Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 2

Notice: Use of undefined constant DOCUMENT_ROOT - assumed 'DOCUMENT_ROOT' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 5

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 5

Notice: Use of undefined constant DOCUMENT_ROOT - assumed 'DOCUMENT_ROOT' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 11

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 11

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Use of undefined constant REQUEST_URI - assumed 'REQUEST_URI' in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Undefined variable: flag in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 28

Notice: Undefined variable: adsense7 in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 39

Notice: Undefined variable: adsense6 in /var/www/www-root/data/www/sound-talk.ru/index.php on line 40
Микрофон электронный. Оптико-электронный микрофон

Оптико-электронный микрофон. Микрофон электронный


Оптико-электронный микрофон

Изобретение относится к технике преобразования и усиления звуковых сигналов и может быть использовано в технических системах приема и обработки акустической информации. Предлагаемый оптико-электронный микрофон состоит из мембраны с прикрепленным к ней с внутренней стороны стержнем, двух пластин с обращенными друг к другу зеркальными поверхностями, одна из которых соединена со стержнем, источника оптического излучения, направленного на зеркально отражающую поверхность одной из пластин, и фотоприемника. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности, помехозащищенности и надежности приема. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике преобразования и усиления звуковых сигналов и может быть использовано в технических системах приема и обработки акустической информации.

Известны угольные микрофоны, в основе работы которых лежит свойство угольного порошка изменять электрическое сопротивление в зависимости от силы сжатия между собой угольных зерен. Достоинствами угольных микрофонов являются высокая чувствительность и простота конструкции, недостатками - высокий уровень собственных шумов, значительные частотные и нелинейные искажения, необходимость применения при пониженном питании микрофона, способствующем уменьшению его шумов и улучшению частотных характеристик, микрофонного усилителя, подверженного влиянию электромагнитных помех (В.М.Пестриков. Практическое использование современных радиоэлектронных схем и радиокомпонентов. - СПб.: КОРОНА принт, 2000. - 592 с.).

Известны электродинамические и электромагнитные микрофоны, в основе работы которых лежит эффект возникновения индукционного тока в замкнутом проводнике при его перемещении в магнитном поле или при изменении поля. Достоинствами таких микрофонов являются нечувствительность к влиянию ветра, толчкам, недостатками - невысокое качество звука и низкая чувствительность, что обусловливает необходимость их использования с трансформатором или микрофонным усилителем. Трансформатор вносит частотные и нелинейные искажения, подвержен влиянию электромагнитных помех и является источником наводок, создающих канал утечки информации и помехи для других электронных устройств.

К такому же типу относятся ленточные микрофоны, недостатками которых являются высокая чувствительность к порывам ветра, которые могут вызвать обрыв ленточки, а также подверженность влиянию резких перепадов давления и электромагнитных помех.

Известны конденсаторные и электретные конденсаторные микрофоны, обладающие наилучшими электроакустическими параметрами. Недостатками конденсаторных микрофонов являются необходимость использования микрофонного усилителя и согласующего каскада для подключения к нему, а также высокая стоимость, недостатком электретных конденсаторных микрофонов - чувствительность к механическим воздействиям, ограниченный диапазон условий эксплуатации (температуры воздуха, относительной влажности), а также необходимость использования при небольших габаритах микрофонов усилителя звуковой частоты.

Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются пьезоэлектрические микрофоны, принцип действия которых основан на явлении пьезоэлектрического эффекта. Микрофон состоит из мембраны, передающей колебания на пьезоэлектрическую пластину через стержень, в результате чего происходит деформация пьезоэлектрической пластины, а на ее обкладках появляется напряжение. Недостатками пьезоэлектрических микрофонов являются относительно невысокая чувствительность, низкая механическая прочность, гигроскопичность, значительная чувствительность к перепадам температуры окружающей среды. Кроме того, пьезоэлектрические микрофоны используются только с усилителем звуковой частоты, подверженным влиянию электромагнитных помех (В.М.Пестриков. Практическое использование современных радиоэлектронных схем и радиокомпонентов. - СПб.: КОРОНА принт, 2000, с.157).

Техническим результатом применения предлагаемого оптико-электронного микрофона является повышение чувствительности, помехозащищенности и надежности аппаратуры приема и усиления акустических сигналов.

Указанный технический результат достигается тем, что в пьезоэлектрическом микрофоне, содержащем мембрану и прикрепленный к ней стержень, дополнительно введены две обращенные друг к другу зеркальными поверхностями пластины, одна из которых соединена со стержнем, источник оптического излучения, направленный на зеркально отражающую поверхность одной из пластин, и фотоприемник.

Достижение технического результата обусловлено:

- возможностью обеспечения высокого отношения сигнал/шум на выходе усилителя пространственных колебаний оптического луча за счет его многократного отражения от колеблющейся зеркальной пластины;

- независимостью направления распространения оптического излучения от известных физических полей;

- невозможностью проникновения оптического излучения через непрозрачные материалы;

- отсутствием в составе микрофона элементов, чувствительных к механическим воздействиям.

Изобретение поясняется чертежом, на которой представлена схема расположения элементов оптико-электронного микрофона.

Оптико-электронный микрофон состоит из мембраны (1) с прикрепленным к ней с внутренней стороны стержнем (2), двух пластин (3), (4) с обращенными друг к другу зеркальными поверхностями, одна из которых (3) соединена со стержнем, источника оптического излучения (5), направленного на зеркально отражающую поверхность одной из пластин, и фотоприемника (6).

Фотоприемник предназначен для преобразования пространственных колебаний оптического луча в электрический сигнал. Указанное преобразование может быть реализовано при неполном перекрытии входного зрачка фотоприемника оптическим лучом, в результате чего пространственные колебания последнего приведут к изменению площади перекрытия и появлению на выходе фотоприемника соответствующего этим изменениям переменного электрического сигнала. Фотоприемник в данном случае выполняет функцию коррелятора, интегрируя поступающий на его вход поток излучения и формируя тем самым отклик на изменение пространственного положения оптического луча (Патент РФ на полезную модель №62319 "Оптический преобразователь").

Оптический луч (7), распространяясь между зеркальными пластинами (3) и (4) путем последовательного отражения от каждой из них, освещает входной зрачок фотоприемника (6). Колебания мембраны, возникающие под воздействием звуковых волн, через стержень передаются зеркальной пластине (3) и вызывают либо ее угловые колебания, как это показано на чертеже, либо колебания, осуществляемые посредством плоскопараллельного переноса пластины. В первом случае увеличение амплитуды отклонения оптического луча относительно фотоприемника при его распространении между зеркальными пластинами происходит за счет увеличения дальности между точкой первого отражения луча от пластины (3) и фотоприемником, а также за счет того, что при каждом отражении оптического луча от этой пластины изменяется его направление на величину 2Δα, где Δα - угол отклонения пластины (3). Во втором случае увеличение амплитуды пространственных колебаний оптического луча относительно фотоприемника происходит за счет сдвига точек его отражения от пластин, величина которого зависит от амплитуды колебаний пластины (3) и количества отражений от нее оптического луча.

Такой усилитель не содержит активных и пассивных радиоэлементов, поэтому полоса его пропускания практически неограниченна, а при высокой точности изготовления зеркальных поверхностей его нелинейные искажения будут незначительными. Кроме того, он не имеет предела устойчивости, поэтому при увеличении количества отражений оптического луча от зеркал (3) и (4) можно обеспечить высокий коэффициент усиления, не переходя в режим самовозбуждения.

Шумы на выходе фотоприемника складываются из шумов самого фотоприемника и квантовых шумов оптического излучения. Однако эти шумы не усиливаются вместе с полезным сигналом (пространственными колебаниями оптического луча), поэтому отношение сигнал/шум на выходе фотоприемника может быть увеличено до требуемого значения за счет повышения коэффициента усиления оптического усилителя. «Внутренним» шумом предлагаемого устройства, который может усиливаться вместе с полезным сигналом, являются колебания его неподвижных элементов (источника оптического излучения, зеркальной пластины (4) и фотоприемника) под воздействием внешних звуковых волн. Но при соответствующем конструктивном исполнении оптико-электронного микрофона (жесткое крепление перечисленных элементов к основанию корпуса, монолитное исполнение, использование для изготовления корпуса вязких материалов и так далее) их колебания будут несущественными по сравнению с колебаниями тонкой мембраны. Поэтому внутренними шумами предлагаемого оптико-электронного микрофона во многих случаях можно будет пренебречь.

Оптико-электронный микрофон, содержащий мембрану с прикрепленным к ней с внутренней стороны стержнем, отличающийся тем, что дополнительно введены две пластины с обращенными друг к другу зеркальными поверхностями, одна из которых соединена со стержнем, источник оптического излучения, направленный на зеркально отражающую поверхность одной из пластин, и фотоприемник.

www.findpatent.ru

Оптико-электронный микрофон

 

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОФОН, содержащий размещенные в корпусе оптически согласованные лазер с активной средой, расположенной между двумя полупрозрачными отражателями, двухлучевой интерферометр, расположенный напротив первого полупрозрачного светоотражателя лазера, выполненный в виде светоделителя и оптически связанных с ним двух глухих светоотражателей, образующих опорное и рабочее плечи интерферометра, фазосдвигающее устройство, размещенное в рабочем плече интерферометра, фотоприемник , установленный на выходе интерферометра, а также усилитель, подключенный к фотоприемнику, и регистратор , при этом корпус выполнен с акустическим окном в виде отверстия , расположенного между светоделителем и первым глухим светоотражателем , отличающийся тем, что, с целью расширения его динамического диапазона при аналоговом преобразовании входного сигнала, в него введены второй фотоприемник, установленный напротив второго полупрозрачного светоотражателя лазера, второе фазосдвигающее устройство, расположенное в опорном плече интерферометра , второй усилитель, два делительных устройства,два электронных ключа, двухпозиционное пороговое устройство, источник опорного напряжения и блок масштабирования, а акустическое, окно снабжено шторкой из акустонепрозрачного материала, установленной с возможностью перемещения параллельно оси лазера, при этом шторка связана с датчиком положения, выход второго фотоприемника соединен с входом второго .усилителя, выходы усилителей подключены к входам первого делительного устройства и соответственно к входам первого и второго электрон (Л ных ключей, выход первого делитель .ного устройства подключен к первому входу двухпозиционного порогового устройства, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения , выходы двухпозиционного порогового устройства подключены к управлянадим входам электронных ключей, выход первого ключа через блок масшта-Г бирования, а также выход второго ас ключа соединены с первым входом второго делительного устройства, второй вход которого подключен к выходу О) датчика положения шторки, а выход ю второго делительного устройства - к первому входу регистратора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5Н Н 04 Н 23/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР (21) 3465844/18-10 (22) 07.07,&2 (46) 07.03.84. Бюл. Р 9 (72) Ю.Н. Власов и С.Т. Аскаров (53) 621.395.61(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 708541, кл. Н 04 R 23/00, 1978.

2, Smeets G.J. Acoust. Бос. Amer., 1977, 61, Р 3, с. 872-875 (прототип). (54)(57) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОФОН, содержащий размещенные в корпусе оптически согласованные лазер с активной средой, расположенной между двумя полупрозрачными отражателями, двухлучевой интерферометр, расположенный напротив первого полупрозрачного светоотражателя лазера, выполненный в виде светоделителя и оптически связанных с ним двух глухих светоотражателей, образующих опорное и рабочее плечи интерферометра, фаэосдвигающее устройство, размещенное в рабочем плече интерферометра, фотоприемник, установленный на выходе интерферометра, а также усилитель, подключенный к фотоприемнику, и регистратор, при этом корпус выполнен с акустическим окном в виде отверстия, расположенного между светоделителем и первым глухим светоотражателем, отличающийся тем, что, с целью расширения его динамического диапазона при аналоговом преобразовании входного сигнала, в него введены второй фотоприемник, установленный напротив второго полупрозрач„„SU„„A ного светоотражателя лазера-, второе фазосдвигающее устройство, расположенное в опорном плече интерферометра, второй усилитель, два делительных устройства,два электронных ключа, двухпоэициоиное пороговое устройство, источник опорного напряжения и блок масштабирования, а акустическое.окно снабжено шторкой из акустонепроэрачного материала, установленной с возможностью перемещения параллельно оси лазера, при этом шторка связана с датчиком положения, выход второго фотоприемника соединен с входом второго, усилителя, выходы усилителей подключены к входам первого делительного устройства и соответственно к входам первого и второго электронных ключей, выход первого делитель- фф ,ного устройства подключен к первому входу двухпозиционного порогового . С устройства, второй вход которого сое динен с источником опорного напряже- а ния, выходы двухпозиционного порогового устройства подключены к управляющим входам электронных ключей, выход первого ключа через блок масшта; бироваиия, а также выход второго ключа соединены с первым входом второго делительного устройства, второй вход которого подключен к выходу датчика положения шторки, а выход второго делительного устройства — к первому входу регистратьра, второй вход которого соединен с выходом первого ключа.

1078672

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в акустике для исследований характеристик звуковых полей.

Известен оптико-электронный микрофон, содержащий корпус, в котором 5 расположены лазер, интерферометр

Майкельсона, фотоприемник, дополнительное зеркало и акустический волновод, расположенный в рабочем плече Интерферометра 1).

Недостатком данного микрофона является отсутствие аналогового выходного сигнала, что ограничивает область его применения.

Известен также оптико-электронный микрофон с аналоговым преобразователем интенсивности звука в электрический сигнал, содержащий размеценные в корпусе оптически согласованные лазер с активной средой, расположенной между двумя полупрозрач- 20 ными светоотражателями, интерферометр, расположенный напротив первого полупрозрачного светоотражателя лазера, фазосдвигающее устройство, размещенное в рабочем плече интерфе- 25 рометра, и фотоприемник, подключенный через усилитель к регистратору, при этом корпус выполнен с акустическим окном 2 3.

Недостатком известного микрофона 3ц является узкий динамический диапазон работы при аналоговом преобразовании входного сигнала.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона микрофона при аналоговом преобразовании выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в оптико-электронный микрофон, содержащий размещенные в корпусе оптически согласованные лазер с актив- 4О ной средой, расположенной между двумя полупрозрачными отражателями, двухлучевой интерферометр, расположенный напротив первого полупрозрачного светоотражателя лазера, выпол- 45 ненный в виде светоделителя и оптически связанных с ним двух глухих светоотражателей, образующих опорное и рабочее плечи интерферометра, фазосдвигающее устройство, размещенное в рабочем плече интерферометра, фотоприемник, установленный на выходе интерферометра; а также усилитель, подключенный к .фотоприемнику, и регистратор, при этом корпус выполнен с акустическим окном в виде отверстия, расположенного между светоде- . лителем и первым глухим светоотражателем, введены второй фотоприемний, установленный напротив второго полупрозрачного светоотражателя лазера, второе фаэосдвигающее устройство, расположенное в опорном плече интерФерометра Майкельсона, второй усилитель, два делительных устройства, два электронных "ключа, двухпоэици- 65 онное пороговое устройство, источник опорного напряжения и блок масштабирования, а акустическое окно снабжено шторкой из акустонепрозрачного материала, установленной с возможностью перемещения параллельно оси лазера, при этом шторка связана с датчиком положения, выход второго фотоприемника соединен с входом второго усилителя, выходы усилителей подключены к входам первого делительного устройства и соответственно к входам первого и второго электронных Ключей, выход первого делительного устройства подключен к первому входу двухпозиционного устройства, второй вход которого соединен с источником опорного напряжения, выходы двухпозиционного порогового устройства подключены к управляющим входам электронных ключей, выход первого ключа через блок масштабирования, а также выход второго ключа соединены с первым входом второго делительного устройства, второй вход которого, подключен к выходу датчика положения шторки, а выход второго делительного устройства - к первому входу регистратора, второй вход которого соединен с выходом первого ключа.

На фиг. 1 представлена функциональная схема оптико-электронного микрофона; на .Фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу.

Предлагаемый микрофон содержит лазер с активной средой 1 и полупрозрачными светоотражателями 2 и 3, светоделитель 4, глухие светоотражатели 5 и б, Фотоприемники 7 и 8, расположенйые в корпусе 9, имеющем акустическое окно, выполненное в виде отверстия 10, снабженного одной или двумя шторками 11, выполненными из акустонепрозрачного материала, положение которых контролируется датчиком 12 положения.

Элементы 1-7 образуют двухлучевой интерферометр Майкельсона. Элементы

1,2,3, б и 8 составляют многолучевой трехзеркальный интерферометр

Эшби-Джеффекота.

Интерферометры строятся для различных длин волн лазерного излучения. Лазер выполняется двухволновым, а параметры светоделителя 4 и глухих светоотражателей 5 и б выбираются оптимальными для работы интерферометра Майкельсона на одной длине волны, а многолучевого интерферо-. метра на другой.

Для реализации двухволнового ва- рианта может быть выбран аргоновый лазер, использующий в качестве активной среды 1 ионизированный аргон, генерирующий две длины волны 0,48 и

0,53 мкм. Перв ею длину волны следует использовать для работы интерферомет1078672 ра Майкельсона, а вторую — для мно- Работа оптико-электронного микроголучевого интерферометра. фона в широком рабочем диапазоне

Полупрозрачный светоотражатель 2 звуковых давлений основана на развыполняют с коэффициентом отражения личных чувствительностях двухлуче97-98% для обеих длин волн, а полу- вого 1-7 и многолучевого 1, 2, 3, 5 прозрачный светоотражатель 3 — с ко- 5 и 8 интерферометров к изменениям опэффициентом отражения 40-60%. Коэф- тического пути. Вид преобразовательфициент отражения светоделителя 4 ной кривой двухлучевого интерферовыполняют максимально прозрачным на метра представлен кривой 30, а многодлине волны 0,53 мкм и полупрозрач- лучевого кривой 31 (фиг. 2). Наклон ным на 50% для длины волны 0,48 мкм 0 кривой 30 пропорционален квадрату лазерного излучения. Коэффициент от- косинуса, а наклон кривой 31 опредеражения глухого светоотражател 6 де- ляется коэффициентом отражения свелают максимально большим на длине тоотражателя 5 мощностью излучения волны 0,48 мкм и минимальным на лазера и прозрачностью светоделите0,53 мкм. Коэффициент отражения глу- 5 ля 4. Наклон кривой 31 обычно íà двахого светоотражателя 5 делают макси- три порядка больше наклона кривой 30. мально большим на обоих длинах волн. Различный наклон преобразовательПеред фотоприемником 7 в.этом случае ных кривых 30 и 31 приводит к тому, располагают светофильтр на длину вол- что на один и тот же входной сигны 0,48 мкм, а перед фотоприемником нал 32 интерферометры вырабатывают

8 — светофильтр на длину волны сигналы 33 и 34 различной величины, 0,53 мкм, пропорциональной их чувствительносОптико-электронный микрофон со- ти. Причем отношение сигналов 33 и держит также два фазосдвигающих уст- 34 будет одним и тем же в любой моройства, выполненные в виде пьезо- мент времени, если величина входноэлектрических втулок 13 и 14, жестко 25 го сигнала (изменение оптического соединенных со светоотражателями 5 пути от воздействия звукового давлеи 6 и подключенных с внешней и внут- ния) не выходит за линейный диапаренней стороны к генераторам 15 и 16 зон преобразовательной кривой 31 напряжения. Необходимыми элементами многолучевого интерферометра. подобных микрофонов являются также Зр На фиг. 2 показаны максимально юстировочные винты, пружины, штифты возможные сигналы 35 и 36, преобраи т.п. (не показаны). зуемые многолучевым и двухлучевьм

Микрофон включает также блоки- 17 интерферометрами без искажения сооти 18 вторичной и регистрирующей аппа ветственно. Хотя величины амплитуд ратуры соответственно. Блок 17 BTO 35 сигналов 35 и 36 будут различаться ричной аппаратуры выполнен в виде на два-три порядка, они приведут усилителей 19 и 20, входы которых к одному и тому же значению выходподключены к выходам фотоприемников ного сигнала 37 для обоих интерферо7 и 8, а выходы — к входам делитель- метров, ного устройства 21, выход последне- Перед началом работы ОЭМ с помого соединен с первым входом двухпо- . щью фазосдвигающих устройств 13-16

40 зиционного порогового устройства 22, рабочие точки А и Б обоих интерферовторой вход которого подключен к ис- метров (фиг. 2) известным способом точнику 23 опорного напряжения. устанавливают в области максимальной

Блок 17 вторичной аппаратуры со- крутизны и линейности преобразовадержит также два электронных ключа 45 тельных кривых 30 и 31. При: этом .24 и 25, входы которых подключены к фазосдвигающее устройство 13 15 выходам усилителей 19 и 20, а управ- сдвигает разность фаз интерферируюлянияие входы — к выходам двухпозици- щих лучей сразу в обоих интерфероонного порогбвого устройства 22. метрах, а фазосдвигающее устройство

Блок 18 Регистрирующей аппаРатУРы 5() 14,16 — лишь в двухлучевом интерфесодержит блок 26 масштабирования де- рометре. Поэтому сначала настралительное устройство 27, преобразова-. вают фазосдвдращщщ . Устр и тв тель напряжение - код 28 и регистра- 15 миоголучевой интерферометр, а затор 29. Вход делительного УстРойства тем ведут настройку двухлучевого ин27 через блок 26 масштабиРования 55 терферометра. соединен с выходами электронных клюй 24 и выходом электронного ключа После этого раздвигают до макси- . че ивх

25.- Вто ой вход делительного устрой- мальной ширины акустическое окн о 10 торо ства 27 и вход преобразователя на- и разворачивают его ортогональио напряжение — код 28 подключены к вы- правлению звуковой волйы, которая ходу датчика 12 положения шторки, а 6О вызывает изменение давления, плотносвыход делительног ельного устройства — к ти и показателя преломления в опорном регистратору 29, который выполнен с плече интерферометров, и иа выходах, двумя шкалами. Выход электронного фотоприемников 7 и 8 появляются два ключа 24 подключен также к указателю сигнала 33 и 34 (фиг. 2), которые шкалы регистратора атора 29 65 усиливаются усилителями 19 и 20 и

1078672 направляются на делительное устройство 21, Сигнал, равный отношению двух сигналов 33 и 34, направляется в двухпозиционное пороговое устройство 22, в котором сравнивается с заранее подобранным опорным напряжением источника 23. Если величина сигнала

34 не выходит за линейный участок преобразования многолучевого интерферометра (не превышает сигнала 35), то сигнал, пропорциональный отношению сигналов 33 и 34, равен величине опорного напряжения, и двухпоэицион.ное пороговое устройство 22 подает командный сигнал на управлякщий вход электронного ключа 25 и открывает его для прохождения сигнала с фотоприемника 8 в блок 18 регистрации. При этом электронный ключ 24 закрыт»

Если на входе ОЭМ появляется сигнал, превышающий сигнал 35, то отношение двух сигналов 33 и 34 уменьшается и двухпозиционное пороговое устройство открывает электронный ключ 24 и закрывает электронный ключ 25. Теперь на вход блока регистрации поступает сигнал с фотоприемника 7 двухлучевого ийтерферометра

Майкельсояа, имеющего меньшую чувствительность, но больший линейный рабочий диапазон измерения.

Блок 26 масштабирования блока 18 регистрации умножает величину сигнала с фотоприемника 7 на величину, соответствующую изменению чувствительности ОЭМ (в данном случае в

100 раз), и поэтому показания регистратора 29 регистрирующего блока

18 не изменяются, но происходит замена измерительной шкалы прибора, о

5 чем указывает светодиод на шкале регистратора 29.

В пределах одного порядка чувствительность ОЭМ можно плавно изменять регулировкой ширины акустического окна 10. Передвигая с помощью микрометрических винтов шторки 11 от периферии к центру, уменьшают размеры акустического окна 10 и тем самым величину входного сигнала до величины сигнала 35 (фиг. 2) . Этот момент сопровождается переключением электронных ключей 24 и 25 и заменой измерительной шкалы регистратора 29.

При этом датчик 12 положения шторок выдает на преобразователь напряже20 ние — код 28 сигнал, пропорциональный изменению ширины окна 1Q и чувствительности ОЭМ. Преобразователь напряжение — код преобразует выходное напряжение датчика 12 положения

25 шторок в сигнал, указывающий в цифровом виде коэффициент, на который надо умножить показания регистратора 29 для получения величины измеряемого уровня звукового давления, Иирокий рабочий диапазон оптикоэлектронного микрофона позволяет применять его как для регистрации разговорной речи (65 дБ), так и для измерения шума при испытаниях авиа35 ционных двигателей (150-160 дБ).

1078672

Тираж 635 Подписное

ВНИИПИ Росударственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауюская наб., д. 4/5

Эаказ 988/55 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Трегубов

Редактор М. Рачкулинец Техред И.Метелева- Корректор A. Зимокосов

Оптико-электронный микрофон Оптико-электронный микрофон Оптико-электронный микрофон Оптико-электронный микрофон Оптико-электронный микрофон 

www.findpatent.ru

Оптико-электронный микрофон

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Сове гскик

Сок)иалистическик реслублик () ) ) 830661 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.01.79 (21) 2795587/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

Н 04 R 23/00

Гееудеуктекавй келетет

CCCP

Опубликовано 15.05.81. Бюллетень ¹ 18

Дата опубликования описания 25.05.81 (53) УДК 621.396. .623 (088.8) ае левам езееретейей н еткрытий (72) Авторы изобретения

А. С. Немченок, А. К. Полонин, В. Е. Кнрпон ь В.A. Синяен

Минский радиотехнический институт

I (71) Заявитель (54) ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОФОН

Изобретение относится к акустике и может быть использовано в устройствах для преобразования акустического сигнала в электрический, в устройствах для измерения звукового давления акустического поля в широком диапазоне частот.

Известен микрофон, содержащий мембра- 5 ну, закрепленную по периметру на корпусе микрофона, кольцевой и центральный контакты (1).

Однако данный микрофон характеризуется невысокой чувствительностью и недоста10 точным диапазоном преобразования акустического сигнала и электрический и влияние на акустические характеристики механических воздействий (удары, вибрации).

Известен также оптико-электронный микрофон, содержащий корпус, мембрану, закрепленную по периметру на корпусе микрофона, источник монохроматического света и оптическую систему с фотоприемником для преобразования механических колебаний в электричческий сигнал (2). 20

Однако этот микрофон характеризуется недостаточным диапазоном преобразования акустического сигнала в электрический и

2 влиянием на акустические характеристики различных механических воздействий (удары, вибрации).

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому являтся оптикоэлектронный микрофон, содержащий корпус, размещенные в нем источник монохроматического излучения, светоделитель, первый фотоприемник, акустический волновод, расположенный между светоделителем и первым зеркалом, а также второе зеркало, жестко закрепленное на первом электромеханическом преобразователе, имеющем электрическую связь через первый дифференциальный усилитель с первым фотоприемником Щ

Недостатком данного микрофона является влияние на акустические характеристики механических воздействий (удары, вибрации), которые вызывают колебания элементов микрофона, что приводит к паразитному изменению разности хода интерферирующих пучков и ведет к погрешности при регистрации акустического сигнала .

1Аель изобретения — улучшение акустических характеристик микрофона за счет компенсации механических воздействий на микрофон.

830661

3 о

Указанная цель достигается тем, что оптико-электронный микрофон, содержащий корпус, размещенные в нем источник монохроматического излучения, светоделитель, первый фотоприемник, акустический волновод, расположенный между светоделителем и первым зеркалом, жестко закрепленным на первом электромеханическом преобразователе, имеющем электрическую связь через первый дифференциальный усилитель с первым фотоприемником, снабжен установленной перед светоделителем плоскопараллельной пластиной, одна из поверхностей которой выполнена отражающей, а на другую нанесено полупрозрачное покрытие, вторым электромеханическим преобразователем с закрепленным на нем третьим зеркалом, вторым фотоприемником и дифференциальным усилителем, при этом первый электромеханический преобразователь с закрепленным на нем вторым зеркалом установлен на втором электромеханическом преобразователе, имеющем электрическую связь через второй дифференциальный усилитель со вторым фотоприемником.

На чертеже показана схема предлагаемого микрофона.

Микрофон содержит корпус 1, акустический волновод 2, закрепленный в корпусе, и установленные внутри корпуса и оптически связанные источник 3 монохроматического излучения, плоско-параллельная пластина 4, светоделитель 5, первое зеркало б, второе зеркало 7. третье зеркало 8, первый электромеханический преобразователь 9 и второй электромеханический преобразователь 10, фотоприемники 11 и 12, которые связаны через дифференциальные усилители 13 и 14 с электромеханическими преобразователями.

Плоско-параллельная пластина, установленная по ходу излучения лазера, образует два параллельных пучка, на одном из которых формируется преобразователь акустического сигнала в электрический, а на втором — устройство компенсации механических воздействий. Преобразователь акустического сигнала в электрический включает светоделитель 5, делящий первый пучок на две взаимно перпендикулярные ветви, в одной из которых размещено первое зеркало 6, а во второй второе зеркало 7, жестко закрепленное на первом электромеханическом преобразователе 9, который в свою очередь закреплен на втором электромеханическом преобразователе 10, и фотоприемник 11, электрически связанный через первый дифференциальный усилитель 13 с выходом второго электромеханического преобразователя 9, причем второе зеркало 7 и фотоприемник 11 находятся на одной оси, перпендикулярной оси первого зеркала 6.

Устройство компенсации механических воздействий включает указанный выше светоделитель 5, делящий второй пучок излу20

Зо

3$

55 чения на две взаимно перпендикулярные ветви, в одной из которых размещено первое зеркало 6, а на второй третье зеркало 8, жестко закрепленное на втором электромеханическом преобразователе 10, и фотоприемник 12, электрически связанный через второй дифференциальный усилитель 14 с выходом второго электромеханического преобразователя 10, причем третье зеркало 8 и фотоприемник 12 находятся на одной оптической оси, перпендикулярной оси первого зеркала 6.

Акустическая волна вызывает изменения давления воздушной среды по закону изменения амплитуды и частоты акустического сигнала. Изменения давления преобразуются в электрический сигнал преобразователем акустического сигнала в электрический следующим образом.

Пучок излучения от источника 3, расщепленный плоско-паралельной пластиной 4 и разделенный светоделителем 5, образует две ветви преобразователя акустического сигнала, пучки излучения, отразившись от первого и второго зеркал, дают интерференционную картину, один из пучков проходит сквозь горловину акустического волновода 2. Так как избыточное давление акустической волны изменяет плотность воздушного объема в горловине акустического волновода, то вследствие этого возникает изменяющаяся по закону изменения избыточного давления разность хода интерферирующих пучков, которая приводит к изменению интенсивности интерференционной картины с частотой изменения избыточного давления акустической волны. Изменение интенсивности интерференционной картины преобразуется при помощи фотоприемника 11в переменный электрический сигнал, частота которого равна частоте акустической волны. Переменный электрический сигнал с выхода фотоприемника 11 подается к электромеханическому преобразователю 10, на котором закреплено второе зеркало 7. При этом электромеханический преобразователь 10, с закрепленным на нем вторым зеркалом 7, колеблется синфазно с изменениями разности хода интерферирующих пучков, что приводит в свою очередь к компенсации изменения разности хода интерферирующих пучков, вызываемой воздействием акустической волны, т. е. стабилизации рабочей точки на середине линейного участка зависимости 1 = f (5), которая устанавливается при настройке микрофона выбором первоначальной разности хода между пучками, отраженными от зеркал 6 и 7, путем смещения зеркала 7 таким образом, чтобы выйти на середину линейного участка аналогового преобразования. При этом электрический сигнал, пропорциональный акустическому сигналу, снимается с выхода дифференциального усилителя. При воздействии внешних механических факторов происходит колебание элемеи830661 тов Микрофона,что приводит к паразитному изменению разности хода интерферирующих пучков, изменению интенсивности картины и изменению электрического сигнала на выходе дифференциального усилителя. Это вносит большую погрешность при регистрации акустического сигнала и не позволяет измерять акустический сигнал, величина которого меньше амплитуды вредных воздействий (вибрации, ударов) .

Применение устройства компенсации механических воздействий позволяет производить регистрацию акустического сигнала в широком диапазоне частот. Это достигается тем, что при формировании интерференционной картины в устройстве компенсации механических воздействий используются те же элементы, что и для формирования интерференционной картины в преобразователе акустического сигнала в электрический, кроме горловины акустического волновода, через которую не проходит пучок излучения устройства компенсацию механических воздействий, и интерферирующие пары пуч. ков проходят близко друг к другу, вредное воздействие, оказываемое на них, является одинаковым, но тракты формирования интерференционных картин оказываются разделенными. При действии механических воздействий происходит смещение элементов и изменение разности хода интерферирующих пучков. В этом случае изменение интенсивности интерференционной картины преобразуется в изменение электрического сигнала на выходе фотоприемника 12, который подается через дифференциальный усилитель 14 на электрический преобразователь 10, на котором закреплен электромеханический преобразователь 9 со вторым зеркалом 7 и третье зеркало 8. Электромеханический преобразователь 10 под действием электрического сигнала смещает третье зеркало 8 и преобразователь 9 с вторым зеркалом 7, компенсируя тем самым дестабилизирующий фактор и поддерживая постоянной интенсивность интерференционных картин в устройстве компенсации механических воздействий и в преобразователе акустического сигнала в электрический.

В этом случае изменение интенсивности интерференционной картины в преобразователе акустического сигнала происходит только в случае модуляции его в горловине акустического волновода и, таким образом, регистрируется только акустическая волна.

Использование предлагаемого устройства обеспечивает повышение чувствительности и расширение частичного диапазона акустического сигнала, регистрируемого микрофоном.

Формула изобретения

Оптико-электронный микрофон, содержащий корпус, размещенные в нем источник монохроматического излучения, светоделитель, первый фотоприемник, акустический волновод, расположенный между светоделителем и первым зеркалом, а также второе зеркало, жестко закрепленное на первсм электромеханическом преобразователе, 2О имеющем электрическую связь через первый дифференциальный усилитель с первым фотоприемником, отличающийся тем, что, с целью улучшения акустических характестик, он снабжен установленной перед светоделителем плоско-параллельной пластиной, 5 одна из поверхностей которой выполнена отражающей, а на другую нанесено полупрозрачное покрытие, вторым электромеханическим преобразователем с закрепленным на нем третьим зеркалом, вторым фотоприемО ником и дифференциальным усилителем, при этом первый электромеханический преобразователь с закрепленным на нем вторым зеркалом установлен на втором электромеханическом преобразователе, имеющем электрическую связь через второй дифференЗ5 циальный усилитель со вторым фотоприемником.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

l. Авторское свидетельство СССР № 340118, кл. Н 04 R 19/04, 1969.

40 2. Авторское свидетельство СССР № 508969, кл. Н 04 R 17/00, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2619014/18 — 10, кл. Н 04 R 23/00

15.06. 78.

830661

Редактор Л. Тюрина

Заказ 2673I11

Составитель И. Куликова

Техред А. Бойкас Корректор Г.Решетняк

Тираж.698 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Оптико-электронный микрофон Оптико-электронный микрофон Оптико-электронный микрофон Оптико-электронный микрофон 

www.findpatent.ru

оптико-электронный микрофон - патент РФ 2375842

Изобретение относится к технике преобразования и усиления звуковых сигналов и может быть использовано в технических системах приема и обработки акустической информации. Предлагаемый оптико-электронный микрофон состоит из мембраны с прикрепленным к ней с внутренней стороны стержнем, двух пластин с обращенными друг к другу зеркальными поверхностями, одна из которых соединена со стержнем, источника оптического излучения, направленного на зеркально отражающую поверхность одной из пластин, и фотоприемника. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности, помехозащищенности и надежности приема. 1 ил. оптико-электронный микрофон, патент № 2375842

Рисунки к патенту РФ 2375842

Изобретение относится к технике преобразования и усиления звуковых сигналов и может быть использовано в технических системах приема и обработки акустической информации.

Известны угольные микрофоны, в основе работы которых лежит свойство угольного порошка изменять электрическое сопротивление в зависимости от силы сжатия между собой угольных зерен. Достоинствами угольных микрофонов являются высокая чувствительность и простота конструкции, недостатками - высокий уровень собственных шумов, значительные частотные и нелинейные искажения, необходимость применения при пониженном питании микрофона, способствующем уменьшению его шумов и улучшению частотных характеристик, микрофонного усилителя, подверженного влиянию электромагнитных помех (В.М.Пестриков. Практическое использование современных радиоэлектронных схем и радиокомпонентов. - СПб.: КОРОНА принт, 2000. - 592 с.).

Известны электродинамические и электромагнитные микрофоны, в основе работы которых лежит эффект возникновения индукционного тока в замкнутом проводнике при его перемещении в магнитном поле или при изменении поля. Достоинствами таких микрофонов являются нечувствительность к влиянию ветра, толчкам, недостатками - невысокое качество звука и низкая чувствительность, что обусловливает необходимость их использования с трансформатором или микрофонным усилителем. Трансформатор вносит частотные и нелинейные искажения, подвержен влиянию электромагнитных помех и является источником наводок, создающих канал утечки информации и помехи для других электронных устройств.

К такому же типу относятся ленточные микрофоны, недостатками которых являются высокая чувствительность к порывам ветра, которые могут вызвать обрыв ленточки, а также подверженность влиянию резких перепадов давления и электромагнитных помех.

Известны конденсаторные и электретные конденсаторные микрофоны, обладающие наилучшими электроакустическими параметрами. Недостатками конденсаторных микрофонов являются необходимость использования микрофонного усилителя и согласующего каскада для подключения к нему, а также высокая стоимость, недостатком электретных конденсаторных микрофонов - чувствительность к механическим воздействиям, ограниченный диапазон условий эксплуатации (температуры воздуха, относительной влажности), а также необходимость использования при небольших габаритах микрофонов усилителя звуковой частоты.

Наиболее близкими по технической сущности к изобретению являются пьезоэлектрические микрофоны, принцип действия которых основан на явлении пьезоэлектрического эффекта. Микрофон состоит из мембраны, передающей колебания на пьезоэлектрическую пластину через стержень, в результате чего происходит деформация пьезоэлектрической пластины, а на ее обкладках появляется напряжение. Недостатками пьезоэлектрических микрофонов являются относительно невысокая чувствительность, низкая механическая прочность, гигроскопичность, значительная чувствительность к перепадам температуры окружающей среды. Кроме того, пьезоэлектрические микрофоны используются только с усилителем звуковой частоты, подверженным влиянию электромагнитных помех (В.М.Пестриков. Практическое использование современных радиоэлектронных схем и радиокомпонентов. - СПб.: КОРОНА принт, 2000, с.157).

Техническим результатом применения предлагаемого оптико-электронного микрофона является повышение чувствительности, помехозащищенности и надежности аппаратуры приема и усиления акустических сигналов.

Указанный технический результат достигается тем, что в пьезоэлектрическом микрофоне, содержащем мембрану и прикрепленный к ней стержень, дополнительно введены две обращенные друг к другу зеркальными поверхностями пластины, одна из которых соединена со стержнем, источник оптического излучения, направленный на зеркально отражающую поверхность одной из пластин, и фотоприемник.

Достижение технического результата обусловлено:

- возможностью обеспечения высокого отношения сигнал/шум на выходе усилителя пространственных колебаний оптического луча за счет его многократного отражения от колеблющейся зеркальной пластины;

- независимостью направления распространения оптического излучения от известных физических полей;

- невозможностью проникновения оптического излучения через непрозрачные материалы;

- отсутствием в составе микрофона элементов, чувствительных к механическим воздействиям.

Изобретение поясняется чертежом, на которой представлена схема расположения элементов оптико-электронного микрофона.

Оптико-электронный микрофон состоит из мембраны (1) с прикрепленным к ней с внутренней стороны стержнем (2), двух пластин (3), (4) с обращенными друг к другу зеркальными поверхностями, одна из которых (3) соединена со стержнем, источника оптического излучения (5), направленного на зеркально отражающую поверхность одной из пластин, и фотоприемника (6).

Фотоприемник предназначен для преобразования пространственных колебаний оптического луча в электрический сигнал. Указанное преобразование может быть реализовано при неполном перекрытии входного зрачка фотоприемника оптическим лучом, в результате чего пространственные колебания последнего приведут к изменению площади перекрытия и появлению на выходе фотоприемника соответствующего этим изменениям переменного электрического сигнала. Фотоприемник в данном случае выполняет функцию коррелятора, интегрируя поступающий на его вход поток излучения и формируя тем самым отклик на изменение пространственного положения оптического луча (Патент РФ на полезную модель № 62319 "Оптический преобразователь").

Оптический луч (7), распространяясь между зеркальными пластинами (3) и (4) путем последовательного отражения от каждой из них, освещает входной зрачок фотоприемника (6). Колебания мембраны, возникающие под воздействием звуковых волн, через стержень передаются зеркальной пластине (3) и вызывают либо ее угловые колебания, как это показано на чертеже, либо колебания, осуществляемые посредством плоскопараллельного переноса пластины. В первом случае увеличение амплитуды отклонения оптического луча относительно фотоприемника при его распространении между зеркальными пластинами происходит за счет увеличения дальности между точкой первого отражения луча от пластины (3) и фотоприемником, а также за счет того, что при каждом отражении оптического луча от этой пластины изменяется его направление на величину 2оптико-электронный микрофон, патент № 2375842оптико-электронный микрофон, патент № 2375842 , где оптико-электронный микрофон, патент № 2375842оптико-электронный микрофон, патент № 2375842 - угол отклонения пластины (3). Во втором случае увеличение амплитуды пространственных колебаний оптического луча относительно фотоприемника происходит за счет сдвига точек его отражения от пластин, величина которого зависит от амплитуды колебаний пластины (3) и количества отражений от нее оптического луча.

Такой усилитель не содержит активных и пассивных радиоэлементов, поэтому полоса его пропускания практически неограниченна, а при высокой точности изготовления зеркальных поверхностей его нелинейные искажения будут незначительными. Кроме того, он не имеет предела устойчивости, поэтому при увеличении количества отражений оптического луча от зеркал (3) и (4) можно обеспечить высокий коэффициент усиления, не переходя в режим самовозбуждения.

Шумы на выходе фотоприемника складываются из шумов самого фотоприемника и квантовых шумов оптического излучения. Однако эти шумы не усиливаются вместе с полезным сигналом (пространственными колебаниями оптического луча), поэтому отношение сигнал/шум на выходе фотоприемника может быть увеличено до требуемого значения за счет повышения коэффициента усиления оптического усилителя. «Внутренним» шумом предлагаемого устройства, который может усиливаться вместе с полезным сигналом, являются колебания его неподвижных элементов (источника оптического излучения, зеркальной пластины (4) и фотоприемника) под воздействием внешних звуковых волн. Но при соответствующем конструктивном исполнении оптико-электронного микрофона (жесткое крепление перечисленных элементов к основанию корпуса, монолитное исполнение, использование для изготовления корпуса вязких материалов и так далее) их колебания будут несущественными по сравнению с колебаниями тонкой мембраны. Поэтому внутренними шумами предлагаемого оптико-электронного микрофона во многих случаях можно будет пренебречь.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Оптико-электронный микрофон, содержащий мембрану с прикрепленным к ней с внутренней стороны стержнем, отличающийся тем, что дополнительно введены две пластины с обращенными друг к другу зеркальными поверхностями, одна из которых соединена со стержнем, источник оптического излучения, направленный на зеркально отражающую поверхность одной из пластин, и фотоприемник.

www.freepatent.ru

электронный микрофон - это... Что такое электронный микрофон?

 электронный микрофон

Electronics: electronic microphone

Универсальный русско-английский словарь. Академик.ру. 2011.

  • электронный микроснимок
  • электронный микрофотоснимок

Смотреть что такое "электронный микрофон" в других словарях:

  • Электронный голосовой феномен — (англ. Electronic Voice Phenomenon, EVP)  спонтанное или намеренно вызванное проявление на записывающей и передающей аппаратуре (магнитофон, радио, телевизор, телефон, специально сконструированное оборудование) голосов из неизвестных… …   Википедия

  • микрофон — сущ., м., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? микрофона, чему? микрофону, (вижу) что? микрофон, чем? микрофоном, о чём? о микрофоне; мн. что? микрофоны, (нет) чего? микрофонов, чему? микрофонам, (вижу) что? микрофоны, чем? микрофонами, о… …   Толковый словарь Дмитриева

  • Электронный ошейник — Электроошейник Электронный ошейник  устройство для электро стимуляции на расстоянии, которую можно успешно применять для дрессировки и дистанционного контроля за поведением собаки. Термин «электронный ошейник» применяется п …   Википедия

  • Электронный индикатор — Светодиодный индикатор (компьютерная модель) Электрóнный индикáтор (лат. indicator  указатель) это электронное показ …   Википедия

  • Конденсатор (электронный компонент) — Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева конденсаторы для поверхностного монтажа; справа конденсаторы для объёмного монтажа; сверху керамические; снизу электролитические …   Википедия

  • Конденсатор (электронный элемент) — Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева конденсаторы для поверхностного монтажа; справа конденсаторы для объёмного монтажа; сверху керамические; снизу электролитические …   Википедия

  • Феномен Электронных Голосов — Электронный голосовой феномен (англ. Electronic Voice Phenomenon, EVP)  спонтанное или намеренно вызванное проявление на записывающей и передающей аппаратуре (магнитофон, радио, телевизор, телефон, специально сконструированное оборудование)… …   Википедия

  • ЭГФ — Электронный голосовой феномен (англ. Electronic Voice Phenomenon, EVP)  спонтанное или намеренно вызванное проявление на записывающей и передающей аппаратуре (магнитофон, радио, телевизор, телефон, специально сконструированное оборудование)… …   Википедия

  • Эгф — Электронный голосовой феномен (англ. Electronic Voice Phenomenon, EVP)  спонтанное или намеренно вызванное проявление на записывающей и передающей аппаратуре (магнитофон, радио, телевизор, телефон, специально сконструированное оборудование)… …   Википедия

  • Персональный компьютер — Запрос «PC» перенаправляется сюда; см. также другие значения. Иное название этого понятия  «ПК»; см. также другие значения. Эта статья  обо всех видах ПК. О самой распространённой платформе см. IBM PC совместимый… …   Википедия

  • Клистрон — Не следует путать с Крайтрон. Клистрон в Космическом исследовательском центре в Канберре Клистрон  электровакуумный прибор, в котором преобразование постоянного потока электронов в переменный происходит п …   Википедия

universal_ru_en.academic.ru