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脈搏語音圖像分析系統

該系統是與北大醫學部物理教研室聯合研制。涵蓋了脈搏、語音等非電量的信號采集、頻譜分析、分解與合成等功能；結合數字圖像處理技術，進行傅里葉光學實驗模擬。系統可完成多個設計性、創新性、趣味性的實驗內容。《脈搏語音圖像分析系統》是與北京大學醫學部物理教研室聯合研制開發。該系統涵蓋了脈搏、語音等非電量的信號采集、頻譜分析、分解與合成等功能；并結合數字圖像處理技術，進行傅里葉光學實驗模擬。儀器可應用于開設“壓力傳感器測量脈搏”、“語音形態觀測”、“數字圖像的離散傅里葉變換”等多個實驗，更能夠讓學生自主設計各類頻譜濾波器，完成多個設計性、創新性、趣味性的實驗內容。系統特色： 1. 直觀地展現語音、脈搏等生活中常見的信號,實現脈搏信號和語音信號的可視化； 2. 快捷地分析脈搏、語音信號的頻譜構成、選頻、重建； 3. 輕松地完成阿貝成像空間濾波物理研究性實驗內容，以及數字圖像的二維頻譜分析、濾波、重建等功能； 4. 高靈敏度的采集探頭對脈搏信號進行真實呈現，精確分析脈搏強度，實現科學定量地脈搏診斷。功能模塊一、脈搏語音實驗儀二、信號分析軟件 1. 脈搏信號測量分析測量脈搏波，并對脈搏信號作傅里葉頻譜分析；并根據信號頻譜圖，進行原信號的分解以及合成還原。教學應用：可用于研究脈搏波的不同頻率構成，通過任意分解和還原脈搏信號，分析不同頻率對于脈搏圖像的影響程度和變化規律。 2. 語音信號觀察測量語音，并對語音信號作傅里葉頻譜分析；在此基礎上對原信號分解、合成、還原。 (1) 不同語音圖像和頻譜對比； (2) 分析同一實驗者的不同音節，并進行信號的傅里葉變換，對比兩段語音的時域差別和頻域差別；(3) 分析不同實驗者語音頻譜，理解和掌握語音識別的原理； (4) 長時動態傅里葉頻譜觀察，進行長時間動態觀察語音信號的時域圖像和頻域圖像。教學應用：(1) 方便學生觀察不同音節的語音形態，分析語音結構的細節特征；(2) 直觀地反映語音信號在短時間內重復的周期變化，對不同類周期信號進行分析，研究類周期信號之間的異同點；(3) 對語音進行時-頻分析，觀察不同人、不同聲音的頻譜特征。 3. 多通道信號疊加分析將多通道信號進行疊加,頻譜分析、信號分解、分離和還原。將實驗中多種信號通過傳感器轉換為電信號，接入外接通道，進行信號觀察、檢測和時-頻分析。教學應用： (1) 用標準信號進行實驗分析，并與理論計算公式作對比，對傅里葉變換公式進行實驗驗證； (2) 根據實際需要，可以讓學生設計測量各種物理量的傳感器，直接輸入到實驗儀的外接通道，進行待測信號的測量。 4. 數字圖像處理與光學實驗模擬觀察黑白圖片的二維傅里葉頻譜，使用不同形狀和參數的濾波器，對圖像頻譜進行低通、高通以及帶通處理，對比處理后圖像與原圖的異同。教學應用： (1) 將數字圖像作為二維函數，通過傅立葉變換轉換到頻率域上，讓學生根據具體需要，對頻譜進行各種濾波處理，并將濾波后的頻譜反變換，得到特定增強濾波處理后的圖像； (2) 使用不同的圖片模擬光學實驗，進行空間濾波。無需到實驗室搭建實際光路，就能夠讓學生觀察到復雜的光學成像結果。典型應用教學中可開展的實驗內容 1.壓力傳感器測量脈搏壓力的測量是各種測量技術中最常見的一種測量。本實驗采用壓電晶體式壓力傳感器測量脈搏波的波形及脈搏頻率。 2. 語音形態觀測實驗由話筒采集語音信號，信號放大后輸入計算機由數/模轉換器轉換為數字信號，經軟件處理后顯示在監視器上。實驗中可通過觀察同一人發不同音、不同人發相同音，理解語音識別的基本原理。 3. 傅里葉光學的空間頻譜與空間濾波實驗濾波器：低通濾波，高通濾波，帶通濾波，自定義濾波器濾波物屏：一維光柵濾波，二維光柵濾波， “光”字屏濾波。

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