レーザー遠隔音声検出技術

レーザー遠隔音声検出技術
レーザリモート音声検出: 検出システムの構造を明らかにする

細いレーザー光線が空中を優雅に舞い、静かに遠くの音を探すこの未来的なテクノロジーの「魔法」の原理は、非常に難解かつ魅力に満ちています。今日は、この驚くべきテクノロジーのベールを取り除き、その素晴らしい構造と原理を探ってみましょう。レーザー遠隔音声検出の原理を図 1(a) に示します。レーザー遠隔音声検出システムは、レーザー振動測定システムと非協調振動測定ターゲットで構成されます。戻り光の検出モードに応じて、検出システムは非干渉型と干渉型に分類でき、その模式図をそれぞれ図1(b)と(c)に示します。

イチジク。 1 (a) レーザー遠隔音声検出のブロック図。 (b) 非干渉レーザー遠隔振動測定システムの概略図。 (c) 干渉式レーザー遠隔振動計測システムの原理図

一。非干渉検出システム 非干渉検出は、ターゲット表面へのレーザー照射を通じて、反射光の方位変調の斜めの動きにより、光強度またはスペックル画像の受光端の変化をもたらす、友人の非常に単純な特性です。ターゲット表面の微振動を直接測定し、「ストレート・トゥ・ストレート」で遠隔音響信号検出を実現します。受信側の構造に応じて光検出器、非干渉方式はシングルポイントタイプとアレイタイプに分けられます。一点構造の核心は「音響信号の再構成」、つまり戻り光の向きの変化による検出器の検出光強度の変化を計測することで物体の表面振動を計測することです。シングルポイント構造には、低コスト、シンプルな構造、高いサンプリングレート、検出器の光電流のフィードバックに応じた音響信号のリアルタイム再構成という利点がありますが、レーザースペックル効果により、振動と検出器の光強度の間の線形関係が破壊されます。 、そのため、単一点非干渉検出システムの適用が制限されます。アレイ構造はスペックル画像処理アルゴリズムを通じてターゲットの表面振動を再構成するため、振動測定システムは粗い表面への高い適応性を持ち、より高い精度と感度を備えます。

二．干渉検出システムは非干渉検出の鈍さとは異なり、干渉検出にはより間接的な魅力があります。原理はターゲットの表面へのレーザー照射によって、ターゲットの表面は光軸に沿ってバックライトに変位します。位相/周波数変化を導入し、干渉技術を使用して周波数シフト/位相シフトを測定し、遠隔微振動測定を実現します。現在、より高度な干渉検出技術は、レーザードップラー振動測定技術と遠隔音響信号検出に基づくレーザー自己混合干渉法の原理に従って2種類に分類できます。レーザードップラー振動測定法は、レーザーのドップラー効果を利用し、対象物の表面の振動によって生じるドップラー周波数シフトを測定することで音声信号を検出します。レーザー自己混合干渉法技術は、遠く離れたターゲットの反射光の一部をレーザー共振器に再入させ、レーザーフィールドの振幅と周波数の変調を引き起こすことにより、ターゲットの変位、速度、振動、距離を測定します。その利点は、振動測定システムの小型化と高感度にあり、低出力レーザーリモート音声信号を検出するために使用できます。遠隔音声信号検出用の周波数シフトレーザー自己混合測定システムを図 2 に示します。

イチジク。 2 周波数シフトレーザー自己混合測定システムの概略図

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