[发明专利]声带振动发声效率测量系统及其测量方法

权利要求书

1.一种声带振动发声效率测量系统，其特征在于，包括：传感器模块、信号预处理模块、中央控制模块、单片机与PC机交互模块和处理模块；

传感器模块，用于按照预设频率采集发声者的特征信号，所述特征信号包括声门下压、声门气流和声级；

信号预处理模块，用于对采集到的特征信号进行预处理；

中央控制模块，用于设置特征信号的采集频率、功能选择以及显示特征信号的参数值；

单片机与PC机交互模块，用于将特征信号的参数值传输到处理模块；

处理模块，用于接收特征信号，通过声门下压法和波流指数法分别对特征信号进行计算，获得两种算法下的发声效率，并以声门下压法测量结果为横坐标，以波流指数法测量结果为纵坐标建立声带振动发声效率坐标图，所述处理模块具体用于：

利用公式p1＝p*v求取空气动力学能量，其中p为声门下压，v为声门气流；利用公式p2＝A*10^SPL/10*10^-12求取语音发声能量,其中SPL为发声时测量到的声级，A为声能传播的面积；声门下压法的发声效率为p1与p2的比值；

波流指数法的计算发声效率为ε＝g-kμ，其中g为声级，表征的是声强，μ＝20log(u/u0),表征声门气流强度，其中，u0为气流基准强度10cm³/s,u为测量到的平均声门气流，k为常量，取值为1；

以声门下压法测量结果为横坐标，以波流指数法测量结果为纵坐标建立声带振动发声效率坐标图；

还包括AD转换模块和键盘输入模块，键盘输入模块与AD转换模块的输出端与中央控制模块相连，键盘输入模块通过中央控制模块进行AD转化模块通道选择和采样率的控制，具体包括：

当选择功能为肺活量测量时，AD转换模块完成对口腔气流信号的采样并利用液晶显示屏完成结果的显示；

当选择功能为环境噪声检测时，AD转换模块完成对声级信号的采样并利用液晶显示屏完成结果的显示；

当选择功能为发声效率测量时，AD转换模块依次完成对口腔气流、口腔气压和声级的顺序采样并通过单片机PC机交互模块将数据上传到PC机上。

2.根据权利要求1所述的声带振动发声效率测量系统，其特征在于，所述传感器模块包括：口腔气压传感器、口腔气流传感器和麦克风。

3.根据权利要求1所述的声带振动发声效率测量系统，其特征在于，所述信号预处理模块包括前置放大电路，低通滤波电路和工频滤波电路；传感器模块的输出端与前置放大电路的输入端相连，前置放大电路的输出端与低通滤波电路的输入端相连，低通滤波电路的输出端与工频滤波电路的输入端相连，工频滤波电路的输出端与中央控制模块的输入端相连。

4.根据权利要求1所述的声带振动发声效率测量系统，其特征在于，所述中央控制模块为单片机。

5.一种声带振动发声效率测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、按照预设频率采集发声者的特征信号，发声采用交替发清辅音与元音的方式进行特征信号参数采集，所述特征信号包括声门下压、声门气流和声级，具体为利用气压传感器、气流传感器以及麦克分别采集声门下压、声门气流以及声级；

2)、对采集到的特征信号进行预处理；

3)、将经过预处理后的特征信号传输到处理模块；

4)、处理模块接收特征信号，通过声门下压法和波流指数法分别对特征信号进行计算，获得两种算法下的发声效率，并以声门下压法测量结果为横坐标，以波流指数法测量结果为纵坐标建立声带振动发声效率坐标图；

所述步骤4)包括以下步骤：

4.1)利用公式p1＝p*v求取空气动力学能量，其中p为声门下压，v为声门气流；利用公式p2＝A*10^SPL/10*10^-12求取语音发声能量,其中SPL为发声时测量到的声级，A为声能传播的面积；声门下压法的发声效率为p1与p2的比值；

4.2)波流指数法的计算发声效率为ε＝g-kμ，其中g为声级，表征的是声强，μ＝20log(u/u0),表征声门气流强度，其中，u0为气流基准强度10cm³/s,u为测量到的平均声门气流，k为常量，取值为1；

4.3)以声门下压法测量结果为横坐标，以波流指数法测量结果为纵坐标建立声带振动发声效率坐标图。