论文摘要：基于反射式强度调制型光纤测振技术的固体透射声波探测方法

对透射过固体介质的声波的探测，在建筑、医疗、安全方面都有广泛的应用。对透射声波的探测，实际上是对透射声波引起的固体介质表面振动的测量。由于反射式强度调制型光纤测振技术具有系统体积小、探测灵敏度高、稳定性高、抗电磁干扰等优点，因而本文提出了一种基于反射式强度调制型光纤测振技术的固体透射声波探测方法。与其他探测方法相比，该方法采用更为简便的接触式、非安装地探测形式，并且能适用于各种固体介质。本文所提出的方法主要是针对透射过固体介质的语音声波进行探测的，论文首先对国内外固体透射语音声波探测方法的研究现状进行了综述，分析了现有探测方法的优缺点。同时，通过对反射式强度调制型光纤测振技术的调研，指出该技术能够满足于固体透射声波探测的要求，但为了保证接触式、非安装的探测形式要求，还需要对振动特性、振动转化、性能提升等关键问题进行进一步的研究。基于对上述关键问题的分析，本文所提出的探测方法的框架如下：语音声波透射过固体介质后引起固体介质表面的微弱振动，然后采用拾振技术将该振动转化为膜片的振动，采用反射式强度调制型光纤测振技术读取该膜片的振动，并最终还原声音信号。对该框架中各部分的具体研究内容如下：首先，分析了透射声波引起的固体表面的振动特性，建立了该振动的理论模型。通过理论仿真和实验分析的方法，指出固体介质自身的吻合频率对该振动有非常重要的影响，进而对透射语音声波探测有非常重要的影响。当固体介质吻合频率位于语音声波频段范围内时，将会得到较好的探测效果。其次，提出了拾振结构及振动转化结构的设计方案，拾振结构拾取透射声波引起的固体表面的振动，并将其转化为膜片的振动，建立了该结构的理论模型。基于该模型，设计了拾振结构的系统参数，使得拾振结构对于语音频段范围内的振动具有平坦的拾振响应。再次，采用反射式强度调制型光纤测振技术对膜片的振动进行了高性能的探测。该部分的研究内容包括两方面，首先建立了考虑膜片面型影响的系统光强调制修正模型，通过与原有模型分析结果地对比发现，原有模型对系统的探测性能分析存在误差，而本文所建立的修正模型能够弥补该分析误差。其次，从光学结构参数优化、膜片振动特性比较分析、声学结构设计三方面，提出了反射式强度调制型光纤测振技术的性能提升方法，并研制了高性能的振动传感器，实现了对膜片微弱振动的高性能探测。最后，搭建了固体透射语音声波探测实验系统，在不同固体介质样本条件下，对系统的探测性能进行了测试，同时对实际语音信号进行了探测。通过对实验结果的分析，不但证明了本所提出方法的可行性，并对上述各章节中的研究结论进行了验证。

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