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1、《工程实践1》文献检索作业（2012-2013年第2学期）学院：控制工程学院班级：自动化121班项目组成员：学号姓名2012073020邓长波2012073021蒋杰2012073022赵明2012073023刘勇摘要激光技术是六十年代初发展起来的，以原子理论，量子理论，光学技术和电子技术为基础的一门高新技术。目前激光技术已经被推广应用于农业、工业、医疗、科学研究、军用武器及航天技术等多个领域,带来了巨大的效益。 本设计利用激光照射在目标周围容易受声压作用产生振动的物体上，然后在其光束反射的方向上接受振动信号，并对信号进行解调放大达到声音
2、的还原。设计出功率放大和带通滤波相结合的电路，用此电路接受光电传感器所采集的激光检测声波振动的信号，经放大滤波后进而实现远程声音采集。再完成激光远程声音采集系统与目标之间距离的拉开与调试。最后对此激光远程声音采集系统的应用进行分析和展望。关键词：激光；光电传感器；声音采集引言自诞生之初至今，激光技术与应用发展迅猛，已与多个学科相结合形成多个应用技术领域，比如光电技术，激光医疗与光子生物学，激光加工技术，激光检测与计量技术，激光全息技术，激光光谱分析技术，非线性光学，超快激光学，激光化学，量子光学，激光雷达，激光制导，激光分离同位素，激光可
3、控核聚变，激光武器等等。这些交叉技术与新的学科的出现，大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。目前全球业界公认的发展最快的、应用日趋广泛的最重要的高新技术就是光电技术，他必将成为21世纪的支柱产业。而在光电技术中，其基础技术之一就是激光技术。科学界预测，到2010年，以光电信息技术为主导的信息产业将形成5万亿美元的产业规模，到2010年至2015年，光电产业可能会取代传统电子产业。光电技术将继微电子技术之后再次推动人类科学技术的革命和进步。 激光技术与产业的发展将支撑并推进高速、宽带、海量的光通信以及网络通信，并将引发一场照明技术革命，小
4、巧、可靠、寿命长、节能半导体(LED)将主导市场，此外将推出品种繁多的光电子消费类产品(如VCD、DVD、数码相机、新型彩电、掌上电脑电子产品、智能手机、手持音响播放设备、摄影、投影和成像、办公自动化光电设备如激光打印、传真和复印等)以及新型的信息显示技术产品(如CRT、LCD及PDP、FED、OEL平板显示器等)并进入人们的日常生活中。激光产品已成为现代武器的眼睛和神经，光电子军事装备将改变21世纪战争的格局17设计原理本设计采用激光技术进行声音采集。声源播音时，反射镜片振动，使激光反射光的光斑发生振动，照射在光电传感器上的位置发生变化
5、。由于反射物的振动，使反射光带有了声源中声波的信息，然后用光电传感器接收反射的激光信号并转换成电信号，再经过放大器放大并去除噪声，通过扬声器还原成声音。整个过程可简单地看成：声音信号——光信号——微弱的电信号——放大——还原成声音。图3.1激光声音采集系统模型图玻璃受空气压力F(t)→玻璃面振动Z(t)→光斑振动X(t)Z(t)=k×F(t)X(t)=2Z(t)sinθ(3.1)图3.2声音信号转换光信号示意图光斑振动→电流振动→用扬声器还原成声音17图3.3光电传感器接收部分示意图如果声音信号由很多不同频率波的合成,那么玻璃的总运动,将
6、是每一波分别产生的运动的合成(即玻璃的振动满足线性叠加性),因此,不妨设声音信号为单一频率的时间函数s(t)=Acos(ωt+φ)(3.2)在激光入射点处玻璃表面产生声压为p(x,y,t)=ks(t)(3.3)式中k为与传输距离、空气环境等相关的常数.玻璃表面的反应只和直接作用在上面的局部声压成正比,因此玻璃会产生变形。不同频率不同强度的声音引起的振动程度不同:x(t)=k2p(x,y,t)(3.4)式中k2为与玻璃材料、玻璃固定程度等有关的常数.玻璃的垂直振动使得在入射角不变的情况下反射光发生偏移,偏移量为w(t)=2x(t)sinθi
7、.(3.5)接收端示意图如图3所示,进入光电接收器的光斑面积的瞬时变化量:ΔR=hw(t)(3.6)则光电接收器的输出电流的交流部分为ΔI=k3ΔR(3.7)综上所述:ΔI=2kk2k3hs(t)sinθi(3.8)式中k,k2,k3,h,θi,都是由环境、玻璃、测量距离、入射角、光电检测器等决定的常数或者参数。17说明光电检测器输出的电流在去掉直流成份后,交流部分与声音信号成线性关系。这样就实现了从声音信号到光信号,再到电信号的转换.[1]声音信号转换成光信号声音—>振动—>光的检测通信，指人与人或人与自然之间通过某种行为或媒介进行的信
8、息交流与传递，广义上指需要信息的双方或多方采用各种方法，使用各种载体，将信息从某一方准确安全地传送到另一方。声音最普遍的通信方式就是通过语言交流。这种通信方式通过人的声带振动，以空气为媒介，以
