| 题名 | 基于相位载波调制/解调的硅微光纤传声器研究 |
| 作者 | 邓越 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-05-30 |
| 授予单位 | 中国科学院声学研究所 |
| 授予地点 | 声学研究所 |
| 关键词 | 光纤传声器 硅微振动膜 PGC |
| 其他题名 | Investigation of silicon-micro fiber-optic microphone based on PGC modulation/demodulation |
| 学位专业 | 信号与信息处理 |
| 中文摘要 | 光纤传声器具有很好的抗电磁干扰特性，又因光纤柔软，适合一些传统传感器难测量的地方使用，具有独特优点。本文研制的传声器采用相位调制光纤Fizeau干涉仪的原理，为克服干涉仪的相位衰落现象，解调方法采用PGC解调方案。振动膜采用较先进的MEMS硅微工艺制作，这使得整个传声器微小化，且具有灵敏度高，一致性好，可形成阵列化等优点。 本文研制了整套光纤传声器系统，包括传感器探头、硅微振动膜、光纤光路支持、信号调制解调处理等方面，并进行了较全面的有关光学探头、振动膜、小信号检测、灵敏度等关键参数的理论计算分析，设计完成了多组验证实验。最终设计完成的传声器电压灵敏度在特定频带内取得-20dB（ref.1V/Pa）的较好结果。 本文将干涉型相位载波调制解调技术与硅微振动膜技术有机结合，研制成较新的光纤传声器系统，并取得了较好的实验结果。 理论计算出采用自聚焦透镜耦合的偏角插损很高。实验表明，要得到较好的解调结果，偏角误差不能超过0.5o，这对加工提出较高的要求。 计算出用于本课题的自聚焦透镜的输出光束半径、发散角、工作距离以及投射到膜片上的光斑大小，为膜的振动分析提供必要的理论支持。 研究了硅微振动膜的振动形式，理论计算本系统振膜的受迫振幅和共振频率等关键参数，并进行系统灵敏度的理论推导；设计固定自聚焦透镜准直器和振动膜的套筒，最终完成整个传感器探头的制作。 具体分析小信号检测电路的噪声来源问题，寻找减小噪声的办法。设计完成了整套PGC模拟电路，经过反复调试，使电路两路基本平衡，得到了较好解调结果。 采用同时比较法测量该传声器的电压灵敏度及噪声曲线，在2000Hz附近响应的灵敏度最高，达到-12dB，在1000Hz~4000Hz的频带内的灵敏度平均值为-20dB，信噪比平均值为-90dB，比目前同样尺寸和膜片结构的一般电容式传声器要高30dB左右，灵敏度与信噪比均很好。标定了该光纤传声器的相位灵敏度值，在特定频带内，平均为-145dB，和理论计算值基本一致。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2011-05-07 |
| 页码 | 101 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ioa.ac.cn/handle/311008/409]  |
| 专题 | 声学研究所_声学所博硕士学位论文_1981-2009博硕士学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 邓越. 基于相位载波调制/解调的硅微光纤传声器研究[D]. 声学研究所. 中国科学院声学研究所. 2008. |
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