JPS63175898A - 呼気流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は発声発語に伴う呼気流の発生を検出する装置に
関するもので、音声認識、あるいは言語障害者の発声訓
練等に利用できるものである。

従来の技術 従来、発声に伴う呼気流の強さを検出する方法としては
、熱線式流量計、コンデンサ型呼気流検出器等が実験的
に使用されている。

発明が解決しようとする問題点 破裂音、摩擦音等、発声に伴う息の使い方の修得は発声
発語の訓練において重要な要素であるが、熱線式流量計
は高温に熱せられた細い金属線をセンサーとして使用す
るため、回路構成が複雑で高価であり、またセンサーが
呼気中の水蒸気等によシ非常に切れ易く取扱いが不便な
ため、発声訓練等には余り利用されていない。また、気
流の検出にはコンデンサ型呼気流検出器を用いる方法（
特開昭５９−９５０１８号公報）もあるが一般にコンデ
ンサ型呼気流検出器は、振動膜の特性により温度や湿度
による伸び縮みが起こり、これに起因する信号のドリフ
トが起こり易い（第３図）。本発明に上記欠点に鑑み、
小型かつ安価で取り扱いが容易な呼気流検出装置を提供
することを目的としている。

問題点を解決するための手段 発声時の呼気流を検出するコンデンサ型呼気流検出器と
、インピーダンス変換回路と、このインピーダンス変換
回路の出力全入力とする周波数特性可変フィルター回路
と、呼気流に含まれる音声を検出する音声検出回路とを
備え、音声検出回路の出力に応じて周波数可変フィルタ
ー回路の特性を変更させるよう構成する。

作用 発声時の呼気流はコンデンサ型呼気流検出器により検出
され、インピーダンス変換回路により低インピーダンス
の電気信号に変換される。この信号は呼気流によるＤＣ
成分と、音声によるＡＣ成分が重畳したものであるから
、音声検出回路によシ音声信号のみを検出し、音声の有
無により、無音時には周波数可変フィルター回路の特性
を低周波数減衰型に設定し、ドリフトラ低減させる。ま
た、有音時には特性をＤＣまでのばし、呼気流の変化を
忠実に検出することができる。

実施例 第１図は本発明の呼気流検出装置の一実施例を示すブロ
ック図である。第１図において、１は発声に伴う呼気流
を検出するコンデンサ型呼気流検出器であり、例えばエ
レクトレットコンデンサマイクロホンを利用できる。２
は高入力インピーダンスのインピーダンス変換回路で、
例えばＦＩＴ回路で容易に構成される。３は外部からの
信号により周波数特性を変更できる周波数特性可変フィ
ルター回路で、抵抗、コンデンサ、特性切換のためのス
イッチ回路等で容易に構成できる。４はコンデンサ型呼
気流検出器１の出力に含まれる音声成分を検出するため
の音声検出回路で、音声の有無を検出し周波数特性可変
フィルター回路３の特性を変化させる回路であシ、高域
通過型フィルター、整流積分回路、比較回路等で構成さ
れる。

発声に伴う呼気流は一種の空気の流れであるため、音声
信号（一般には８０庵〜１０　ｋ）ｈ　）と異なり、周
波数的にはＤＣから数円の非常に低い周波数の信号であ
る。このため呼気流をエレクトレットコンデンサマイク
ロホンのようなコンデンサ型呼気流検出器１で検出した
場合、エレクトレットコンデンサマイクロホンの出力イ
ンピーダンスが２０〜３０ＰＦ　と非常に高くしかも容
量性のため、ＤＣ近辺まで減衰を少なく検出するために
はコンデンサ型呼気流検出器１の出力を１ｏ　Ω以上の
高い入力インピーダンスを持つインピーダンス変換回路
２で受けなければならない。第２図は第１図におけるコ
ンデンサ型呼気流検出器１とインピーダンス変換回路２
０回路図である。インピーダンス変換回路２は回路素子
としてＦＩＴで構成されておりエレクトレットコンデン
サマイクロホンを用いたコンデンサ型呼気流検出器１の
出力をＩ）Ｃ近辺まで減衰が少なく検出できる。

ただし、このような入力インピーダンスが高い回路は回
路からの漏れ電流や温度変化の影響を受は易く、また、
エレクトレットコンデンサマイクロホンの振動膜も感度
を上げるため非常に薄くしてあり、そのため、温度や呼
気中に含まれる湿気の影響を受けて、たわみが発生した
りして第３図に示すように基準線のドリフトが起き易い
。

このため、本発明の呼気流検出装置ではインピーダンス
変換回路２の出力を音声検出回路４に入力し、音声の有
無を判定し、音声が存在しない場合（無音）の場合は周
波数特性可変フィルター回路３の低域をカプトして基準
線のドリフトが起きるのを防止し、音声が存在している
場合は周波数特注可変フィルター回路３の周波数特性ｆ
：ＤＣ近辺まで延ばすように特性を切り換えることによ
り、数十秒も持続するような呼気Ｎｆも検出することが
でき、かつ基準線のドリフトのない呼気流検出装置を実
現している。

第４図は周波数特性可変フィルター回路３の回路例を示
している。フィルター回路はコンデンサ３１と抵抗３２
を用いた高域通過型フィルター構成であり、コンデンサ
３１と並列にアナログスイッチ３３が入っている。アナ
ログスイッチ３３がオフの場合、等制約にＯＲを用いた
上記高域通過型フィルターとなり、ＤＣ成分がカットさ
れアナログスイッチ３３がオンの時、コンデンサ３１は
短絡され、周波数特性はＤＣまでのびる。第５図に周波
数特性を示す。

第６図は本実施例の音声検出回路４の回路例である。コ
ンデンサ型呼気流検出器１の出力には呼気流成分ととも
に音声信号も含まれているので、高域通過型フィルター
４１で音声成分を取り出し、整流積分回路４２で音声パ
ワーを検出する。有音・無音の判別は比較回路４３で音
声パワーが一定の閾匝ヲ越えるかどうかで判別する。音
声パワーが閾値よりも小ならば無音と判定し、第４図の
アナログスイッチ３３を開き、周波数特性可変フィルタ
ー回路３の周波数特性を第５図Ｂのように設定し、ＤＣ
から１０比の周波数帯はカットされるため、第７図に示
すように無音状態での基準線のドリフトはない。

一方、音声パワーが一定の閾値を越えて有音と判定され
ると、アナログスイッチ３３を閉じ周波数特性可変フィ
ルター回路３の周波数特性は第５図人のようになり、Ｄ
Ｃ近辺までフラットとなり、持続的な呼気流の検出も可
能となる。

発明の効果 本発明によれば、呼気流を検出するコンデンサ型呼気流
検出器と、インピーダンス変換回路と、このインピーダ
ンス変換回路の出力を入力とする周波数特性可変フィル
ター回路と、前記インピーダンス変換回路の出力から音
声成分を検出し音声の有無を判定し前記周波数特性可変
フィルター回路の周波数特性を変更するだめの信号を出
力する音声検出回路を設けることにより、無音時の基準
線のドリフトを防止することができ、かつ有音時にはＤ
Ｃ近辺まで呼気流の検出ができ、従来の熱線式流量計を
用いるよりも、小型かつ安価で取扱いの容易な呼気流検
出装置を提供することができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による呼気流検出装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は本発明の一実施例における呼気流
検出のためのエレクトレットコンデンサマイクロホンと
インピーダンス変換回路の構成を説明するための回路図
、第３図は基準線のドリフトの様子を説明するだめの説
明図、第４図は本発明の一実施例における周波数特注可
変フィルター回路の構成を説明するための回路図、第５
図は周波数特注可変フィルター回路の周波数特性図、第
６図は本発明の一実施例における音声検出回路の構成を
説明するための回路図、第７図は本発明の詳細な説明す
るための説明図である。 １・・・・・・コンデンサ型呼気流検出器、２・・・・
・・インピーダンス変換回路、３・・・・・・周波数特
性可変フィルター回路、４・・・・・・音声検出回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 呼気流を検出するコンデンサ型呼気流検出器と、この呼
   気流検出器の出力を入力とするインピーダンス変換回路
   と、呼気流に含まれる音声成分を検出する音声検出回路
   と、前記インピーダンス変換回路の出力を入力とし、前
   記音声検出回路の出力に応じて周波数特性が変更させら
   れる周波数特性可変フィルター回路とを備えたことを特
   徴とする呼気流検出装置。