[發明專利]一種多普勒超聲拾音分析處理方法及裝置

有效

• 申請號: 201310087410.X
• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103169505A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 何宗彥
• 申請（專利權）人: 何宗彥
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;G01S15/02;G01N29/04
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 朱麗巖;田世瑢

1.一種多普勒超聲拾音分析處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

對準包含聲帶、隨聲帶產生振動的人體組織或共鳴部位以及非生命發聲體在內的發聲目標發送一定頻率的超聲波信號，并接收所述超聲波信號自所述發聲目標返回的包含多普勒頻移信號的反射回波信號；

將所述反射回波信號放大后與所述超聲波信號或參考超聲波信號進行比較，得到含有所述發聲目標的發聲特征的多普勒頻移信號；

對所述多普勒頻移信號分三路輸出：

一路信號經音頻放大處理后以音頻信號輸出；

一路信號經處理得到所述發聲目標的發聲振動的特征參數后轉換成可反映所述發聲目標的發聲特性和發聲品質指標的可視譜圖輸出進行相應的運用；

一路信號處理后作為反映所述發聲目標的發聲狀況的燈光信號輸出。

2.根據權利要求1所述多普勒超聲拾音分析處理方法，其特征在于，所述隨聲帶產生振動的人體組織包括人體的骨骼和皮膚；所述共鳴部位是指人體內的腔體，包括額竇、篩竇、蝶竇、上頜竇、鼻竇、氣管、食管、口腔、咽腔、喉腔、胃和胸腔；所述非生命發聲體包括樂器的振動部件或共鳴腔體，運轉中的設備、機器或工具以及因承受載荷而發聲的人工或天然材料；

所述發聲特性和發聲品質指標包括：

可用于聲帶、咽腔和相關肌肉群病變診斷使用的聲帶振動頻率異常、振動強度異常、時間異常、頻譜分布異常、頻譜離散度異常和頻譜包絡異常；

可用于輔助聲樂教學和發聲訓練使用的歌唱者的音準、音色、音強、語音、共鳴位置準確度和共鳴強度；

可用于進行聲紋確認使用的人的聲帶振動頻率特征、振動強度特征、語音時值特征、頻譜分布特征、頻譜離散度特征、頻譜包絡特征、發特定語音時的共鳴峰值特征，共鳴位置特征、不同共鳴位置的共鳴強度、頻譜分布特征；

可用于樂器演奏訓練、樂器質量鑒定或樂器生產工藝改進時參考使用的樂器的音準，音質，共鳴位置準確度和共鳴強度；

可用于生產設備、機器或工具的缺陷探測、設計優化或降噪措施輔助使用的運轉設備、機器或工具產生噪音的振幅-頻率譜圖中共振峰分布和不同部位振幅值差異。

3.根據權利要求1所述多普勒超聲拾音分析處理方法，其特征在于，所述超聲波信號的頻率不低于0.02MHz。

4.根據權利要求1所述多普勒超聲拾音分析處理方法，其特征在于，所述超聲波信號的發送與所述反射回波信號的接受包括用不同的超聲波換能器發射和接受的連續發射和接受模式以及用同一個超聲波換能器輪換發射和接受的脈沖式發射和接收模式。

5.根據權利要求1所述多普勒超聲拾音分析處理方法，其特征在于，所述發聲目標的發聲振動的特征參數包括聲音主頻和諧振頻率、共振峰值、頻譜分布、各頻率對應振幅、頻譜離散度、頻譜包絡、振動位相、實時頻率、實時振幅。

6.根據權利要求1所述多普勒超聲拾音分析處理方法，其特征在于，所述可視譜圖包括頻譜分布圖、頻移-時間譜圖、振幅-時間譜圖、振幅-頻率譜圖、功率譜圖和頻移-振幅-時間3D譜圖。

7.一種多普勒超聲拾音分析處理裝置，其特征在于，包括中央控制單元以及與所述中央控制單元連接的：

超聲波拾音模塊，用于在所述中央控制單元控制下對準發聲目標發送一定頻率的超聲波信號，接收所述超聲波信號自所述發聲目標返回的包含多普勒頻移信號的反射回波信號；

多普勒頻移信號生成模塊，用于在所述中央控制單元控制下，將所述反射回波信號放大后與所述超聲波信號進行比較得到含有所述發聲目標的發聲特征的多普勒頻移信號；

輸出模塊，用于對所述多普勒頻移信號分三路輸出：

一路信號經音頻放大處理后以音頻信號輸出；

一路信號經處理得到所述發聲目標的發聲振動的特征參數后轉換成可反映所述發聲目標的發聲特性和發聲品質指標的可視譜圖方式輸出；

一路信號處理后作為反映所述發聲目標的發聲狀況的燈光信號輸出。

8.根據權利要求7所述多普勒超聲拾音分析處理裝置，其特征在于，所述超聲波拾音模塊包括：

超聲波振蕩器，用于對準所述發聲目標發送超聲波信號；

壓電陶瓷晶片，用于接收所述超聲波信號的包含多普勒頻移信號的所述反射回波信號。