[发明专利]智慧课堂语音处理装置

说明书

本申请涉及智慧课堂语音处理装置，包括前置比较放大模块、信号比较模块、主动降噪消混模块和功率放大模块。本次设计的智慧课堂语音处理装置能够在对目标信号准确识别的同时，消除声源处的与目标信号类型相同噪音，达到消除主动降噪以及消除混扰的功能。本次设计的智慧课堂语音处理装置，语音输入利用麦克风阵列能够准确定位声源；前置比较放大模块，利用差分放大方式过滤掉语音信号的共模信号；主动降噪消混模块利用反向信号来相处噪声信号，抵消窄带周期性噪声；功率放大电路能够将语音信号进行再放大输出，提高声音的可辨识性。

技术领域

本申请涉及语音识别与主动降噪领域，具体设计一种智慧课堂语音处理装置。

背景技术

智慧课堂是一种新型的教育方式，有别于传统授听课方式，它运用现代化手段切入整个教学过程，让课堂变得简单、高效、智能。现在的智慧课堂，基于物联网技术，集智慧教学、人员考勤、资产管理、环境智慧调节、视频监控及远程控制于一体，可以提供理想的教学环境。在课堂交互活动中，使用电子化设备，例如平板电脑、触摸屏黑板，能够把老师和学生的电子设备的信息(语音、作业等)集合在一起进行处理。目前的智慧课堂设备，在每个学生处有一个终端，可以自动读取学生上课时回答问题的语音，并进行处理(语音识别等)，然后供教师课后分析，然而，当学生同时发言时，每个学生对应的麦克风终端会读入附近多个同学的语音信息，造成语音信息的混扰，同时这种干扰信号与目标信号属于同一类型的声音信号，增加了降噪的难度。目前单通道语音处理实现该功能有很大的局限性，盲源分离是一种良好的降噪手段，盲源信号的分离和定位技术是语音信号处理中的重要分支，该技术能够提取出有用的或特定需要的声源，即使在强噪声环境或者有与目标信号同类型声音干扰的情况下也能抑制噪声，分离出纯净的目标源信号并对其进行定位，然后采用有限脉冲响应滤波器提高系统的噪声抑制能力和稳定性。

如图1-2所示，为现有技术中的一种语音录制电路原理图，通过电磁线圈ST-71来完成语音声波信号向电信号的转化，不仅增加了语音信号的抖动程度，同时也引入了电磁干扰，仅仅利用一个三极管VT9012作为功率放大的核心，声音电信号的驱动能力较弱。

发明内容

为解决现有技术存在的以下问题：

1.现有语音处理技术，难以消除与目标信号同类型的噪声信号，准确度低。

2.现有语音处理技术，难以定位目标信号的位置，难以实现盲源分离。

3.现有语音处理技术，对声波的频率敏感度低，降噪能力弱。

本申请提出智慧课堂语音处理装置，包括前置比较放大模块、信号比较模块、主动降噪消混模块和功率放大模块。

前置比较放大模块，将通过麦克风阵列采集处理的语音信号经过场效应晶体管Q2进入前级电路，信号先通过三极管Q3，同时输入给两个三极管Q1、三极管Q4对语音信号进行初步比较判断，其中一路信号通过电阻R8后，使得目标信号和非目标源信号形成差分输入的两组信号，滤除环境和其他语音的共模干扰信号，然后经运算放大器U1对信号进行差分放大，双通道间的差量即所需判断的信号进行放大，场效应晶体管Q2、场效应晶体管Q5以及三极管Q6、双级联三极管Q9完全对称，形成了两组电流镜，使得输入给双级联三极管Q9的信号时延一致性以及损耗最低，通过两个整流二极管D1、二极管D2形成半波整流，并且将放大后的信号通过电阻R1进行反馈，提高信号稳定性，放大的信号通过相应的滤波处理后经电阻R11输出给下一级。

信号比较模块，通过运算放大器U1进行放大的目标信号以及少量通过双级联三极管Q9的非目标信号输入到三极管Q10和三极管Q11进行比较后分别经过电阻R12和电阻R13，将目标语音信号输出到下一级，非目标信号滤除，达到二次滤除非目标语音信号的作用，消除干扰，提高信号的准确率。