抗干扰微光机电麦克风

摘 要：文中针对复杂环境干扰下的声音采集、解调、还原等问题，采用微光机电技术和MEMS技术，研制出一种基于F-P腔干涉光纤传输声音信号的抗干扰微光机电麦克风，可有效避免外界复杂环境的干扰，显著提高其灵敏度和精密度。经调研，该产品具有广阔的发展前景和可观的经济效益。

关键词：微光机电；MEMS；F-P腔

0 引 言

本作品针对复杂环境干扰下的声音采集、解调、原等问题，采用微光机电技术和MEMS技术，研制出一种基于F-P腔干涉光纤传输声音信号的抗干扰微光机电麦克风。由于本作品基于F-P腔干涉，可将探测到的声音信号转换为光信号在光纤中传导，有效避免外界复杂环境的干扰，体现了较好的抗干扰性。与传统声传感器相比，该产品的灵敏度和精密度都显著提高，可应用于复杂环境干扰下声音等信号的探测还原。

目前通用的各种电子通讯设备易受电磁干扰的影响，如话筒产生尖刺声，核事故的范围受到电磁干扰导致麦克风等通讯设备无法使用。相比之下，本作品最大的优点在于其优良的抗干扰性能，可削弱背景噪声，有效避免各种电磁和辐射干扰而不影响声音的探测还原。还可以根据需要调节系统的灵敏度和放大倍数，实现对微小声音等信号的探测，在日常生产生活中具有广阔的应用前景。该产品的实物如图1所示。

1 工作原理

本作品基于F-P腔干涉原理。激光器工作发出的激光经光纤耦合器连接传感头，连接传感头的激光经端面发生全反射，反射激光经耦合器传到探测器。此时若有外界声音等振动信号引起传感头硅膜振动，则会改变传感头内的空气腔长度，使反射激光与入射激光符合发生干涉光条件，从而发生干涉，可将携带声音信号的振动信号加载携带声音信号的光信号，再经光纤和光纤耦合器传输到后端处理系统光电探测器模块（远离或隔离干扰环境），后端处理系统解调还原光信号中的声音信息，经信号放大器放大后播放实现整个声音信号的探测还原过程。系统基本原理如图2所示。

本产品的核心部件传感头基于法布里-珀罗干涉腔多光束干涉的基本原理，利用其对一定频率和强度的声音信号都具有良好的响应能力，设计制作复杂环境下探测声音信号的抗干扰微光机电麦克风。在传感头中，声感应膜制作采用微加工技术，封装时实现对硅膜和光纤准直器空间位置的精确控制，使传感头对声音信号具有良好的响应还原能力，满足抗干扰微光机电麦克风设计的灵敏度和精密度要求。探测头的设计原理如图3所示。

2 创新点

本产品创造性地利用F-P干涉原理将振动信号转变为光信号，实现两种信号之间的转换，并充分利用其抗干扰耐高温的特点，具有微型化、多功能、智能化和高集成度等优点，适于大批量生产。与传统声传感器相比，灵敏度和精密度都有显著提高。

本产品具有抗干扰性强、稳定性高、环保无污染等特点，能广泛应用于各种场合（多功能性）微小声音信号（如音量极低的声音信号和各种振动信号等）的探测，并将探测到的信号在不受电磁等环境干扰的情况下传输到后端处理系统，将信号放大还原，如地震救援探测，地质活动监测，海底救援微弱信号的探测等。其多功能性使得本产品不仅在实际生活中应用广泛，在军事上亦有广阔的应用前景。本产品可用于各种复杂战场环境下的稳定通信，大量安装于人烟稀少的边境地区，用于边境地区的安防，并监测是否有敌机等武装力量入侵等，以保卫国家的领土安全和人民群众的财产安全。

3 市场前景

本产品具有抗干扰性强、稳定性高、环保无污染等特点，能广泛应用于各种场合（多功能性）微小振动信号（如音量极低的声音信号和各种振动信号等）的探测，并可以广泛应用。其广泛应用的特点也激发了广泛需求。我们在现有基础上综合考虑成本及性能，尽量降低产品的生产成本，使得产品更易于推向市场，并进一步开发产品的新功能，更换不同探头以实现陆、海、空环境下探测信号稳定不失真。在不断完善项目产品的同时做好宣传，将一代、二代产品推向市场，收集用户对产品性能和功能的意见、建议，及时改进产品，提高用户体验，形成完善的三代、四代产品。根据现有数据预测，本产品有广泛的市场需求，经济效益十分可观。