Устройство для психофизиологических исследований помехоустойчивости человека к воздействию речевых раздражителей Советский патент 1989 года по МПК A61B5/16 

ел

05

СП ГО

И:«)бретенне относится к медицине, а именно к устройствам для определения его психофизиологических характеристик, также может быть )ль;ювано в диагностических це;:ях.

Це.чь изобретенияповышение досто-

верности ре.чу, 1ьтатов исследований путем учета реакции на стереофоническое речевое воздействие и дискретное изменение задержки воспроизведения.

На фиг. 1 представлена функциональ- мая схема устройства для психофизиологических исследований; на фиг. 2 блок опенки речевого темна; на фиг. 3 сдвигаю- nuiH регистр блока оценки речевого темпа.

Устройство содержит лентопротяжный механизм 1, первый акустический датчик (микрофон 2), первый предварительный силитель 3. пе)вый модулятор 4, первый атгенюатор 5, первый усилитель 6 мопиюсти, первый : лектро-акустически и преобразова- re. ib (телефон) 7, магнитную головку 8 за- писи, первый уси:п1те. 1Ь 9 записи, первую магнитную головку К) воспроизведения, первый уси, 1итель 1 1 воспроизведения, маг нит- пук) головку 12 стирания, генератор 13, енератор 14 синусоидального напряжения, б.юк 1 Г) установки 1 ромкости, блок 16 установки .(аде|)жки, | енератор 17 случайных си1 - палов, б.юк 1)S оценки речевого темпа, пер- И)1Й переключатель 19, вторую магнитную юловку 20 воспроизведения, второй уси- лите,1ь21 воспроизведения, второй нереклю- чатель 22, вто)()й модулятор 23, второй агтспюато) 24, второй усилитель 25 мощ- носги, второй улектро-акустический нреоб- разовате, 1ь (телефон) 26, второй акустичес- КИ11 датчик (микрофон) 27, второй предварп- те,1ьный уси. штель 28, второй уси.титель 29 записи.

Ь.юк 18 оценки речевого темна содержит цеп| пз последовательно соединенных генератора 150 тактовых импуль сов, счетчика 31, сдвигающего регистра 32, арифмети- ко-,югического устройства (.Л, 1У) ,33, первый и BTOpoii входы которого подключены соответственно с вы.ходамп счетчика 31 и сдви- | ак)щего регистра 32, цифроанал()гово| о преобразователя (ЦАП) 34 и фильтра 35 нижних частот (ФНЧ). В сосгав блока 18 опенки речевого темна входят также третий 1е)ек, 1ю- чате,1ь , формировате. п 37 импульса, Biii- ход которого связан через 11оследовате,1ьно соединен1П11е :1,; емент ИЛИ 38 и ;|емент ,39 .задержки с н.Х1)ДОМ «(брос счетчика 31, а вход «(, сдви1 аюп1его ре истра 32 П()дк,1ючен к вьгходу формирователя 37 пепо- с|1едствепн(). Второй вход элемента ИЛИ 38 и вход формировате.1я 37 связан1Л с обп1ей тиной соответственно через четвертый п пя тый пе)ек.1ючате,ти 40 и 41, а выход блока 18 оцепки )ечевого темпа соедипен чере.1 iie)e- клк)чате:1ь 156 с выходом ФНЧ 35.

(двигак)пи1Й регистр 32, входяп1ий в состав блока 18 оценки речевого темпа.

содержит четыре цепи, в каждой из которых имеется четыре последовательно соединенных регистра памяти: первая цепь содержит регистры 42-45 памяти, вторая - регистры 46-49 памяти, третья - регистры 50-53 памяти, четвертая регистры 54- 57 памяти. Входы «Сдвиг вправо регистров 42 57 соединены между собой и являются входом «Сдвиг сдвигающего регистра 32. Информационные входы регистров 42, 46, 50 и 54 памяти являются входом сдвигающего регистра 32, а выходы регистров 45, 49, 53 и 57 памяти являются выходами сдвигающего регистра 32.

Устройство работает следующим образом.

Си1 нал от микрофонов 2 и 27 поступает через предварительные усилители 3 и 28 на вход усилителей 9 и 29 записи, нагруженных на двухканальную магнитную головку 8 заппси,и через модуляторы 4 и 23 и аттенюаторы 5 и 24 к усилителям 6 и 25 мощности, к которым подключены телефоны 7 и 26. Осуществляепся двухканальная (стерео- ({)()ническая I запись на .магнитную .1енту голоса испьпуемого. На входы модуляторов 4 и 23 через промежуток времени, обусловленный расстоянием между магнитной головкой 8 записи и магнитными головками 10 и 20 воспроизведения и скоростью движения магнитной ленты, через усилите,1и 11 и 21 воспроизведения и второй переключате.ть 22 подаются сигналы с выходов головок 10 и 20 воспроизведения. Таким образом, устройство поз1и)ляет подавать через телефоны собственный голос испытуемого в момент произ- несення как синхронно, так и с задержкой 0,15...0,3 с и с нревыщением громкости речевого воздействия над громкостью ()лоса испытуемого в нределах 2()...40 дБ.

. oдyлятopы 4 и 23 нод воздействием управляющих сигналов изменяют в процессе исс,1едования уровень выходного сигнала усилителей 6 и 25 мощности. Если на модуляторы 4 и 23 воздействует управляющий сиг на:: с (ч нератора 17 с, 1учайных сигналов, то в результате на телефоны 7 и 26 подается синхро1жая запись собст- веппого го, 1()са испытуемо1 () с задержксзй воспроизведения, усилепие которого изменяется по с лучайному закону в нределах 20...40 дБ. Если же на модуляторы 4 и 23 поступает управ, 1як)щий сигпал с геператора 14 синусоидального напряжения, то усилепие задержанного сигнала изменяется по синусоидальному закону с периодами 3,5 или 10 с (устанавливается по выбору экспериментатора) в |ределах 20...40 дБ. При нодклю чении к модуляторам 4 и 23 блока 18 оценки речевого темна через блок 15 установки громкости усиление задержанного речевого сигнала будет нронорционально изменению речевого темпа (но сравнению с темпом контрольного чтения текста) в пределах 20...40 дБ. Если же блок 18 оценки речевого темна через блок 16 установки задержки

подает управляющий сигнал к лентопротяжному механизму I, то величина задержки будет в ходе исследования меняться обратно пропорционально речевому темпу в пределах 0,15...0,3 с.

Предусмотрено семь основных режимов работы устройства в процессе записи и воспроизведения монофонического сигнала.

1.На телефон подается синхронная .запись собственного голоса испытуемого, превышающая последний по громкости на 20...40 дБ с задержкой воспроизведения на 0,15...0,3 с.

2.На блок 15 установки громкости воздействует сигнал с генератора 17 случайных сигналов. . налогично по п. 1 устанавливается фиксированная величина задержки воспроизведения в пределах 0,15...0,3 с. В результате на телефоны 7 и 26 подается синхронная запись собственного голоса испытуемого с задержкой воспроизведения в указанных пределах и изменяющихся по громкости по случайному закону с превьипением над громкостью голоса испытуемого в пределах 20...40 дБ.

3.На блок 15 установки громкости поступает сигнал с выхода генератора 14 синусоидального напряжения. Частота выходного сигнала устанавливается экспери- .ментаторо.м с помощью переключателя, входящего в состав генератора 14 синусоидального напряжения, с периодом 3,5 и,1и 10 с. Устанавливается фиксированная величина задержки воспроизведения в пределах 0,15... 0,3 с. В результате на телефоны 7 и 26 подается синхронная запись собственного голоса испытуемого с задержкой воспроизведения на 0,15...0,3 с. Усиление задержанного сигнала изменяется по синусоидальному закону с указанным выше периодом и с превы11 ением над громкостью речи испытуемого на 20...40 дБ.

4.На телефоны 7 и 26 подается синхронная запись собственного голоса испытуе- .мого с задержкой, которая изменяется обратно пропорционально речевому темпу в каждый момент времени в пределах 0,15... 0,3 с. Для этого в процессе контрольного чтения оператор фиксирует через 3. .20 с моменты произнесения испытуемым ключевых слов текста. В блоке 18 оценки речевого темпа эти интервалы времени запоминаются. В ходе исследования, когда HCiu iTye- мый читает тот же текст, оператор вновь фиксирует .момент произнесения ключевых слов и вводит эти значения в блок 18 оценки речевого темпа. В этом блоке сравниваются соответствующие вре.менные интервалы, полученные в процессе контрольного чтения УК и при испытании 7 и вычисляется их разница - Т„.

Выходной сигнал блока 18 оценки рече вого темпа, пропорциональный величине Т. поступает на блок 16 установки задержки.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Этот блок управляет блоком 15 ycTanoiiKu

громкости таким образом, что устанавливается задержка воспроизведения в пределах 0,15...0,3 с. Величина задержки обратно пропорциональна речевому темпу и может изменяться в ходе исс.тедованпя.

5. На телефоны 7 и 2Н подается кцср жанный речевой сигна,. ycii.ieHne которого пропорционально изменению речевою темпа в пределах 20...40 дБ. Л,1Я этого ана.логично п. 4 измеряется временной интер ва, 1 Т. Сигнал с выхода блока 18 оценки речевого темпа, пропорциональный 7, поступает на вход блока 15 установки громкости. Этот блок управляет коэффициентом передачи модуляторов 4 и 23. В результате уси,1ение задержанно1Ч) сигнала будет зависеть от речевою темпа.

6.На телефоны 7 и 26 подаются две синхронные записи собственного ro, ioca испытуемого. Каждая из записей превьипает собственный голос на 20...40 дБ с задержкой воспроизведения 0,15...0,3 с. Уровень выходного сигнала в каждом из каналов устанавливается блоком 15 установки громкости независимо для каждой записи в указанных преде,-|ах.

7.На телефоны 7 и 26 подается синхронная запись собственного голоса испытуемого, превькиающая последний по громкости на 20...40 дБ с задержкой воспроизведения на 0,15...0,3 с. При этом воспроизводится только отдельный участок спектра речевого сигнала, который устанавливается экспериментатором в одном из )- щих пределов: 20...4000 Гц, 1...8 или 4...20 кГц и может изменяться в ходе ис с, 1едоваиия.

Режимы раб(.)ты пред, 1агаемого уст)()йст- ва при записи и воспроизведении стерео фонического сигнала определяются по.юже- нием nepBOi o и второго ||ереключате, 1ей 19 и 22. В табл. 1 и 2 приведены по.ю жения первого и второго 11ерек,1ючате. 1ей И) и 22 и приняты следующие сокращения: 11, П2номера по, 1ожений первого и

второго переключателей 19 и 22; ПК правый канал; ЛК - левый кана,т: ;/| сигна.1 с выхода первой головки К) воспроизве.че- ПИЯ, задержка воспроизведения этого сигнала 0,,3 с; U-2 сигнал с вьгхо.1а второй головки 20 воспроизведения, задержка воспроизведения этого сигнала 0, 0,3 с; (У,, - с,пучайный сигнал, осу тест- в, 1яющий изменение громкости по с, 1учай- ному закону с превышением над громкостьк голоса испытуемого в пределах 20...40 дБ: L i - сигнал с выхода генератора 14 синусоидального напряжения, который осуществ,1яег усиление задержанного речевого сигна,1а по синусоидальному закону с периодом 3,5 и.ти 10 с и с превышением над громкостью речи испытуемого на 20...40 дБ; О OTCN i ствие сигна,1а и, 1и моду,1яции по одномх nt каналов.

Таблица

Т а б л и ц а 2

ПустЬ), например, iieptujiii нереключате.ль 19 установлен в по-ложение 3, а BTopoit к,1к)чате. 11 22 н положение 4. Тогда на нервый н второй те.1ефоны 7 и 2f), которое входят в нравый (ПК) и левый (ЛК) кана.1ы, буду нодаваться си1 на, 1Ы ( и i . (адержанные соответственно на величину /: н /|. При этом только но , 1евому кана.п осунн ствляется изменение громкости но чаГпюму чакону с нрев1)Ннением над костьк) голоса испытуемого в нреде,1а 20...40 дЬ.

(лднествук) д()11(). 1ните.1ьные режимы i)a- бот1)1 устройства. KOTopi ie являются комбинацией основны.х. Так, изменение но. южения с Г) на П нозниик) второго нерек-лючателя 22 нриведет к м1И()венному изменению ne.ni- чины заде|1жки воспроизведения с I на /-.

Генератор 17 с, 1учайных сигна. юв построен на микросхемах по типовой схеме, формирующей псевдослучайную последовательность (). Генератор формирует раз- .личные Н1умонодобные сигналы: Н1ум прибоя, свисл ветра, удары г рома и др. Применение енератора с.лучайных сигналов расннфяет при проведении исследований возможности

пси.хофизиологической нагрузки. Параметры генератора 17 случайных сигналов устанав- .лпваются исследователем в зависимости от поставленной задачи и принятой методикп.

Блок 18 оценки речево1 о типа функционирует следующим образом.

В ироцессе контрольного чтения оператор фиксирует через 3 20 с моменты нроиз- иесения испытуемым ключевых слов текста. В блоке 18 оценки речевого темпа эти иптер- ва.лы времени заноминаются. В ходе исс.ледо- вания испытуемый читает тот же текст, оператор вновь фикси|П ет моменты произнесения к.лючевьгх с.юв и вводит чти значення в блок 18 оценкн речевого темна. В ()м блоке сравниваются соответствующие временные интерваль,, нолученные в процессе контро.льно|-о чтения текста и при танин и вычисляегся их разница.

0

0

5

0

5

0

5

0

5

Генератор 30 тактовых импульсов формирует нря.моугольные импу.льсы, период следования которых равен 1 с. Выход генератора 30 тактовых импульсов связан с входом счетчика 31. Так как число состояний счетчика 31 равно 16, то максималь- интервал времени .между ключевыми словами должен составлять 16 с. Четырех- раз)ядный двоичный код с выходов счетчика 31 поступает на входы .Л4, A.s, Аб, А7 АЛУ 3.3 и входы сдвигающего регистра 32.

( дви| аю1иий регистр 32 может запомнить 8X4 32 4-разрядных двоичных числа. Таким образом, максимальное время чтения контрольного текста равно 32X16 512 с.

Информация с выхода сдвигающего регистра 32 поступает на входы В4. Вт, Вв, В А,ТУ ,33. АЛУ 33 реализует функцию вычи- гания 8 ра.фядного числа В и 8-разрядного числа А. Для исключения кодов на выходе .Л.ТУ 3i, KOTOpi ie соответствуют отри- иательн1 1м числам (нри ), па входы .Л,,...А, и В,,...В, подают коды 000 и 0000 (Ам и В|1 старнпк разряды чисел А и В).

Выходной 4-разрядный код .ЛЛУ 33 (исг1о, 1ьзуют только младшие разряды числа А 1) поступает на вход Ц.АП 34. В| 1ход- ной сигна,: с ПАП 34 поступает на вход ФПЧ 35, построенного по схеме активного Р(--({)и.льтра нижних частот, который ослаб- .ляег высокочастотные составляюн1ие сиг- па.la.

Услановочный вход счетчика 31 связан через м.лемепг 39 задержки и : лемент 11ЛП 38 с перек/1ючаге,лем 40 «Сброс..

Использование элемента 39 задержки .-|яел ocyHiecTBHTb запись информации и.1 счетчика 31 в сдвигающий регистр 32, а затем установить счетчик 31 в исходное состояние. Переключатель 41 соединен через фо 1мирователь 37 импульса с вторым входом э.лемента ИЛП 38, входо.м «Сдвиг сдвигающего регистра 32. Па выходе формирова- леля 37 получают одиночный имну.льс при нажатии переключателя 41.

Пос.ледовательность переключений нри |)аботе с блоком 18 оценки речевого темна с.ледующая:

1.Вык.чючить переключатель 36.

2.В момент начала контрольног о чтения замкнуть переключатель 40.

3.В процессе контрольного чтения фик- спровать через 3...16 с ключевые слова путем нажатия переключателя 41. Общее число ключевых слов должно быть равно 32. время чтения не более 512 с.

При этом в счетчике 31 определяется чис.ло пмнульсов. поступающих с генератора 30 тактовых имну.льсов за интервалы времени между ключевыми словами, а в сдвигающем ре1 истре 32 запоминается состояние счетчика 31 в момент произнесения ключевых с.лов. Таким образом, к концу контрольною чтения в сдви1 ающем регистре 32 хранится информация о длительности 32 интер

валов времени между произнесением испытуемым ключевых слов в процессе контрольного чтения.

4.После окончания контрольного чтения замкнуть переключатель 36.

5.В момент окончания чтения текста при исследовании замкнуть переключатель 40.

6.В процессе исследования, когда испытуемый читает тот же текст, оператор фиксирует моменты произнесения ключевых слов путем нажатия переключателя 41.

В счетчике 31 вновь накапливается число импульсов в каждом интервале между ключевыми словами. Эта информация поступает на вход А АЛУ 33. На вход В АЛУ 33 с выхода сдвигающего регистра 32 поступает код, несущий информацию о длительности интервала времени между ключевыми словами во время контрольного чтения. Таким образом, на входы АЛУ 33 подаются сигналы, несущие информацию о длительности интервалов времени между ключевыми ело- вами в процессе контрольного чтения и в процессе испытания. На выходе АЛУ 33 формируется сигнал, соответствующий разности входных кодов, который преобразуется ЦАП 34 в аналогсшую форму и через ФНЧ 35 поступает на блоки 15 и 16 установки громкости и задержки.

Усилители 6 и 25 мощности содержат регулятор тембра высоких и низких частот и оконечный выходной каскад. С помоп1ью регулятора тембра осуществляется ослабление определенных участков спектра задержанного речевого сигнала.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с известным заключается в расширении возможностей психофизиологического исследования человека. Это достигается за счет стереофонической записи и воспроизведения речевого воздействия, возможности введения uJVMOBoro сигнала и амплитудной модуляции по одному из каналов, установки различной задержки воспроизведения по каналам и мгновенного изменения величины задержки воспроизведения.

Формула и:ю6рстения

Устройство для психофизиологических исследований помехоустойчивости человека к воздействию речевых раздражителей, содержащее лентопротяжный механизм, магнит- ные головки стирания и записи, первую магнитную головку воспроизведения, первый акустический датчик, первый предварительный усилитель, первый усилитель записи, первый усилитель воспроизведения, блок установки задержки, блок установки громкое- ти, блок оценки речевого темпа, первый модулятор, первый аттенюатор, первый усилитель моп|ности, генератор случайных сигналов, генератор сииусоида,1ьного напря1519652

70

5

0

0

Q

5

5

0

5

0 5

генератор и пер- преобразовате,1ь, выходом первого

жения, высокочастотным

вый электроакустический вход которого соединен с усилителя мощности, вход которого соединен с выходом первого аттенюатора, вход которого соединен с выходом первого модулятора, первый вход которого соединен с выходом первого предварительного усилителя и с первым входом первого усилителя записи, выход которого соединен с первым выходом высокочастотного генератора и с выводом магнитной головки записи, второй выход высокочастотного генератора соединен с выводом магнитной головки стирания, вывод первой магнитной головки воспроизведения соединен с входом первого усилителя воспроизведения, выход которого сое динен с вторым входом первого уси,1ителя записи, вывод первого акустического датчика соединен с входом первого предварительного усилителя, второй вход первого модулятора соединен с выходом блока установки громкости, выход блока оценки речевого темпа соединен с в.ходом блока установки громкости и с входом блока установки задержки, выход которого соединен с входом лентопротяжного механизма, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности резуль атов исследований путем учета реакции на стереофоническое речевое воздействие и дискретное изменение задержки воспроизведения, в него введены вторая магнитная головка воспроизведения, второй усилите, 1ь воспроизведения, второй усилите,ть записи, второй акустический датчик, второй предварительный усилите,пь, первый и второй переключатели, второй модулятор, второй аттенюатор, второй усилитель мощности и второй электроакустический преобразователь, вход которого с( динен с выходом второго усилите, 1я мощности, вход которого соединен с выходом вто- рогч) аттенюатора, вход которого соединен с выходом второго модулятора, первый вход которого соединен с выходом второго предварительного усилите,тя и с первым входом второго усилителя записи, второй вход которого соединен с выходом второго уси.чите- ля воспроизведения, вход которого соединен с выводом второй магнитной головки воспроизведения, выход второго усилителя записи соединен с первым выходом высокочастотного генератора, вывод второ1Ч) акустического датчика соединен с входом второго предварительного усилителя, первый и второй входы первого перек,1ючателя соединены соответственно с выходами генератора случайных сигналов и генератора синусоидальных сигналов, первый и второй выходы первого переключателя соединены соответственно с третьим входом первого модулятора и вторым входом второго модулятора, третий вход второго модулятора соединен с выходом блока устаноки громкости, выход первого и второго усилителей воспроизведения соединень соответственно с первым и вторым входом второго переключа-соединены соответственно с первыми входами

теля, первый и второй выходы которого первого и второго модуляторов.

Изобретение относится к медицине, а именно к устройствам для исследования. Цель изобретения - повышение достоверности результатов исследования путем учета реакции на стереофоническое речевое воздействие и скачкообразное изменение задержки воспроизведения. Устройство содержит лентопротяжный механизм 1, первый акустический датчик (микрофон) 2, первый предварительный усилитель 3, первый модулятор 4, первый аттенюатор 5, первый усилитель 6 мощности, первый электроакустический преобразователь (телефон) 7, магнитную головку 8 записи, первый усилитель 9 записи, первую магнитную головку 10 воспроизведения, первый усилитель 11 воспроизведения, магнитную головку 12 стирания, высокочастотный генератор 13, генератор 14 синусоидального напряжения, блок 15 установки громкости, блок 16 установки задержки, генератор 17 случайных сигналов, блок 18 оценки речевого темпа, первый переключатель 19, вторую магнитную головку 20 воспроизведения, второй усилитель 21 воспроизведения, второй переключатель 22, второй модулятор 23, второй аттенюатор 24, второй усилитель 25 мощности, второй электроакустический преобразователь (телефон) 26, второй акустический датчик (микрофон) 27, второй предварительный усилитель 28, второй усилитель записи 29. 3 ил., 2 табл.

J7/

J)2

J)3

Q1

Q2