基于非侵入式声门成像仪的语音监测系统研究

摘要

本文介绍了基于非侵入式声门成像仪（ePGG）的语音监测系统。该系统用于测量人们说话时声门的开启程度。
　　传统的声门成像仪（PGG）通常由作为光源的纤维内窥镜和贴在接近喉部环状软骨的颈部表面的光电二极管组成。声门成像仪通过测量穿过声门的光强来测量声门的开启程度。然而这个方案需要将纤维内窥镜侵入受试者的体内，这需要专业的外科医生操作，因此非常不便。本文提出的方案与传统声门成像仪方案的原理相似，但采用外置的红外发光二极管作为光源，因此避免了侵入性。
　　本系统由传感器子系统和信号采集子系统两部分组成。传感器子系统是本系统的核心，用于测量声门开启程度，包括发射端与接收端两个部分。发射端用于提供具有一定特征频率并且具有恒定光强度的测量光源，具体的光源器件是红外发光二极管，特征频率通过幅度调制实现，恒定光强通过采用恒定电流源驱动红外发光二极管。接收端用于测量穿过声门的光强，将光信号转换为电信号，并将电信号放大到可以驱动下一级电路的强度，再进行带通滤波处理，接下来进行检波处理，从已调制信号中恢复出原始信号，最后再进行一步低通滤波后输出反映声门开启程度的电信号。
　　信号采集子系统用于采集、存储和显示声门成像仪信号，包括嵌入式端和计算机端两部分。嵌入式端以ARM微控制器为核心，同步采集声门成像仪信号与语音信号，并对两路信号进行A/D转换，之后将两路信号发送至计算机端。计算机端主要用于存储和显示接收到的声门成像仪与语音的数字信号，便于观察、调试与进一步处理。
　　从实验结果来看，非侵入式声门成像仪可以有效地测量声门的开启程度，从方便的角度很大程度上改进了传统的声门成像仪系统。

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第一章 绪论

1.1课题背景与意义

1.2国内外研究现状

1.3论文创新工作

1.4论文结构

第二章 系统总体概述

2.1人体喉部的解剖结构与声门运动状态分析

2.2系统结构

2.3本章小结

第三章 发射端的设计

3.1红外发光二极管

3.2振荡电路

3.3恒定电流源

3.4本章小结

第四章 接收端的设计

4.1光电二极管

4.2运算放大电路

4.3带通滤波电路

4.4绝对值电路

4.5低通滤波电路

4.6本章小结

第五章 系统实现与实验

5.1发射端实际电路设计

5.2接收端实际电路设计

5.3信号采集子系统设计与实现

5.4调试与实验

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢