本文關鍵詞：基于頸帶肌電信號的電子人工喉的控制研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電子人工喉憑借其易學易掌握、無需發(fā)音重建手術等優(yōu)點,在現(xiàn)有的語音代償類工具中得到了廣泛應用。據(jù)統(tǒng)計,我國約有137萬患者,由于喉癌、喉外傷等原因造成發(fā)聲功能喪失,并且喉癌患者的新增數(shù)量逐年提高,故對電子人工喉的需求量越來越大、性能要求也越來越高。目前電子人工喉存在以下幾項缺點:電子喉發(fā)出的聲音頻率單一;缺乏自然的音調(diào)變化,且需要手動控制。近些年來,基于生物電信號的人機接口技術不斷改進與快速發(fā)展,使得將與發(fā)聲有關的肌肉(頸帶肌)肌電信號應用于電子人工喉的參數(shù)調(diào)控成為可能。這樣做的目的,一方面在于使用者可因此減少采用手動方式來調(diào)節(jié)聲音大小、音調(diào)高低,使電子人工喉發(fā)出的聲音更為自然,接近人聲;另一方面為具有便攜性的可穿戴電子喉設備提供了一種方法。因此,肌電信號對電子人工喉振動控制機理的研究有著非常廣泛的實用價值。本文首先對現(xiàn)有人工喉的控制方法進行介紹,對現(xiàn)有人工喉優(yōu)缺點進行對比,闡述了國內(nèi)外電子人工喉的肌電控制方法發(fā)展近況。目前,電子人工喉的主要缺點是對電子喉發(fā)聲時間、聲強、聲調(diào)三方面的調(diào)控不夠精確。而發(fā)聲時間、聲強、聲調(diào)三方面的控制分別對應電子人工喉開關、PWM占空比和PWM頻率的實時控制。為實現(xiàn)對電子喉開關、PWM占空比和PWM頻率三者的準確調(diào)控,主要進行了以下的研究工作:分析了表面肌電信號的產(chǎn)生原理,對電子喉語音信號的數(shù)學模型進行了研究,并對肌電信號檢測方法、時域分析和頻域分析方法進行了深入研究,為肌電特征分析和肌電式-電子喉實驗平臺中肌電信號調(diào)理電路的設計做準備;通過語音信號的基本特征分析,對基頻的估算進行改進優(yōu)化。搭建了肌電式-電子喉的信號檢測系統(tǒng),為分析建立sEMG調(diào)控模型以及應用試驗提供基礎。該系統(tǒng)硬件主要包括肌電信號放大與濾波電路、語音信號采集與放大電路、電子喉控制電路、信號采集卡。該系統(tǒng)上位機軟件是基于LabVIEW平臺設計實現(xiàn),其主要功能是對整個采集系統(tǒng)進行操作控制,實現(xiàn)多通道sEMG的接收、處理、保存以及實時顯示和語音信號的保存。最后,通過進行多組實驗,找出sEMG與電子人工喉開關、PWM占空比和PWM頻率的關系,并將三者調(diào)控模型在肌電式-電子喉實驗平臺上進行應用測試。試驗結(jié)果,驗證了肌電對電子喉語音發(fā)聲時間、聲強、聲調(diào)控制的實時性和有效性。
【關鍵詞】：EMG 人工喉 聲強 基頻
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：R318.1;TN912.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景和意義9-10
• 1.2 肌電信號控制電子喉的研究進展10-12
• 1.2.1 幾種常見人工喉的控制源10-11
• 1.2.2 國內(nèi)外肌電-電子喉研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 肌電控制電子喉方式11-12
• 1.3 課題研究目的及內(nèi)容12-13
• 1.4 小結(jié)13-15
• 第二章 頸部肌電信號檢測分析技術15-25
• 2.1 肌電信號產(chǎn)生的生理學分析15-18
• 2.2 肌電信號的特征描述18-21
• 2.2.1 肌電信號的特點18
• 2.2.2 肌電信號數(shù)學模型18-21
• 2.3 肌電信號檢測分析方法21-24
• 2.3.1 肌電信號檢測分析系統(tǒng)的研究21-22
• 2.3.2 肌電信號特征分析方法22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 電子人工喉的語音信號分析與研究方法25-41
• 3.1 語音信號的特性與數(shù)學模型25-28
• 3.1.1 語言信號特性25-26
• 3.1.2 語音信號的數(shù)字模型26-28
• 3.2 語音信號特征的基本處理28-36
• 3.2.1 分幀和窗函數(shù)28-30
• 3.2.2 語音信號的基本特征分析30-36
• 3.3 基于三電平削波的基音周期估算方法改進與實現(xiàn)36-39
• 3.4 小結(jié)39-41
• 第四章 肌電式-電子喉的信號檢測分析系統(tǒng)41-51
• 4.1 肌電式-電子喉的信號采集分析系統(tǒng)41-43
• 4.2 肌電式-電子喉信號采集系統(tǒng)的硬件設計43-45
• 4.3 肌電式-電子喉信號采集系統(tǒng)的軟件設計45-47
• 4.4 采集系統(tǒng)的創(chuàng)新與測試效果47-49
• 4.4.1 系統(tǒng)創(chuàng)新47-48
• 4.4.2 系統(tǒng)評測與結(jié)論48-49
• 4.5 小結(jié)49-51
• 第五章 電子人工喉發(fā)聲時的肌電實驗及其分析51-63
• 5.1 實驗設計及內(nèi)容51-53
• 5.1.1 實驗簡介51-53
• 5.1.2 sEMG信號采集實驗注意事項53
• 5.2 實驗結(jié)果和討論53-62
• 5.2.1 sEMG信號與電子喉發(fā)聲起止時間的關系53-57
• 5.2.2 sEMG信號與電子喉發(fā)聲強度的關系57-60
• 5.2.3 sEMG信號與電子喉發(fā)聲基頻的關系60-62
• 5.3 小結(jié)62-63
• 第六章 結(jié)論63-65
• 6.1 總結(jié)63
• 6.2 工作展望63-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-71
• 攻讀學位期間所取得的相關科研成果71

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 梁賜芳,吳曉鐘,李成添,譚曉輝;電子人工喉在無喉患者發(fā)聲中的應用[J];中華耳鼻咽喉科雜志;1997年03期

2 梁賜芳,吳曉鐘,李成添,譚曉輝;電子人工喉在無喉患者發(fā)聲中的應用[J];廣州醫(yī)學院學報;1998年04期

3 ;DX-3型電子人工喉的改進與提高[J];醫(yī)療器械;1977年01期

4 ;[J];;年期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 周海彬;基于頸帶肌電信號的電子人工喉的控制研究[D];河北工業(yè)大學;2015年

  本文關鍵詞：基于頸帶肌電信號的電子人工喉的控制研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：297094