器自混合振动系统优化研究", 《光电子·激光》 
  • 书籍对比文献
类型 阶段 书名 作者 标题 涉及权利要求项 相关页数
  • 附加信息
同族专利
 
引用文献
JP2004361378AJP2009092461ACN102721461A
CN104266584ACN105092013ACN106405804A
 
被引用文献
CN109945964A