一种基于柔性压力传感器的语音采集系统

1.本实用新型属于语音采集技术领域，具体涉及一种基于柔性压力传感器的语音采集系统。


背景技术：

2.由于语音采集往往受到来自环境或是其他说话人的噪声干扰，抗噪声的语音识别方法已经被深入研究了三十多年，并产生了深远影响。
3.发明人发现，语音识别或者说话人识别应用通常是通过开放式麦克风采集语音数据的，然而这存在严重的安全隐患。例如，开放式的麦克风在采集语音时容易被旁边的不法分子录音或窃听。这些攻击者可以通过重放、语音合成和语音转换攻击语音识别或者说话人识别系统，从而威胁用户的安全。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决上述问题，提出了一种基于柔性压力传感器的语音采集系统，本实用新型针对语音识别中的噪声干扰问题和基于开放式麦克风的语音识别存在安全隐患的问题，利用具有高灵敏、快速响应且轻薄可拉伸的柔性压力传感器，设计并搭建了一个基于柔性压力传感器的抗噪声语音采集和传输的硬件平台。
5.根据一些实施例，本实用新型提供了一种基于柔性压力传感器的语音采集系统，采用如下技术方案：
6.一种基于柔性压力传感器的语音采集系统，包括：
7.语音采集模块，包括柔性压力传感器和与所述柔性压力传感器连接的放大滤波电路；
8.数模转换电路，与所述放大滤波电路连接；
9.串口传输电路，通过单片机与所述数模转换电路连接。
10.进一步的，所述柔性压力传感器包括上层和下层，上层包括压电薄膜以及在所述压电薄膜上丝印的银浆电极，下层是聚酯基片。
11.进一步的，所述柔性压力传感器为压电薄膜振动传感器。
12.进一步的，所述柔性压力传感器和所述放大滤波电路之间通过抗电磁干扰导线连接。
13.进一步的，放大滤波电路中的管脚1in+与数模转换电路的管脚ioo连接。
14.进一步的，数模转换电路的管脚sda与单片机的管脚p2.3/a11连接，数模转换电路的管脚scl与单片机的管脚p2.2/a10连接，数模转换电路的管脚a0与单片机的管脚p2.1/a9连接。
15.进一步的，所述柔性压力传感器型号为ldt0-028k。
16.进一步的，所述柔性压力传感器用于固定在音响上。
17.进一步的，所述柔性压力传感器用于固定在发音人员的喉部。
18.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
19.本实用新型针对语音识别中的噪声干扰问题和基于开放式麦克风的语音识别存在安全隐患的问题，在语音采集模块中设置柔性压力传感器和放大滤波电路，采集语音时，可以将柔性压力传感器贴服在人体喉部或音响上，可以利用柔性压力传感器的高灵敏、快速响应且轻薄可拉伸的特点进行语音采集，避免了基于开放式麦克风的语音识别存在安全隐患的问题；同时，通过放大滤波电路、数模转换电路和串口传输电路，可以实现对采集语音信号的处理和传输。
附图说明
20.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
21.图1是本实用新型实施例1的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例1的电路连接图。
具体实施方式：
23.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
24.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
25.实施例1：
26.如图1所示，本实施例提供了一种基于柔性压力传感器的语音采集系统，包括接触式语音采集模块和数据转换与传输模块，其中，语音采集模块，包括柔性压力传感器抗电磁干扰导线和放大滤波电路，所述放大滤波电路与所述柔性压力传感器连接，所述柔性压力传感器和所述放大滤波电路之间通过所述抗电磁干扰导线连接；所述数据转换与传输模块包括10位数模转换电路和串口传输电路；其中，所述数模转换电路与所述放大滤波电路连接；所述串口传输电路通过单片机与所述放大滤波电路连接。
27.具体电路连接如图2所示，其中，single表示柔性压力传感器，u4及其管脚连接的各部件表示放大滤波电路，u2及其管脚连接的各部件表示数模转换电路，u3及其管脚连接的各部件表示串口传输电路，u3是ch340串口驱动芯片；u1表示单片机部分；usb1用于在电路中实现和单片机的串口通信功能；具体的，所述大滤波电路中的管脚2in+连接外部压力传感器的信号输出端口；放大滤波电路中的管脚1in+与数模转换电路的管脚ioo连接；数模转换电路的管脚sda与单片机的管脚p2.3/a11连接，数模转换电路的管脚scl与单片机的管脚p2.2/a10连接，数模转换电路的管脚a0与单片机的管脚p2.1/a9连接。
28.柔性压力传感器贴附在播放录音的音响上采集声音振动，可以通过胶粘接等方式贴附在音响的发音部位；本实施例中，所使用的的柔性压力传感器可以是型号为ldt0-028k的高灵敏度pvdf压电薄膜振动传感器；pvdf压电薄膜振动传感器的尺寸大小可以为25mm*13.5mm，工作温度可以为0～85℃。
29.柔性压力传感器可以用于接触式采集语音数据，首先，由于柔性压力传感器柔性
可拉伸的特点，对于相对不规则的人体皮肤，很好共形并贴合，从而更加灵敏地且不受来自环境和其他说话人的噪声干扰地采集语音；其次，由于柔性压力传感器相对于传统压力传感器具有高灵敏度和快速响应的特点，可以采集类似皮肤振动这种微弱且高频的人体信号；最后，由于柔性压力传感器的材料属于无机薄膜和其微结构的设计，柔性压力传感器通常较为轻薄且重复性好，适合于可穿戴设备和人机交互；例如，《5um超薄的、在语音频率范围内具有5.5vpa-1的高灵敏度的和振动快速响应的柔性压力传感器。
30.具体的，本实施例中的语音采集模块由压电式柔性压力传感器、抗电磁干扰导线和放大滤波电路组成，通过将贴片状的压电式柔性压力传感器贴附在说话人的喉部或者音响上，随着声音的产生而引起的振动将带动柔性压力传感器振动。在其他实施例中，所述柔性压力传感器的具体结构可以是，上层是在28μm的压电薄膜上丝印银浆电极，下层是0.125mm聚酯基片，电极由两个压接端子引出；当柔性压力传感器在垂直方向受到外力作用偏离中轴线时，薄膜会产生应变因而输出高电压，足以直接触发后续电路，这引起的压电效应会将语音信息以电信号的形式经过抗干扰导线传输到放大滤波电路，处理过后传输到单片机。基于单片机的数据转换与传输模块可以由10位数模转换电路和串口传输电路等组成，不仅可以控制数据采集的频率和方式等，最重要的是接收采集到的信息通过数模转换电路处理为数字信号数据，具体是电压波形的数字信号数据，然后以一定的波特率将这些数据通过串口传输电路传输到计算机进行保存。
31.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。