入采用4*4矩阵键盘。因为系统要求输入参数，因此按键需要包含数值键O?9和小数点。为了进行不同的功能控制，设置三个功能按键，分别用来测量肺活量、环境噪声和发声效率。同时，可以利用键盘实现采样率的调节。此外还设置了两个控制按键:确认键(Enter)来确认参数已输入，回格键(Backspace)用来删除输入数值。液晶显示采用价格相对低廉的字符型液晶LCD1602，用来显示字符和数字。
[0070]单片机软件实现
[0071]系统主要可以实现三方面的功能，分别是测量人体的肺活量，对环境噪声进行检测和测量发声效率，这三项功能分别由三个功能键进行控制。系统由AD转换模块完成信号的模数转换，利用定时器完成信号采样频率的控制，具体的运行流程如下所示:
[0072]主程序
[0073]当单片机上电后，系统会对液晶显示模块进行擦除。然后主程序会循环检验是否有功能键按下。如果没有功能键按下，系统不做任何响应，仍然对按键进行循环检测。如果有功能键按下，则对指定功能进行操作。在整个过程中，经过前端处理的传感器信号都将输入单片机的指定管脚，等待单片机处理。需要注意的是，在主程序中会事先对各种参量进行定义和初始化。以确保后续操作顺利进行，具体的流程图如图4所示。
[0074]功能I
[0075]功能I为测量肺活量，当选择此功能后将会要求输入采样频率f，AD转换模块依据此参数对气流传感器信号进行模数转换，在转换的过程中由定时器进行时间控制，以保证准确的采样率。单片机会将采集到的数字信号换算为呼吸速率V，并依据采样率对此采样间期的气流量I = v/f进行计算。肺活量即为呼气结束前各采样间期气流量的叠加。在此过程中液晶显示屏将会显示实时的肺活量。当呼气停止或出现吸气现象时^〈 = 0，单片机会进行自动识别，并终止信号的采集。此时的肺活量即为总肺活量，将会在单片机屏幕上一直显示，直到启动其他功能。具体的流程图如图5所示:
[0076]功能2
[0077]当功能2键按下时，触发噪声检测功能。在此功能中将会被要求输入采样频率并由定时器进行控制。当采样时刻到达后，将会对麦克风传感器的信号进行采样和AD转换。单片机会将数字信号换算为声级并经过液晶显示屏进行输出。此过程中，液晶显示屏的显示结果将随周围环境噪声的变化而变化，以实现本系统对环境噪声的实时监测。具体流程图如图6所示:
[0078]功能3
[0079]此系统最重要的功能是对发声效率进行测量，并对空气动力学的相关参数进行动态显示。在本系统中，主要利用三种传感器对声门下压P、声门气流V和声级D进行测量，通过单片机对整个过程进行控制。令三种信号分时通过AD转换模块输入到单片机中，此过程受到定时器的控制，以确定其采样频率。接着，通过USART模块将收到的信号传输到PC机上，由PC机完成信号的识别和处理。在整个过程中，由于三种信号采集的间隔极小，采样率又极高，可以认为它们是同时采集的。为了保证不同的信号可以有效的识别，在每次采集前进行了标记。整个过程如图7所示。
[0080]第三、PC机软件实现
[0081 ] 将单片机获得的数据通过单片机PC机交互模块上传到PC机上，主要利用PC机上强大的数据存储和计算功能对数据进行识别和分析。此软件主要基于matlab工具，利用GUI界面加以开发。整个软件界面分为两个部分:参数设置模块和数据处理模块。
[0082]参数设置模块主要包括采集通道，波特率和采集时间三个部分。采集通道为数据传输到PC机上的端口，可以动态的调节和选择，以保证数据的有效传输。波特率决定了数据传输的速度，在PC机上的设置要和单片机中的设定一致。在一般情况下波特率越高，数据的传输速度越快，但是存在数据难以完成AD转换的风险，会增加数据的错误率。所以波特率选择时要综合这两方面因素，此系统的默认值为19200。采集时间决定了一次信号采集的时间长度，时间长度越长，发声的周期越多。周期的过多和过少都会影响到最终的准确率，周期过多会存在非稳态发声的情况，周期过少又容易受到奇异值的影响，所以在本系统中默认采集时间为3s，采集5-10个周期。
[0083]当采集参数设置好后即可以进行采集，PC机将会接收由单片机上传输过来的信号。首先通过标记的数据识别每个采集数据的类型并将其进行准确分类，分类后会动态的将声门下压、声门气流和声级画图显示在左方区域内，作为准确测量和判断的基准。
[0084]数据处理模块主要是对采集到的数据进行特征值判断和识别。首先规定麦克的位置为距离嘴唇30cm处(可以根据实际情况对此参数进行调节)。接着软件会判别口腔内压等于声门下压的时刻并计算此时的声门下压P以及对应的声级SPL。同时，通过声门气流信号计算平均声门气流。在特征参量的求取过程中会同时将特征参量展现在图像中作为准确测量的一种检验方式。在声门下压法求取发声效率的过程中，利用公式Pl = p*v求取空气动力学能量。利用公式P2 = A*10SIV1°*10_12求取发声能量。在获的空气动力学能量和发声能量后，二者相除即得到了发声效率，单位为ppm。同时会利用波流指数法求取发声效率。计算公式为ε = g-k μ其中g即为声级，表征的是声强。而μ = 201og(u/u0),表征的是声门气流强度。其中UO为气流基准强度(10cm3/S)，u为测量到的声门气流。k为常量，一般取值为I。
[0085]对发声效率大小的评估和判断是建立在两种方法测量得到的发声效率的基础之上的。其最终结果将会显示在这两个测量值构成的二维图中，二维图上表征了正常发声、疑似病理发声和病理发声的分布范围，此系统还将测量与计算得到的声门下压、平均声门气流和声级等参数在软件界面上加以动态显示，以综合性的反映整个发声过程。
[0086]本发明还提供了一种声带振动发声效率测量方法，包括以下步骤:
[0087]I)、按照预设频率采集发声者的特征信号，所述特征信号包括声门下压、声门气流和声级；所述步骤I)中利用气压传感器、气流传感器以及麦克分别采集声门下压、声门气流以及声级。
[0088]具体的，发声采用交替发清辅音与元音的方式进行特征信号参数采集。将气压传感器放入口腔测量口腔内压，利用气流传感器测量口腔气流，将麦克风固定在指定位置测量发声的声级，并由此计算发声时的声功率。将传感器放置完成后，令受试者交替发清辅音/p/与元音/a/。这三种传感器协同采集发声时的特征信号，实现多路信号的同步采集。
[0089]2)、对采集到的特征信号进行预处理；
[0090]3)、将经过预处理后的特征信号传输到处理模块；
[0091]4)、处理模块接收特征信号，通过声门下压法和波流指数法分别对特征信号进行计算，获得两种算法下的发声效率，并以声门下压法测量结果为横坐标，以波流指数法测量结果为纵坐标建立声带振动发声效率坐标图。
[0092]所述步骤4)包括以下步骤:
[0093]4.1)利用公式pi = p*v求取空气动力学能量，其中P为声门下压，V为声门气流；利用公式p2 = A*10SI