音频信号光反射调制的激光传输系统研制

摘要

由于音频信号在信息传递中的重要作用，使得音频信号的检测备受重视。目前音频信号检测常用的的方法是利用传声器检测和利用激光测振法检测。传声器检测要求音频信号距离传声器的距离不能太远，且音频信号与传声器间不能有封闭性的遮挡物，否则检测效果将大打则扣。因此，在声音源距离检测端较远或者有薄壁器物作为遮挡物的情况下则需用到激光测振法来检测。由于本系统研制的应用场景是基于远距离且声音源与检测端间有遮挡物，故采用激光测振方式。
　　目前常用的激光测振技术包括激光多普勒参考光测振技术、外差多普勒测振技术、全息干涉法测振技术及光反射调制测振技术等。其中激光多普勒技术由于无法分辨振动方向，所以其无法测量随机振动，外差多普勒测振技术和全息干涉法测振技术克服了以上缺点，但是两者由于均采用干涉的方法，故对光路稳定性要求严格，且采用干涉时系统复杂，尤其是在室外环境使用时会有诸多不便。光反射调制测振技术采用反射的方法，其可测量随机振动，且对光路稳定性要求较干涉有所降低，系统的复杂性也有所降低，因此结合应用需求本系统采用了光反射调制测振技术。
　　本文研制了音频信号光反射调制的激光传输系统，采用了激光发射系统和接收系统分立设计的思想，这样极大地增强了系统使用的便利性及实用性，并在检测到音频信号并存储后对带有噪声的音频信号进行了语音增强处理，处理后的音频信号无论清晰度还是可懂度都较为良好。本论文的主要工作总结如下。
　　（1）完成了音频信号光反射调制的激光传输系统的设计与实现，实现了较远距离且声源与检测装置有遮挡时的音频信号检测，检测距离可达200m。
　　（2）开展了对系统的测试与实验，包括：激光器性能的测试，如光斑大小、发散角及激光稳定度；系统参数的测试，如检测距离，灵敏度及频率响应范围；语音信号的检测，包括相对较易识别的语音信号数字1-10和较难识别的汉语话语。
　　（3）完成了对检测的带有噪声的语音信号的语音增强处理，并采用 MOS得分法和信噪比处理前后对比的方法对语音增强的效果进行了质量评价，结果较好。
　　通过本文的工作，对采用激光反射式的方式检测音频信号提供了思路与借鉴，具有一定的意义。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 传声器

1.1.2 激光测振

1.2 发展现状

1.3 本文研究内容概述

第二章 理论基础及设计

2.1 基础理论

2.1.1 激光反射式原理

2.1.2 音频信号处理原理

2.2 系统的设计与实现

2.2.1 光学设计

2.2.2 电学设计

2.2.3 声音拾取

2.3 本章小结

第三章 系统实验与分析

3.1.1 激光器

3.1.2 光分布

3.1.3 系统参数

3.2 电声系统测试与分析

3.2.1 语音反演

3.2.2 语音增强

3.3 本章小结

第四章 总结与展望

4.1 工作总结

4.2 工作展望

致谢

参考文献