跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.97.14.86) 您好!臺灣時間:2025/02/15 09:26
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:馮郅文
研究生(外文):Tze-Weng Fong
論文名稱:醫用光纖式聲壓感測器
論文名稱(外文):Optical Fiber Microphone
指導教授:蔡正倫蔡正倫引用關係
指導教授(外文):Cheng-Lun Tsai
學位類別:碩士
校院名稱:中原大學
系所名稱:醫學工程研究所
學門:生命科學學門
學類:生物化學學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:59
中文關鍵詞:光纖麥克風氧氣濃度量測振動音頻電磁場干擾位移
外文關鍵詞:DisplacementAudio signalVibrationOxygen concentration measurementEMIOptical fiber microphone
相關次數:
  • 被引用被引用:1
  • 點閱點閱:210
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
聲音是傳遞週遭環境訊息的方法之一,麥克風可做為換能器,將聲波轉換成易處理的電子訊號,然而並非一般的麥克風(如電容式麥克風)都可適用於所有的環境,在強電磁場或是射頻干擾的惡劣環境中易產生雜訊,使用光學式麥克風當作檢測器便可解決此問題。
本研究採用穩定度高且亮度佳的雷射二極體為光源,配合塑膠光纖及塑膠材質反射膜製成直徑7mm的光纖麥克風。實驗以單光纖的擺設方式做為雙光纖的設置依據,再利用雙光檢測膜振動時的光反射變化,並以差動電路檢測微弱的聲頻訊號以提高檢測的靈敏度。結果顯示當光源及檢測光纖之間呈20度角時,可得到較佳的靈敏度,其檢測靈敏度為6.7mV/μm,且在2.2kHz的共振頻率量測聲頻訊號時,其失真度為0.19%。
本研究以非導磁性的材質製作完成價格低廉、體積小的光纖麥克風,在電磁場中完全不受到干擾,且由光纖為媒介,傳導光訊號遠離磁場後再進行電路檢測,以避免磁場干擾電子電路。該光纖麥克風可應用於聲磁式氧氣濃度量測,改良成為主流型氧氣濃度感測器,以協助臨床醫療的診斷與監測。
Sound is kind of method to transmit information from the surrounding environment, and microphone is the transducer that can transfer the sound wave to the electric signal. However, not all of the microphones could work suitably in any places, such as the condenser microphone, when it work at the heavy electromagnetic fields or RFI, the harsh environment will generate noise easily, but using the optical microphone could solve these problems.
In this study, an optical fiber microphone was made with laser diode as its light source that have high steadiness and brightness, the light is guided by plastic optical fibers. Place of two fibers were depend on the set up of single fiber from previous experiment. In order to eliminate the effect of scattering property in membrane, two optical fibers were use to detect the difference of light reflection at nearby positions. Sensitivity was also improved by detecting signal with a differential amplifier. The best sensitivity was 6.7 mV/mm when the source and receiving fibers were hold with 20 degree between them, and the diameter of microphone could reach 7mm. The T.H.D was 0.19% in measuring the acoustic signal at resonance frequency of 2.2kHz.
Optical fiber microphone was made with the non-magnetic material, it not only cost less but small size and never be interfered at the electromagnetic fields. Optical signal was guided by optical fibers keep the electromagnetic fields away that avoid interference the circuit. An optical fiber microphone could be applied to measure the acoustic signal in an acoustomagnetic oxygen sensor, it was useful to clinical diagnose or monitor.
目錄

摘要……………………………………………………………………..Ⅰ
Abstract…………………………………………………………………Ⅱ
致謝……………………………………………………………………..Ⅲ
目錄……………………………………………………………………..Ⅳ
圖表索引………………………………………………………………..Ⅵ

第一章 緒論……………………………………………………………..1
1.1研究目的………………………………………………………....1
1.2研究背景與動機…………………………………………………1
1.3文獻回顧…………………………………………………………2
1.4論文架講….……………………………………………………...4
第二章 背景原理………………………………………………………..5
2.1光纖式聲壓檢測原理……………………………………………5
2.2位移偵測…………………………………………………………7
2.3共振頻率………………………………………………………..10
2.4光檢測系統的雜訊……………………………………………..11
第三章 實驗設計與方法……………………………..………………..13
3.1量測系統架構…………………………………………………..13
3.1.1光纖麥克風結構…………………………………………16
3.1.2檢測電路…………………………………………………17
3.2實驗方法與架設………………………………………………..19
3.2.1靜態特性…………………………………………………19
3.2.2動態特性…………………………………………………22
第四章 結果與討論……………………………………………………23
4.1檢測電路特性…………………………………………………..23
4.2靜態量測………………………………………………………..24
4.2.1光源特性…………………………………………………25
4.2.2光纖特性…………………………………………………26
4.2.3反射膜材質特性…………………………………………28
4.2.4光纖擺設及位移量測……………………………………30
4.3動態量測………………………………………………………..38
4.3.1共振頻率…………………………………………………39
4.3.2聲頻訊號…………………………………………………42
4.4系統架構實體圖………………………………………………..46
第五章 結論與展望……………………………………………………48
第六章 參考文獻………………………………………………………50




圖表索引

圖1 (a)主流式與旁流式量測法(b)主流式與旁流式量測差異…………2
圖2-1反射式光密度調變檢測示意圖………………………………….6
圖2-2位移或振動偵測示意圖………………………………………….7
圖2-3反射膜的位移方式………………………………………………..8
圖2-4反射光源及接收示意圖…………………………………………..8
圖2-5反射面和光纖距離與接收反射光強度關係圖…………………..9
圖2-6光學檢測系統方塊圖……………………………………………11
圖3-1光纖式聲壓感測器量測系統架構圖……………………………13
圖3-2光纖麥克風機械結構三視圖……………………………………16
圖3-3差動檢測電路……………………………………………………18
圖3-4實驗架設圖………………………………………………………19
圖3-5中音喇叭頻率-振幅量測架設圖………………………………..20
圖3-6光源光束輪廓量測法……………………………………………20
圖3-7位移量測架設圖…………………………………………………21
圖3-8雙光纖擺設方式…………………………………………………22
圖4-1檢測電路的頻率響應……………………………………………23
圖4-2檢測電路的穩定性………………………………………………24
圖4-3光源穩定性………………………………………………………25
圖4-4 (a)光纖端面的高斯分佈 (b)光子出射光纖情形………………26
圖4-5 (a)直角座標之光輪廓 (b)極座標之光輪廓……………………27
圖4-6單光纖檢測方式對不同反射膜材質的影響……………………28
圖4-7雙光纖檢測方式對不同反射膜材質的影響……………………29
圖4-8光纖核心間距0.5mm,光纖擺設角度從0~45度,前後平行移動反射膜之位移與檢出光強度關係….……………………….30
圖4-9光纖核心間距1.5mm,光纖擺設角度從0~45度,前後平行移動反射膜之位移與檢出光強度關係.………………………….32
圖4-10光纖核心間距2.5mm,光纖擺設角度從0~45度,前後平行移動反射膜之位移與檢出光強度關係.………………………….34
圖4-11雙光纖擺設方式與檢出光強度之差異……………………….37
圖4-12中音喇叭的頻率響應圖……………………………………….38
圖4-13 (a)5mm (b)6mm (c)7mm (d)8mm (e)9mm (f)10mm 反射膜直徑的頻率響應……….…………………………………………….40
圖4-14反射膜直徑及實驗與計算的共振頻率關係………………….41
圖4-15實驗值與計算值的線性關係…………………………………..41
圖4-16比較音頻訊號在2.2kHz時(a)喇叭的輸入訊號 (b)光纖麥克風 (c)電容式麥克風 (d)Phone-Or光纖式麥克風的檢出訊號…...43
圖4-17比較(a)電容式麥克風(b)光纖式麥克風檢測的語音訊號….…44
圖4-18比較(a)電容式麥克風(b)光纖式麥克風檢測15ms語音訊號...45
圖4-19檢測系統實體圖……………………………………………….46
圖4-20光纖麥克風探頭實體圖………………………………………..46







表2-1半導體偵測器優劣比較…………………………………………12
表4-1光纖擺設間距與角度的實驗數據………………………………36
表4-2反射膜直徑對於實驗值與計算值的共振頻率關係……………42
表4-3光纖麥克風規格………………………………………………....47
1. Cheng-Lun Tsai, “Paramagnetic oxygen measurement using an optical-fiber microphone,” Sensors and Actuators B, Vol. 73, pp.211-255, 2001.2. N. Bilaniuk, “Optical Microphone Transduction Techniques,” Applied Acoustics, Vol. 50, No. 1, pp.35-63, 1997.3. 鄭天明, “數位斑點剪像術及其在工程上應用,” 私立中原大學機械工程學系碩士論文, 1994.4. W. E. Frank, “Detection and measurement device having a small flexible fiber transmission line,” U.S. Patent No. 3,273,447.5. 張連壁, “光纖感測器,” 文笙書局, 1998.6. Alexander Kots, Alexander Paritsky, “Fiber optic micropone for harsh environment,” Harsh Environment Sensors Ⅱ, Phone-Or Ltd.,1999.7. Yuan Libo, “Analysis of the compensation mechanism of a fiber optic displacement sensor,” Sensors and Actuators A, Vol. 36, pp.177-182, 1993.8. John L. Remo, “Solid state optic vibration/displacement sensor,” Opt. Eng. Vol. 35, pp.2798-2803, 1996.9. Wen H. Ko, ”A fiber-optic reflective displacement micrometer,” Sensors and Actuators A, Vol. 49, pp.51-55, 1995.10. Paritsky et al. “Sensor and a method for measuring distances to, and/or physical properties of, a medium,” U.S. Patent No. 5,771,091.11. J. David Zook, “Fiber-optic vibration sensor based on frequency modulation of light-excited oscillators,” Sensors and Actuators, Vol. 83, pp.270-276, 2000.12. J. Zheng, “Self-referenced reflective intensity-modulated fiber optic displacement sensor,” Opt. Eng., Vol. 38, pp.227-232, 1999.13. K. T. V. Grattan, “Fiber optic sensor technology: an overview,” Sensors and Actuators, Vol. 82, pp.40-61, 2000.14. Dennis S. Greywall, “Micromachined optical-interference microphone,” Sensors and Actuators, Vol. 75, pp.257-268, 1999.15. 周義雄, “以蒙地卡羅方法研究皮膚組織之光學特性,” 中原大學醫學工程系碩士論文,1999.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 14.李文瑞、曹為忠、吳美珍,「我國電子廠商策略聯盟夥伴選擇之研究,管理評論」,第十九捲,第三期,第1-24頁(2000)。
2. 3.方至民、曾志弘,「形成條件對中外合資企業績效之影響」,中山管理評論,第五卷,第二期,第537-552頁(1997)。
3. 36.陳原芬,「信用卡及其週邊業務之研究」,彰銀資料,第四十六卷,第二期,第1-13頁(1997)。
4. 13.吳萬益、蔡明田、林文寶,「策略聯盟類型運作相關因素之研究-倒傳遞類神經網路之應用」,商管科技季刊,第一卷,第二期,第203-220頁(2000)。
5. 6.江明修、許世雨、劉祥孚,「我國環保類非營利組織策略聯盟之初探-以生態保育聯盟為例」,中國行政,民87年2月出刊,第11-35頁(1998)。
6. 34.陳思倫,「國民旅舍住宿旅客之旅館選擇因素及滿意度分析」,交通建設,第四十一卷,第九期,第16-29頁(1992)。
7. 46.譚大純、陳正男,「兩岸產業企業之策略聯盟與作業合作模式-模式建構與實證研究」,中山管理評論,第五卷,第三期,第573-600頁(1997)。
8. 43.鄭健雄,「農業旅遊行銷通路與策略聯盟之研究」,農民組織學刊,第三期,第89-116頁(2001)。
9. 40.劉憶娥,「認同卡與聯名卡之發展策略」,今日合庫,第二十二卷,第十二期,第33-39頁(1996)。
10. 39.劉惠珍、謝淑芬,「旅行社與信用卡銀行合作促銷之研究─資源依賴型」,景文技術學院學報,第九卷,第三期,第151-156頁(1999)。
11. 2.方世榮、江淑娟,「通路夥伴關係整合模型的實證研究」,管理與系統,第八卷,第二期,第203-22頁(2001)。
12. 15. 鄧振源,曾國雄,「層級分析法﹙AHP﹚的內涵特性與應用(上)」,中國統計學報,第二十七卷,第六期,第5-22頁(1989)。
13. 14. 曾國雄,蕭再安,鄧振源,「多評準決策方法之分析比較」,科學發展月刊,第十六卷,第七期,第1008-1017頁(1988)。“八十六年暨歷年重大職業災害資料統計分析報告”,行政院勞工委員會,台北(1998)。
14. 23.孫路弘、林貞吟,「獨立餐廳接受信用卡消費之行銷利益」,中國飲食文化基金會會訊,第六卷,第三期,第34-40頁(2000)。
15. 26.高俊雄,「觀光休閒產業地方化推動模式之探討」,觀光研究學報,第二卷,第一期,第1-12頁(1996)。