听觉模型输出谱特征在声目标识别中的应用

利用模拟人耳声信号处理过程的CcGC滤波器组模型,研究了听觉特征应用于声目标识别相比传统特征的优势。结果表明:当信号的信噪比下降时,听觉特征逐渐表现出更好的性能,体现了听觉系统优异的抗噪声能力。随后,本文从CcGC滤波器组模型所反映的听觉系统四个主要特性入手,通过仿真实验研究了耳蜗抑制噪声的机理,结果表明听觉系统的临界带划分和非线性压缩在耳蜗抑制噪声中起着关键的作用。      

哮喘音模型研究

本文应用有限差分方法研究了哮喘音的线性与非线性模型，对哮喘音进行了波形分析。实验结果表明：线性模型的数值结果与Ｇｒｏｔｂｅｒｇ等人的理论分析结果吻合。非线性模型的数值结果与我们的实验结果一致。非线性弹性系数在哮喘音产生中起阻尼作用，它可能与气道塌陷及气流流量限制有密切关系。哮喘音是气道壁与气流相互作用而产生的声信号，气道壁颤振是受迫振动，而不是自激振动。     

飞机舱音记录器背景声的联合时频分析研究

飞机舱音记录器记录的舱音主要是由话语音、噪声和具有不同物理意义的背景声组成的复杂混合体,用传统的辨听和分析方法难以获取较多的舱音特征参数。本文以一个舱音记录器记录的主告警声为例,针对传统短时傅立叶变换在舱音辨听、分析的不足,将联合时频分析引入到飞机舱音分析中,扩展了舱音分析方法。对比分析结果表明:时频分布及其重排,在时频分辨率、时频凝聚性、交叉项干扰的抑制上各有所长,都适合分析非平稳舱音背景声,从而为飞行事故调查提供一种值得采用的方法。     

人工耳蜗的环境声识别研究

对14位正常听力者开展了环境声的人工耳蜗仿真声识别实验,比较了两类声码器仿真(正弦载波和噪声载波)条件下的环境声识别效果差异,然后对9位讲普通话的成年人工耳蜗植入者开展了环境声识别实验。实验材料是从互联网上搜集,并经过12位正常听力者主观测试验证后,筛选出的67种环境声。结果显示,载波类型没有对67种环境声的平均识别效果产生显著影响,但是声学特征的差异会导致单个环境声的识别效果对载波类型有依赖。另外,人工耳蜗植入者的环境声识别效果较差,有待通过信号处理策略、神经接口和康复手段的改进而得到提高。本研究中开发的环境声材料可以用于评估人工耳蜗环境声识别效果。      

语后聋人工耳蜗使用者电刺激听觉部位音调感知研究

系统地研究了人工耳蜗植入者的电刺激听觉部位音调感知,全面地探讨了部位音调感知与人工耳蜗植入者言语识别和音乐感知的关系。4位成人语后聋人工耳蜗植入者参与了该研究。通过电极音调排序测试度量植入者的部位音调感知能力。言语能力测试和音乐音高分辨测试分别用米考察植入者的言语识别和音乐感知能力。结果显示,随着电极刺激部位从蜗尖移向蜗底,所有受试者均可获得从"低"到"高"的音调感知变化,但个体差异较大。受试者的言语识别结果与其电刺激听觉部位音调感知能力相关,但受到天花板效应影响,对应关系并不明显。受试者的音乐音高分辨成绩与其电刺激听觉部位音调感知能力呈较好的对应关系。结果表明,当前人工耳蜗声音编码策略所传递的声信号特征已可使植入者获得良好的言语识别效果;且安静环境下言语识别对植入者的部位音调感知能力要求不高。但当前的声音编码策略并未能有效对音乐信号进行编码;植入者在理解音乐这类复杂声信号时,其电刺激听觉部位音调感知能力一定程度决定了其听音效果。      

应用角谱方法研究聚焦声束在层状生物组织中的非线性声传播

应用角谱方法理论研究了聚焦声束在层状生物组织中的非线性传播特性，将声波分解为角谱，可计算垂直于声轴的任意平面的非线性声场。在圆形平面活塞聚焦换能器的焦区中插入多种生物组织样品，数值计算了样品内部及外部的二次谐波声场，并通过实验测量验证了理论方法的有效性。基于快速傅氏变换的角谱方法可直观地描述非线性声传播，对非线性声成像有指导作用。     

双向滤波法去除瞬态诱发耳声发射检测中的刺激伪迹

在瞬态诱发耳声发射信号检测中,去除刺激伪迹最传统的方法是“引出的非线性响应”法。但因其赖以成立的假设条件无法精确成立,会造成明显刺激伪迹残留,限制了对与刺激伪迹有重叠的短潜伏期高频耳蜗响应的检测。窗函数法和小波变换方法可在一定程度上减少刺激伪迹残留,但仍未解决对高频响应的检测问题。本文提出了双向滤波法去除刺激伪迹,避免了滤波时刺激伪迹影响后传的趋势。物理模拟实验及106例瞬态诱发耳声发射信号实测结果表明:与现有方法相比,该方法可进一步减少刺激伪迹残留,拓展不受刺激伪迹污染的信号区间;并能检测出潜伏期更短、强度更大的高频瞬态诱发耳声发射信号。同时,该方法简便易行,便于在实时检测系统中实现。     

肺音信号的非线性检测与肺胸系统声传递特征研究

利用高阶累积量从肺音信号中提取肺胸系统声传递函数。肺音信号存在着多种干扰噪声，其综合可视为高斯噪声，用高阶累积量对非高斯ＡＲ模型的高斯噪声抑制能力进行了仿真研究。在肺胸系统正常和机能异常情况下对肺泡呼吸音、哮鸣音、喘鸣音和破裂音进行了分析。实验结果表明高阶累积量能够很好地提取由于肺部机能异常引起的肺胸系统声传递函数的变化。     

喘鸣音的声谱图熵特征分析及检测

提出了一种改进的基于肺音信号的声谱图熵特征分析的客观喘鸣音检测方法。喘鸣音的功率明显高于正常肺音,因此喘鸣音声谱图的功率分布沿频率轴方向具有明显的聚集特性,该特性可以通过熵值反映。本算法首先对肺音信号进行时频变换得到时频幅度谱信号,然后去除基本呼吸音,进而计算其熵特性曲线并提取熵特性曲线的相应特征.最后,通过支持向量机(support vector machine,SVM)训练分类器,实现了喘鸣音的有效检测。该方法通过预处理使熵特性曲线的特征差异更加明显,且通过SVM分类器进行检测,解决了原方法检测存在检测模糊区域的问题。实验结果表明,该算法在两组测试集的检测准确率分别为97.1%和95.7%,检测率较高,具有良好的应用前景。      

基于听觉模型的耳语音的声韵切分

本文分析了耳语音的特点，并根据生理声学及心理声学的基本理论与实验资料，提出了一种利用听觉模型来进行耳语音声韵切分的方法。这种适用于耳语音声韵切分的听觉感知模型主要分为四个层次：耳蜗对声音频率的分解机理；听觉系统的时域和频域非线性变化；中枢神经系统的侧抑制机理。这种模型能反映在噪声环境下人对低能量语音的听觉感知特性，因而适于耳语音识别，在耳语音声韵母切分实验中得到了满意的结果。     

热声发动机的CFD数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)方法,对高频驻波热声发动机和热声斯特林发动机实验系统分别进行了二维和三维数值模拟。计算模型具有与实验系统相同的几何结构、尺寸和运行工况。对计算模型的有效性进行了研究,表明实现有限换热条件的板叠实物模型适合驻波热声发动机的模拟,而实现局域热平衡的多孔介质模型适合热声斯特林发动机的模拟。计算结果成功观测到了非线性的自激振荡演化过程,捕捉到了两种发动机的不同非线性现象。计算结果分别给出了两种热声发动机内部的声场分布特性和复杂流场。计算结果与实验结果的对比验证了CFD方法对高频驻波热声发动机和热声斯特林发动机模拟的有效性。     

汉语单音语音的频谱分析实验

介绍了一个用频谱分析的方法对汉语单音语音进行分析的实验。通过对不同发声人对同一汉字的发音进行频谱分析 ,得出其相应的频谱特性或变化规律。     

真人头部骨导效应实验和分析

利用耳声发射原理,借鉴三间隔范式分离方法,提出对骨导振子施加扫频音,以快速准确获取全频段刺激频率耳声发射(SFOAE)信号的方法,以此研究真人头部的骨导效应,将测得的耳声信号和骨导振子激励信号之间的相对关系定义为耳声相关骨传导响应函数(OAR-BCRF)。10名听力正常的受试者的OAR-BCRF实验结果表明,不同刺激强度下测量的OAR-BCRF的包络形状差异不大,仅幅度随着刺激强度的增加而整体增大;乳突和下颌骨髁突两个不同刺激位置下的OAR-BCRF包络整体趋势相似,但在不同频段存在差异,下颌骨髁突处的经颅传输要低于乳突。受试者的平均OAR-BCRF数据显示,在2~6 kHz之间,同侧OAR-BCRF的幅度最大相差13 dB,而对侧OAR-BCRF最大相差19 dB。实验也发现同侧与对侧的OAR-BCRF包络相似且双侧骨传导的隔离度不高。本文的OAR-BCRF研究有效地探讨了真人头部的骨导传输的生理特性,可为经颅衰减和骨传导空间声定位等相关研究提供基础。      

在强无规噪声场中有规声能量的抑制

本文从作者以前发展的“有限振幅无规声波非线性相互作用的理论”出发,并通过对信-噪混合声的分离手续,导得在强无规声波作用下使有规声的抑制以及其边带声的滋长的公式。公式表明,这一种声对声的抑制遵循指数规律。文中还利用空气中的声行波管装置,对这种规律进行了实验观察。观察表明,实验结果与理论预期吻合良好。     

有限长号筒中非线性声传播的数值模拟研究

研究了大振幅活塞声源经有限长号筒向外辐射声波的非线性声学问题。采用具有频散保持特性的高精度计算格式求解了适用于变截面管道的一维非线性声场模型,并考虑到声波的非线性畸变及管口处的声反射,加入了宽频时域声阻抗边界条件。宽频阻抗模型的共轭复数系数采用优化拟合方法近似求解,并采用递推卷积算法快速求解出时域声阻抗。在弱非线性条件下模拟指数形号筒中的声传播取得了与已有实验相一致的结果,表明模型能够描述声波非线性畸变带来的宽频特性。进而采用本模型数值模拟了大振幅活塞声源在双曲形、锥形、指数形和正弦形号筒中的非线性声传播问题,结果表明号筒出口声压级受活塞振动速度、频率以及号筒形状的影响,并分析讨论了波形畸变与号筒几何形状之间的关系。     

有限长号筒中非线性声传播的数值模拟研究

研究了大振幅活塞声源经有限长号筒向外辐射声波的非线性声学问题。采用具有频散保持特性的高精度计算格式求解了适用于变截面管道的一维非线性声场模型,并考虑到声波的非线性畸变及管口处的声反射,加入了宽频时域声阻抗边界条件。宽频阻抗模型的共轭复数系数采用优化拟合方法近似求解,并采用递推卷积算法快速求解出时域声阻抗。在弱非线性条件下模拟指数形号筒中的声传播取得了与已有实验相一致的结果,表明模型能够描述声波非线性畸变带来的宽频特性。进而采用本模型数值模拟了大振幅活塞声源在双曲形、锥形、指数形和正弦形号筒中的非线性声传播问题,结果表明号筒出口声压级受活塞振动速度、频率以及号筒形状的影响,并分析讨论了波形畸变与号筒几何形状之间的关系。      

Rijke热声振荡的非线性效应

本文研究了Rjike管热声振荡的非线性效应，指出了引起非线性效应的两个因素，即热声相互作用的非线性和声波在管子末端的非线性辐射声阻,并通过计算声波振幅的增长率和实验分析声波的频谱，发现非线性效应限制了管内声波振幅的增长，并且导致了二次及高阶谐波的产生。     

人体肺胸系统声传递函数研究

本文应用同态信号处理，从肺音信号中分离出肺音音源与肺胸系统的声传播效应，获得了肺胸系统的声传递函数．实验结果表明：肺胸系统相当于声低通滤波器，胸廓系统具有声低通滤波特性，异常状态下，系统的声传递函数与正常肺胸系统的声传递函数有明显差异．     

琵琶的声学特性

本文给出中国民族弦乐器琵琶的基本声学特性。分析了琴面板、琴马的振动模式和琴体振动声辐射的频率特性。从用琵琶弹七声音阶音得到的声频谱得出的频谱包络来分析琵琶声频谱的规律，基本上是每千赫频段内有个主要的包络峰。文中还给出演奏琵琶的指法弹和挑，实音和虚音的特点。     

基于全相位滤波器的电子耳蜗汉语音调感知及改进研究

针对电子耳蜗音调信息感知差的问题,在多导电子耳蜗机理模型的基础上,利用零(或全)相位滤波器以及希尔伯特变换,提取并分解16个通道信号的包络和精细结构,用多种方式嵌合成声音,对正常人耳测听合成音的音调信息,以确定信号的包络和精细结构对音调感知的影响。测试结果表明:精细结构相对包络对音调感知起着更重要的作用,且该作用主要表现在低频段(约1.2 kHz以内)通道上。研究发现,在固定通道上,精细结构与通道中心频率和相位信息决定的包络出现时刻对应,其音调感知与低通道电极刺激的脉冲发放时间有关。研究结论:在低频段电极上增加刺激脉冲发放时刻的控制对提高电子耳蜗音调感知是重要的,同时应注意滤波器的相位保真。