УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАГРУЗКИ НА ГОЛОСОВОЙ АППАРАТ ЧЕЛОВЕКА

Полезная модель относится к средствам измерения, в частности к устройствам для измерения нагрузки на голосовой аппарат человека в процессе произнесения им звуков.
Известно устройство для измерения нагрузки на голосовой аппарат путем моделирования голосового тракта человека с помощью электрических схем (Van deu Berg. Jw. Sur les theories myo-elastique et neuro-chronaxique de la phonation. - Rev. de Laryng. 1954, v.74. - 494-511).
Оно состоит из генератора электрических колебаний звуковой частоты, к первому полюсу которого подключены восемь катушек индуктивности. Ко вторым выводам первой, третьей, пятой и седьмой катушек подсоединены конденсаторы, вторые выводы которых подключены ко второму полюсу генератора. Катушки индуктивности в этом устройстве моделируют массы воздуха в голосовом тракте человека, а конденсаторы - податливость воздушных объемов. Генератор электрических колебаний звуковой частоты является моделью источника звука - голосовых связок. Напряжение на выходе генератора электрических колебаний звуковой частоты служит аналогом звукового давления у голосовых связок, напряжение на выходе схемы - аналог звукового давления в створе ротового отверстия. Следовательно, отношение первого и второго напряжений является мерой нагрузки на голосовой аппарат человека.
Недостатком указанной схемы является отсутствие в ней элементов, моделирующих свойства помещения, в котором говорит человек. Это обуславливает невозможность моделирования и измерения нагрузки на голосовой аппарат в помещениях с естественной акустикой.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является устройство для измерения нагрузки на голосовой аппарат человека, содержащее генератор электрических колебаний звуковой частоты,
к первому полюсу которого последовательно подключен резистор, в свою очередь к которому подключены последовательно катушки индуктивности, в количестве десяти штук, ко второму выводу первой, третьей, пятой, седьмой и девятой катушки подключены выводы пяти конденсаторов, вторые выводы которых подключены ко второму полюсу генератора электрических колебаний звуковой частоты, к свободному выводу десятой катушки последовательно подключены две катушки индуктивности, одна из которых имеет переменную индуктивность, выводы второй катушки с постоянной индуктивностью являются выходными зажимами схемы, отдельно имеется катушка с переменной индуктивностью, которая может подключаться последовательно в разрыв между любыми десятью последовательными катушками (Н.К.Dunn The calculation of Vowel Resonances, and an Electrical Vocal Tract. - The Journal of the Acoustical Society of America, V.22, 1950, №6. - p.740-751).
Отсутствие в данном устройстве элементов, моделирующих акустические свойства помещения, являются существенным недостатком, не позволяющим использовать его для измерения нагрузки на голосовой аппарат в условиях, близких к реальным.
Перед авторами стояла задача создать устройство, позволяющее измерять нагрузку на голосовой аппарат с учетом акустических свойств помещения, в котором находится говорящий.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения нагрузки на голосовой аппарат человека, содержащем генератор электрических колебаний звуковой частоты, к одному из полюсов которого подключены последовательно соединенные резистор, десять катушек индуктивности, а также катушка с переменной индуктивностью, которая может быть подключена в разрыв между любыми последовательно включенными катушками индуктивности, ко вторым выводам первой, третьей, пятой, седьмой и девятой катушек индуктивности подключены выводы конденсаторов, вторые выводы которых соединены с вторым
полюсом генератора электрических колебаний звуковой частоты, к свободному выводу десятой катушки индуктивности подключены последовательно соединенные катушка с переменной индуктивностью и катушка с постоянной индуктивностью второй вывод которой подсоединен ко второму полюсу генератора электрических колебаний звуковой частоты, к общей точке соединения катушек с переменной и постоянной индуктивностями подключен первый переменный резистор и, второй переменный резистор, второй вывод первого переменного резистора соединен с первичной обмоткой трансформатора, а движок второго переменного резистора соединен с второй первичной обмоткой трансформатора и с первым выводом третьего переменного резистора, движок которого соединен с третьей первичной обмоткой трансформатора и с первым выводом четвертого переменного резистора, движок которого соединен с четвертой первичной обмоткой трансформатора и с первым выводом пятого переменного резистора, движок которого соединен с пятой первичной обмоткой трансформатора и с первым выводом шестого переменного резистора, движок которого соединен с шестой первичной обмоткой трансформатора, причем вторые выводы второго, третьего, четвертого, пятого и шестого резисторов, а также вторые выводы первичных обмоток трансформатора подсоединены ко второму полюсу генератора электрических колебаний звуковой частоты.
На чертеже изображено устройство для измерения нагрузки на голосовой аппарат человека.
Устройство для измерения нагрузки на голосовой аппарат человека содержит генератор электрических колебаний звуковой частоты 1, к одному из полюсов которого подключены последовательно соединенные резистор 2, и десять катушек индуктивности 3-12, катушка с переменной индуктивностью 13, которая может подключаться в разрыв между любыми последовательно включенными катушками индуктивности 3-12, ко вторым выводам первой 3, третьей 5, пятой 7, седьмой 9 и девятой 11 катушек
индуктивности подключены выводы конденсаторов 14, 15, 16, 17, 18, вторые выводы которых соединены со вторым полюсом генератора электрических колебаний звуковой частоты 19, а последовательно с катушками индуктивности 3-12 соединены две катушки, одна с переменной 20, а другая с постоянной 21 индуктивностью, к общей точке соединения которых подключен переменный резистор 22, второй вывод которого соединен с первичной обмоткой 23 трансформатора, а первый вывод соединен также и с первым выводом второго переменного резистора 24, движок которого соединен со второй первичной обмоткой 25 трансформатора и с первым выводом третьего переменного резистора 26, движок которого соединен с третьей первичной обмоткой 27 трансформатора и с первым выводом четвертого переменного резистора 28, движок которого соединен с четвертой первичной обмоткой 29 трансформатора и с первым выводом пятого переменного резистора 30, движок которого соединен с пятой первичной обмоткой 31 трансформатора и с первым выводом шестого переменного резистора 32, движок которого соединен с шестой первичной обмоткой 33 трансформатора, причем вторые выводы второго 24, третьего 26, четвертого 28, пятого 30 и шестого 32 резисторов, а также вторые выводы первичных обмоток 23, 25, 27, 29, 31, 33 трансформатора и катушки с постоянной индуктивностью 21 подсоединены ко второму полюсу генератора электрических колебаний звуковой частоты 19, а трансформатор имеет вторичную измерительную обмотку 34.
Устройство работает следующим образом генератор электрических колебаний звуковой частоты 1 создает между первым выводом катушки индуктивности 3 и вторым полюсом генератора электрических колебаний звуковой частоты 19 переменное напряжение эквивалентное звуковому давлению у голосовых связок, которое проходя последовательно соединенные катушки индуктивности 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 20, а также подключенную в разрыв между любыми из этих катушек катушку индуктивности 13 и параллельно соединенные конденсаторы 14-18, а также
катушку индуктивности 21, поступает на переменный резистор 22, с выхода которого подается на первичную обмотку 23 трансформатора. Параллельно катушке с постоянной индуктивностью 21 подключен переменный резистор 24, с движка которого напряжение поступает на первичную обмотку 25 трансформатора и на резистор 26, с движка которого напряжение поступает на первичную обмотку 27 трансформатора и на резистор 28, с движка которого напряжение поступает на первичную обмотку 29 трансформатора и на резистор 30, с движка которого напряжение поступает на первичную обмотку 31 трансформатора и на резистор 32, с движка которого напряжение поступает на первичную обмотку 33 трансформатора. Резистор 22 моделирует затухание звука в объеме помещения, чем правее находится движок, тем меньшее напряжение поступает на первичную обмотку 23 трансформатора, и тем меньший магнитный поток создается в сердечнике трансформатора, и на вторичной измерительной обмотке трансформатора 34 напряжение пропорционально уменьшается, что соответствует звуковому давлению на различных расстояниях от говорящего. Резисторы 24, 26, 28, 30, 32 моделируют отражение звука первого, второго, третьего, четвертого и пятого порядков от ограждающих поверхностей помещения, отражения шестого и больших порядков несут достаточно малую энергию и их влияние можно не учитывать. Поступающие на первичные обмотки 25, 27, 29, 31, 33 трансформатора с движков переменных резисторов 24, 26, 28, 30, 32 напряжения создают в сердечнике трансформатора магнитные потоки, соответствующие дополнительному звуковому давлению, возникающему в помещении за счет отражений звука от ограждающих поверхностей. Следовательно, на вторичной измерительной обмотке 34 трансформатора напряжение будет пропорционально суммарному звуковому давлению в помещении. Отношение напряжения между первым выводом катушки индуктивности 3 и вторым полюсом генератора электрических колебаний звуковой частоты 19 к напряжению на вторичной измерительной обмотке 34 трансформатора являются мерой нагрузки на голосовой аппарат человека,
при нижнем положении движков резисторов 24, 26, 28, 30, 32 она соответствует нагрузке при произнесении звуков в открытом пространстве, где отсутствуют отражения от ограждающих конструкций помещения, и напряжение на вторичной измерительной обмотке 34 трансформатора вызывается только магнитным потоком первичной обмотки 23 трансформатора, при верхнем положении движков магнитный поток в сердечнике трансформатора создается уже и первичными обмотками 25, 27, 29, 31, 33 трансформатора, что соответствует нагрузке на голосовой аппарат в полностью реверберирующем помещении.
Как можно заметить, изменяя положение движков резисторов 22, 24, 26, 28, 30, 32 можно измерять нагрузку на голосовой аппарат при любых акустических свойствах ограждающих конструкций помещения, от полностью отражающих, до полностью поглощающих.