利用可听声波的便携生物情绪调控装置及方法

1.本发明涉及认知和电声的技术领域，具体地，涉及利用可听声波的便携生物情绪调控装置及方法。


背景技术：

2.在人类日常生产和生活中，声波处处存在，并且时常对人们的情绪产生影响。例如，舒缓的音乐可以使人们放松和平静；刺耳的警报声或者尖锐的刮玻璃声通常使人们警惕和烦躁。现有研究表明，白噪声(white noise)或粉红噪声(pink noise)这类覆盖人的真个听觉范围(20-20000hz)且在各个频率上由相同能量密度的单调声音刺激，作为听觉刺激，使脑电δ节律增加，使人平静且产生睡意。另外，研究发现不同节奏的单音节音频对sd大鼠播放时，sd大鼠的行为学、体重、糖水偏好率、海马体5-ht和da浓度、海马体多巴胺d2受体均随节奏的不同有着不同的变化。可见相应的可听声波对人动物的情绪都会产生一定的影响。除此之外，某些频率下的次声和超声声波也会对人和动物的情绪产生影响，例如研究表明，低强度频率为7hz左右的次声作用在人耳时，可使人烦躁，且表现出非特异性的应激反应及神经内分泌失调等症状。
3.幅度调制是一种信号调制方法，它是一种使载波的振幅按照所需传送信号的变化规律而变化，但频率保持不变的方法，广泛应用于信号的传输。而幅度调制过程是指用低频信号直接控制高频振荡的振幅，使高频信号具有低频信号的特性，并因此把低频信号称为调制信号或调制波，高频振荡称为载波，经过调制后的高频振荡称为已调波。调幅系统成本低廉，且容易产生及恢复信号。因此可以通过调幅的方式使次声或超声这种本不可听频率范围的声波加载到高频信号上，使之转变为可听声波。
4.现有技术方面，如今广泛采用经颅电刺激法进行人的情绪调控。经颅电刺激是一种非侵入性神经刺激技术，它通过电极将特定的低强度电流作用于特定脑区，达到调节大脑皮层神经活动的目的。这项技术已经开始应用于临床精神类疾病的治疗，也在人的情绪调控以及行为调控方面有所应用。但是，经颅电刺激的方法也有一定的局限性，它是一种接触式的调控方法，其电极需要贴在人或动物的头皮上方可起作用，并且需要人和动物处于一种相对平静的状态。但是，若使用声波来对人或动物进行情绪的调控，不仅可以避免接触，而且对人或动物的活动状态没有要求，是一种更加方便且广泛可行的情绪调控方式。
5.在公开号为cn108873940a的专利文献中公开了基于声波检测的情绪互动系统，包括无人机，无人机包括无人机飞行系统，以及与无人机飞行系统连接的北斗模块和飞行线路数据库，以及与无人机飞行系统连接处理器单元，所述处理器单元的供电接口连接有蓄电池模块，处理器单元的数字信号输出端连接有语音播报模块和视频显示模块，处理器单元的数字信号输入端连接有声波检测模块，处理器单元的串行总线连接有存储模块。该基于声波检测的情绪互动系统，在住户返回家中后发出声响，声波检测模块快速获取住户发出的声响，之后通过处理器单元开启无人机飞行系统，控制无人机飞行到住所门口位置迎接住户，通过显示模块显示表情以及通过语音模块播放问候语音。
6.因此，需要提出一种新的技术方案。


技术实现要素：

7.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种利用可听声波的便携生物情绪调控装置及方法。
8.根据本发明提供的一种利用可听声波的便携生物情绪调控装置，包括信号处理模块、信号调制模块、音频功率放大器和扬声器阵列；
9.所述信号处理模块与信号调制模块连接，所述信号调制模块与音频功率放大器连接，所述音频功率放大器与扬声器阵列连接；
10.所述信号处理模块将输入信号进行处理，得到预调信号；所述信号调制模块将预调信号以调幅的方式加载到载波上，生成调幅信号，所述音频功率放大器将调幅信号进行功率放大；所述扬声器阵列将调幅信号转换为声信号。
11.优选地，所述扬声器阵列包括多个扬声器阵列单元。
12.优选地，所述扬声器阵列安装在支架上，所述支架安装在底座上。
13.优选地，所述扬声器阵列在支架上俯仰转动。
14.优选地，所述扬声器阵列采用带宽的电动扬声器，且扬声器阵列采用七扬声器排布。
15.本发明还提供一种利用可听声波的便携生物情绪调控方法，所述方法应用上述中的利用可听声波的便携生物情绪调控装置，所述方法包括如下步骤：
16.步骤s1：将输入信号输入至信号处理模块，信号处理模块将输入信号进行处理，得到预调信号；
17.步骤s2：将预调信号输入至信号调制模块，信号调制模块将输入的预调信号以调幅的方式加载到载波上，生成调幅信号；
18.步骤s3：将调幅信号输入至音频功率放大器，音频功率放大器将调幅信号进行功率放大输入到扬声器阵列；
19.步骤s4：扬声器阵列将已经放大过的调幅信号转换为声信号发射出去。
20.优选地，所述步骤s1中的输入信号为调控生物情绪的信号。
21.优选地，所述步骤s2中将输入信号处理为被载波加载的预调信号。
22.优选地，所述输入信号选择为对生物的情绪产生影响的声音，其频率不限于可听声。
23.优选地，所述输入信号还包括频率低的特殊声波信号。
24.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
25.1、本发明采用声波调控的方法，克服了通常所使用的经颅电调控法调控情绪时需要电极与被调控者接触且被调控者不能活动的缺点，可以利用声波非接触地进行调控；
26.2、本装置采用调制幅度的方法，引入载波对输入信号进行调制，使输入信号加载到载波上进行输出；这一方法可以使本不可听的次声波或超声波的有关特征加载到载波上转换为调幅信号，输出为可听声波，从而实现次声或超声作为输入信号时的情绪调控；
27.3、本装置小巧便携，携带方便，使用场景广泛。
附图说明
28.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
29.图1为本发明一种利用可听声波的便携生物情绪调控装置的信号结构图；
30.图2为本发明一种利用可听声波的便携生物情绪调控装置的结构示意图。
31.其中：
32.底座1扬声器阵列3
33.支架2
具体实施方式
34.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
35.本发明提供一种利用可听声波的便携生物情绪调控装置及方法，利用声波，且不限于可听声、超声波或次声波地，对生物个体进行无接触，无运动状态条件要求的情绪调控，使生物在声波的作用下平静或者兴奋。
36.参照图1，一种利用可听声波的便携生物情绪调控装置，包括信号处理模块、信号调制模块、音频功率放大器和扬声器阵列3。扬声器阵列3由至少两个以上的扬声器阵元排列组成；扬声器阵列3安装在支架2上，支架2可以使扬声器阵列3俯仰转动以控制声波传播的俯仰角度；支架2安装在底座1上，使整个装置可以稳定地站立和放置。扬声器阵列3连接到音频功率放大器，再连接到信号调制模块和信号处理模块，实现扬声器播放经幅度调制并放大的可听声信号。
37.将用于调控生物情绪的信号输入至信号处理模块，信号处理模块将输入信号进行处理，处理为可被载波加载的预调信号；信号调制模块将输入的预调信号以调幅的方式加载到载波上，生成调幅信号，并将其输入到音频功率放大器；音频功率放大器将调幅信号进行功率放大输入到扬声器阵列3；最后扬声器阵列3将已经放大过的调幅信号转换为声信号发射出去。
38.输入信号选择为可以对生物的情绪产生影响的声音，其频率不限于可听声。扬声器采用带宽的电动扬声器，且扬声器阵列3采用七扬声器排布。
39.参照图2，以7个扬声器为例，该装置结构由底座1、支架2、和扬声器构成，图中为扬声器旋转排列的阵列，支架2可以实现扬声器阵列3的俯仰转动，以调节扬声器阵列3的俯仰角度。在用于生物情绪调控的实际使用中，该装置可以放入生物的培养房或笼子中，播放所需信号进行生物的平静或兴奋等情绪的调控。
40.实际使用中，可将某种较低频率的特殊声波信号，经过信号处理模块处理，输入至信号调制模块，加载到较高频率的载波上形成调幅信号，经功率放大器和扬声器输出为可听的声信号，该可听声信号加载了特殊声波信号的相关信息，通过生物听觉器官和大脑解调，能够调控生物的情绪。
41.本发明采用声波调控的方法，克服了通常所使用的经颅电调控法调控情绪时需要
电极与被调控者接触且被调控者不能活动的缺点，可以利用声波非接触地进行调控；本装置采用调制幅度的方法，引入载波对输入信号进行调制，使输入信号加载到载波上进行输出；这一方法可以使本不可听的次声波或超声波的有关特征加载到载波上转换为调幅信号，输出为可听声波，从而实现次声或超声作为输入信号时的情绪调控；本装置小巧便携，携带方便，使用场景广泛。
42.本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
43.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。