[發明專利]一種模擬人體聲帶振動裝置及其實現方法

有效

• 申請號: 201110448314.4
• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102680076A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 陳東帆;陳維濤;高祥;韓興乾;嚴舒
• 申請（專利權）人: 華東師范大學;上海大學
• 主分類號: G01H17/00
• 分類號: G01H17/00
• 代理公司: 上海麥其知識產權代理事務所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

1.一種模擬人體聲帶振動裝置，其特征在于，包括：聲帶模型通道（21）、聲帶模型（22）、頻率轉換裝置（2）、真空泵（1）、氣體測量系統、振動測量系統、粒子圖像測速系統、數據采集卡（17）、計算機（18）；

所述聲帶模型（22）設置在所述聲帶模型通道（21）上，用來模擬人體聲帶的振動并且觸發所述粒子圖像測速系統工作；

所述頻率轉換裝置（2）與所述真空泵（1）連接，所述真空泵（1）設置在所述聲帶模型通道（21）的一端；

所述氣體測量系統與振動測量系統設置在所述聲帶模型通道（21）上，所述氣體測量系統與振動測量系統的輸出端均與所述數據采集卡（17）連接；

所述粒子圖像測速系統設置在所述聲帶模型（22）周圍，用來測試所述聲帶模型（22）振動時的流速場；

所述數據采集卡（17）與所述計算機（18）連接。

2.如權利要求1所述模擬人體聲帶振動裝置，其特征在于，所述聲帶模擬通道（21）包括圓形通道與方形通道；所述圓形通道通過光滑的曲面過渡到所述方形通道；所述圓形通道的一端與所述真空泵（1）連接。

3.如權利要求2所述模擬人體聲帶振動裝置，其特征在于，所述圓形通道的長度為2600mm，直徑為180mm；所述方形通道的長度為440mm，橫截面寬度為100mm，高為40mm。

4.如權利要求1所述模擬人體聲帶振動裝置，其特征在于，所述氣體測量系統包括超聲波氣體流量計（3）、壓力傳感器（4）、信號放大器（5）；所述超聲波氣體流量計（3）設置在所述聲帶模型通道（21）上；所述壓力傳感器（4）設置在所述聲帶模型通道（21）上，所述壓力傳感器（4）的輸出端與所述信號放大器（5）連接，所述信號放大器（5）與所述數據采集卡（17）連接。

5.如權利要求1所述模擬人體聲帶振動裝置，其特征在于，所述振動測量系統包括：

加速度傳感器（6、7）；信號放大器（8、11）；麥克風（9、10）；脈沖發生器（16）；銅彈簧片（23）；

所述加速度傳感器（6、7）通過所述銅彈簧片（23）與所述聲帶模型（22）連接，所述加速度傳感器（6、7）的輸出端與所述信號放大器（8）連接，所述信號放大器（8）的輸出端與所述數據采集卡（17）連接，同時與所述脈沖發生器（16）連接；

所述脈沖發生器（16）的輸出端與所述粒子圖像測速系統連接；

所述麥克風（9）沿氣體流動方向設置在所述聲帶模型通道（21）內所述聲帶模型（22）的后方，所述麥克風（10）設置在所述聲帶模型通道（21）的另一端，所述麥克風（9、10）的輸出端與所述信號放大器（11）連接，

所述信號放大器（11）的輸出端與所述數據采集卡（17）連接。

6.如權利要求1所述模擬人體聲帶振動裝置，其特征在于，所述粒子圖像測速系統包括：

粒子圖像測速激光器（12、13）、粒子圖像測速照相機（14、19）、粒子圖像測速控制器（15），

所述粒子圖像測速控制器（15）的輸入端與所述振動測量系統連接，所述粒子圖像測速控制器（15）的輸出端與所述粒子圖像測速激光器（12、13），及所述粒子圖像測速照相機（14、19）連接；

所述粒子圖像測速激光器（12、13）分別設置在所述聲帶模型（22）的正上方；

所述粒子圖像測速照相機（14、19）設置在所述聲帶模型（22）的同一水平面上并且正對聲帶模型（22）的一側。

7.如權利要求1所述模擬人體聲帶振動裝置，其特征在于，所述聲帶模型（22）中設置有多個彈簧結構；所述彈簧結構包括質量塊（24）、彈簧（25）、阻尼模型（26），所述質量塊（24）通過所述彈簧（25）與阻尼模型（26）設置在所述聲帶模型通道（21）上。

8.如權利要求8所述模擬人體聲帶振動裝置，其特征在于，所述彈簧（25）為懸梁臂彈簧片，所述懸梁臂彈簧片彎曲度為：

所述懸梁臂彈簧片的扭轉剛度為：

其中，l代表懸梁臂彈簧片的長度，w代表懸梁臂彈簧片的寬度，t代表懸梁臂彈簧片的厚度，代表懸梁臂彈簧片彎曲度，代表懸梁臂彈簧片的扭轉剛度，E代表楊氏彈性模量，G代表剪切模量，u代表泊松比。

9.如權利要求1-9中所述的一種模擬人體聲帶振動裝置的實現方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：調節所述頻率轉換裝置（2），控制所述真空泵（1）向所述聲帶模型通道（21）內輸送氣體；

步驟二：所述超聲波氣體流量計（3）與壓力傳感器（4）測量所述氣體的流量及壓力，并傳輸給所述數據采集卡（17）后發送至所述計算機（18）進行處理；

步驟三：所述加速度傳感器（6、7）測量所述聲帶模型（22）的振動情況，產生的振動加速度信號經過脈沖信號發生器整形成方波后，驅動所述粒子圖像測速控制器（15）；所述麥克風（9、10）獲得振動的聲音數據，并傳輸給所述數據采集卡（17）后發送至所述計算機（18）進行處理，

步驟四：所述粒子圖像測速控制器（15）控制所述粒子圖像測速照相機（14、19）進行拍照，并通過所述數據采集卡（17）將數據發送至所述計算機（18）進行處理。