Tehnologija laserskega daljinskega zaznavanja govora

Tehnologija laserskega daljinskega zaznavanja govora
Laseroddaljeno zaznavanje govora: razkritje strukture sistema za zaznavanje

Tanek laserski žarek elegantno pleše po zraku in tiho išče oddaljene zvoke. Načelo te futuristične tehnološke »magije« je strogo ezoterično in polno šarma. Danes si poglejmo tančico te neverjetne tehnologije in raziščimo njeno čudovito strukturo ter načela. Načelo laserskega daljinskega zaznavanja glasu je prikazano na sliki 1(a). Sistem laserskega daljinskega zaznavanja glasu je sestavljen iz laserskega sistema za merjenje vibracij in nesodelujoče tarče za merjenje vibracij. Glede na način zaznavanja odboja svetlobe lahko sistem zaznavanja razdelimo na neinterferenčni in interferenčni tip, shematski diagram pa je prikazan na sliki 1(b) in (c).

SLIKA 1 (a) Blokovni diagram laserskega daljinskega zaznavanja glasu; (b) Shematski diagram neinterferometričnega laserskega sistema za daljinsko merjenje vibracij; (c) Načelni diagram interferometričnega laserskega sistema za daljinsko merjenje vibracij

Sistem za zaznavanje neinterference Zaznavanje neinterference je zelo preprost postopek, pri katerem se ciljna površina obseva z laserjem, pri čemer se poševno gibanje odbite svetlobe v azimutu modulira, kar povzroči spremembe intenzivnosti svetlobe ali pikčaste slike na sprejemnem koncu, s čimer se neposredno izmerijo mikrovibracije ciljne površine, nato pa se "od ravne proti ravni" doseže oddaljeno zaznavanje akustičnega signala. Glede na strukturo sprejemnikafotodetektorSistem brez interference lahko razdelimo na enotočkovni in matrični sistem. Jedro enotočkovne strukture je "rekonstrukcija akustičnega signala", to pomeni, da se vibracije površine predmeta merijo z merjenjem spremembe intenzivnosti zaznavne svetlobe detektorja, ki jo povzroči sprememba orientacije povratne svetlobe. Enotočkovna struktura ima prednosti nizkih stroškov, preproste strukture, visoke frekvence vzorčenja in rekonstrukcije akustičnega signala v realnem času glede na povratno informacijo fototoka detektorja, vendar laserski učinek pik uniči linearno razmerje med vibracijami in intenzivnostjo svetlobe detektorja, zato omejuje uporabo enotočkovnega sistema brez interference. Matrična struktura rekonstruira vibracije površine tarče z algoritmom za obdelavo pikčaste slike, tako da ima sistem za merjenje vibracij močno prilagodljivost hrapavi površini ter večjo natančnost in občutljivost.

Sistem za zaznavanje motenj se razlikuje od sistema za zaznavanje brez motenj, saj ima zaznavanje motenj bolj posreden učinek. Načelo temelji na laserskem obsevanju površine tarče, pri čemer se površina tarče vzdolž optične osi premakne proti zadnji svetlobi, kar povzroči spremembo faze/frekvence. Z uporabo interferenčne tehnologije se frekvenčni premik/fazni premik meri za doseganje oddaljenih mikrovibracijskih meritev. Trenutno lahko naprednejšo interferometrijsko tehnologijo zaznavanja razdelimo na dve vrsti: lasersko Dopplerjevo tehnologijo merjenja vibracij in lasersko samomešalno interferometrijsko metodo, ki temelji na oddaljenem zaznavanju akustičnega signala. Lasersko Dopplerjeva metoda merjenja vibracij temelji na Dopplerjevem učinku laserja za zaznavanje zvočnega signala z merjenjem Dopplerjevega frekvenčnega premika, ki ga povzročajo vibracije površine tarče. Laserska samomešalna interferometrična tehnologija meri premik, hitrost, vibracije in oddaljenost tarče tako, da del odbite svetlobe oddaljene tarče ponovno vstopi v laserski resonator in povzroči modulacijo amplitude in frekvence laserskega polja. Njegove prednosti so majhnost in visoka občutljivost sistema za merjenje vibracij terlaser z nizko močjose lahko uporabi za zaznavanje oddaljenega zvočnega signala. Na sliki 2 je prikazan laserski merilni sistem s frekvenčnim premikom in samomešanjem za zaznavanje oddaljenega govornega signala.

SLIKA 2 Shematski diagram merilnega sistema s frekvenčno premično lasersko samodejno mešanje

Kot uporabno in učinkovito tehnično sredstvo se laserska "magija" za predvajanje govora na daljavo ne uporablja le na področju zaznavanja, temveč ima tudi odlično zmogljivost in široko uporabo na področju proti-zaznavanja – tehnologija laserskega prestrezanja in protiukrepov. Ta tehnologija lahko doseže prestrezanje na ravni 100 metrov v zaprtih prostorih, poslovnih stavbah in drugih prostorih s steklenimi stenami, ena sama naprava pa lahko učinkovito zaščiti konferenčno sobo s površino oken 15 kvadratnih metrov, poleg tega pa ima hitro odzivno hitrost skeniranja in pozicioniranja v 10 sekundah, visoko natančnost pozicioniranja s stopnjo prepoznavanja več kot 90 % in visoko zanesljivost za dolgoročno stabilno delo. Tehnologija laserskega prestrezanja in protiukrepov lahko zagotovi močno jamstvo za akustično informacijsko varnost uporabnikov v ključnih industrijskih pisarnah in drugih scenarijih.