Tecnologia de detecção remota de fala a laser

Tecnologia de detecção remota de fala a laser
LaserDetecção remota de fala: revelando a estrutura do sistema de detecção

Um fino feixe de laser dança graciosamente pelo ar, buscando silenciosamente sons distantes. O princípio por trás dessa "mágica" tecnológica futurista é estritamente esotérico e repleto de encanto. Hoje, vamos desvendar essa tecnologia incrível e explorar sua estrutura e princípios fascinantes. O princípio da detecção remota de voz por laser é mostrado na Figura 1(a). O sistema de detecção remota de voz por laser é composto por um sistema de medição de vibração a laser e um alvo de medição de vibração não cooperativo. De acordo com o modo de detecção do retorno de luz, o sistema de detecção pode ser dividido em tipo não interferogênico e tipo interferogênico, cujos diagramas esquemáticos são mostrados respectivamente nas Figuras 1(b) e (c).

FIG. 1 (a) Diagrama de blocos da detecção remota de voz por laser; (b) Diagrama esquemático do sistema de medição remota de vibração por laser não interferométrico; (c) Diagrama de princípio do sistema de medição remota de vibração por laser interferométrico.

I. Sistema de detecção sem interferência. A detecção sem interferência é uma característica bastante simples: através da irradiação a laser da superfície do alvo, a modulação azimutal da luz refletida pelo movimento oblíquo resulta em mudanças na intensidade da luz ou na imagem de speckle no receptor, permitindo medir diretamente a microvibração da superfície do alvo e, em seguida, realizar a detecção remota do sinal acústico. De acordo com a estrutura do receptorfotodetectorO sistema de detecção sem interferência pode ser dividido em tipo ponto único e tipo matriz. O núcleo da estrutura de ponto único é a "reconstrução do sinal acústico", ou seja, a vibração da superfície do objeto é medida pela variação da intensidade da luz detectada pelo detector, causada pela mudança na orientação da luz refletida. A estrutura de ponto único apresenta vantagens como baixo custo, estrutura simples, alta taxa de amostragem e reconstrução em tempo real do sinal acústico com base no feedback da fotocorrente do detector. No entanto, o efeito de speckle do laser destrói a relação linear entre a vibração e a intensidade da luz detectada, o que restringe a aplicação do sistema de detecção sem interferência de ponto único. A estrutura de matriz reconstrói a vibração da superfície do alvo por meio de um algoritmo de processamento de imagem de speckle, conferindo ao sistema de medição de vibração alta adaptabilidade a superfícies rugosas, além de maior precisão e sensibilidade.

II. O sistema de detecção por interferência difere da detecção sem interferência por sua natureza mais indireta. O princípio da detecção por interferência consiste em irradiar a superfície do alvo com um laser, provocando uma mudança de fase/frequência na luz refletida ao longo do eixo óptico da superfície do alvo. A tecnologia de interferência mede essa mudança de frequência/fase, permitindo a medição remota de microvibrações. Atualmente, as tecnologias de detecção interferométrica mais avançadas podem ser divididas em duas categorias, de acordo com o princípio da tecnologia de medição de vibração por laser Doppler e o método de interferência por automistura a laser baseado na detecção remota de sinais acústicos. O método de medição de vibração por laser Doppler utiliza o efeito Doppler do laser para detectar o sinal sonoro, medindo a mudança de frequência Doppler causada pela vibração da superfície do objeto alvo. Já a tecnologia de interferometria por automistura a laser mede o deslocamento, a velocidade, a vibração e a distância do alvo, permitindo que parte da luz refletida do alvo distante retorne ao ressonador do laser, modulando a amplitude e a frequência do campo do laser. Suas vantagens residem no tamanho reduzido e na alta sensibilidade do sistema de medição de vibração, e nolaser de baixa potênciaPode ser usado para detectar o sinal sonoro remoto. Um sistema de medição de automistura a laser com deslocamento de frequência para detecção remota de sinal de voz é mostrado na Figura 2.

FIG. 2 Diagrama esquemático do sistema de medição de automistura a laser com deslocamento de frequência

Como um meio técnico útil e eficiente, a tecnologia de laser para reprodução remota de fala apresenta excelente desempenho e ampla aplicação não apenas na detecção, mas também na contra-detecção – uma tecnologia de contramedida de interceptação a laser. Essa tecnologia permite a interceptação de informações em ambientes internos, como edifícios comerciais e outras fachadas de vidro, com alcance de até 100 metros. Um único dispositivo pode proteger eficazmente uma sala de conferências com área envidraçada de 15 metros quadrados, além de oferecer resposta rápida com escaneamento e posicionamento em até 10 segundos, alta precisão de posicionamento com taxa de reconhecimento superior a 90% e alta confiabilidade para operação estável a longo prazo. A tecnologia de contramedida de interceptação a laser proporciona uma forte garantia para a segurança da informação acústica em escritórios de empresas de grande porte e outros cenários.