基于頸帶肌電信號的電子人工喉的控制研究.pdf

1、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?。┘‰娦盘枒?/p>

2、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)

3、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

4、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