声音检测装置以及声音检测设备[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810343127.1

(22)申请日 2018.04.17

(71)申请人 陈逸聪

地址 100084 北京市海淀区清华大学学生

公寓10号楼北楼201

(72)发明人 陈逸聪　

(74)专利代理机构 西安知诚思迈知识产权代理

事务所(普通合伙) 61237

代理人 麦春明

(51)Int.Cl.

G01H 9/00(2006.01)

(54)发明名称

声音检测装置以及声音检测设备

(57)摘要

本公开提供一种声音检测装置以及声音检

测设备，涉及光纤检测技术领域。该声音检测装

置包括光源模块，连接所述光源模块的光环路模

块，以及连接所述光环路模块的检测模块；其中，

所述声音检测装置在工作时外接声音探测器，所

述光源模块被配置为向所述声音探测器发射光

信号，所述检测模块被配置为接收经过所述声音

探测器而返回的携带有目标声波信息的光信号。

本公开可实现基于直线型结构的光纤声音传感

器，不仅结构简单，而且采用普通光纤即可同时

实现信号的传输和感知。权利要求书2页 说明书7页 附图3页CN 108827444 A 2018.11.16

C N 108827444

A

1.一种声音检测装置，其特征在于，包括光源模块，连接所述光源模块的光环路模块，以及连接所述光环路模块的检测模块；

其中，所述声音检测装置在工作时外接声音探测器，所述光源模块被配置为向所述声音探测器发射光信号，所述检测模块被配置为接收经过所述声音探测器而返回的携带有目标声波信息的光信号。

2.根据权利要求1所述的声音检测装置，其特征在于，所述光环路模块包括第一耦合器、第二耦合器、位于所述第一耦合器和所述第二耦合器之间且分别沿两条光路设置的延迟光纤和直连光纤，以及第一传输接口、第二传输接口和第三传输接口；

所述第一耦合器具有第一输入端和第一输出端，该第一输入端通过所述第一传输接口和所述第二传输接口分别连接至所述光源模块和所述检测模块，该第一输出端分别连接所述延迟光纤和所述直连光纤；

所述第二耦合器具有第二输入端和第二输出端，该第二输入端分别连接所述延迟光纤和所述直连光纤，该第二输出端连接所述传输光缆。

3.根据权利要求1所述的声音检测装置，其特征在于，所述检测模块包括光电探测器、音频输出装置和音频采集装置；

所述光电探测器被配置为接收所述携带有目标声波信息的光信号并将所述携带有目标声波信息的光信号转换为相应的电信号；

所述音频输出装置被配置为将所述电信号还原为声信号并进行输出；

所述音频采集装置被配置为将所述电信号转换为数字信号。

4.根据权利要求3所述的声音检测装置，其特征在于，所述检测模块还包括连接所述光电探测器的前置放大器、连接所述前置放大器的滤波放大器、以及连接所述滤波放大器的带通滤波器，所述带通滤波器由高通滤波器和低通滤波器构成。

5.根据权利要求3所述的声音检测装置，其特征在于，所述检测模块还包括采样电路，所述采样电路连接所述音频采集装置，以将采集到的所述数字信号传输至外接的信号处理设备。

6.根据权利要求1所述的声音检测装置，其特征在于，所述光源模块包括由超辐射发光二极管激光器、半导体制冷器和热敏电阻集成的发光器件，以及连接所述发光器件的恒流控制单元和温度控制单元；

其中，所述恒流控制单元与所述超辐射发光二极管激光器相连，所述温度控制单元包括温度检测单元和驱动控制单元，所述温度检测单元与所述热敏电阻相连，所述驱动控制单元与所述半导体制冷器相连。

7.根据权利要求1所述的声音检测装置，其特征在于，所述声音检测装置还包括电源模块，所述电源模块包括变压器、分别连接至所述变压器的第一整流桥和第二整流桥、连接所述第一整流桥的第一稳压模块、以及连接所述第二整流桥的第二稳压模块；

其中，所述第一稳压模块与所述光源模块相连，被配置为产生第一直流信号以提供至所述光源模块；所述第二稳压模块与所述检测模块相连，被配置为产生大小相等、相位相反的第二直流信号和第三直流信号以提供至所述检测模块。

8.根据权利要求7所述的声音检测装置，其特征在于，所述声音检测装置还包括机箱，所述电源模块、所述光源模块、所述光环路模块、以及所述检测模块均设置在所述机箱的内

部。

9.一种基于无源光纤传感的声音检测设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的声音检测装置，与所述声音检测装置通过传输光缆相连通的声音探测器，以及位于所述声音探测器末端的旋光器件；

其中，所述声音探测器包括拾音盒，所述拾音盒中设有传感光纤，且所述传感光纤为单模光纤。

10.根据权利要求9所述的声音检测设备，其特征在于，所述旋光器件包括法拉第旋转器。

声音检测装置以及声音检测设备

技术领域

[0001]本公开涉及光纤检测技术领域，尤其涉及一种声音检测装置以及包括该声音检测装置的声音检测设备。

背景技术

[0002]声信号具有精确和稳定等特点，基于信号处理的声音特征提取和模式识别技术近些年来发展迅速。借助计算机技术运用信号处理的方法对物体发出的声音进行分析，提取其振动特征量，可以为物体运转情况的预测等提供精准的数据和分析依据，例如基于声音的检测技术就广泛用于大到飞机、列车，小到电机、电梯的故障检测。

[0003]受到噪声控制等技术的限制，现有的光纤声音传感器往往是采用环形结构来实现的。图1示意性示出了基于双纤环回结构的光纤声音传感器的原理图。由于光纤拾音器采用的是Sagnac干涉原理，因此需要釆用双纤形成Sagnac环。具体而言，激光器01发射的光束在经过光纤耦合器02后会分成两路，其中一路光束CW可沿顺时针方向传播、另一路光束CCW可沿逆时针方向传播，两路光束在传播过程中需要经过拾音器即传感探头03，因此最终返回光纤耦合器02的光束携带有传感探头03探测到的声音信息，该携带有声音信息的光束会被光电探测器04接收并进行后续的分析处理，从而能够实现故障检测。

[0004]但是，基于双纤环回结构的光纤声音传感器的操作较为复杂，需要有人在远端进行光纤环回，而且还需采用特种光纤，因此实现起来存在一定的难度。

[0005]需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

[0006]本公开的目的在于提供一种声音检测装置以及声音检测设备，可用于解决基于双纤环回结构的光纤声音传感器的结构复杂以及需要特种光纤的问题。

[0007]本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

[0008]根据本公开的一个方面，提供一种声音检测装置，包括光源模块，连接所述光源模块的光环路模块，以及连接所述光环路模块的检测模块；其中，所述声音检测装置在工作时外接声音探测器，所述光源模块被配置为向所述声音探测器发射光信号，所述检测模块被配置为接收经过所述声音探测器而返回的携带有目标声波信息的光信号。

[0009]本公开的一种示例性实施例中，所述光环路模块包括第一耦合器、第二耦合器、位于所述第一耦合器和所述第二耦合器之间且分别沿两条光路设置的延迟光纤和直连光纤，以及第一传输接口、第二传输接口和第三传输接口；所述第一耦合器具有第一输入端和第一输出端，该第一输入端通过所述第一传输接口和所述第二传输接口分别连接至所述光源模块和所述检测模块，该第一输出端分别连接所述延迟光纤和所述直连光纤；所述第二耦合器具有第二输入端和第二输出端，该第二输入端分别连接所述延迟光纤和所述直连光