專利名稱：數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種耳聲導抗檢測系統(tǒng)。特別是涉及一種實現(xiàn)數(shù)字式實時耳聲導抗測量及恒壓聲控功能的數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
耳聲導抗測量技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種中耳功能檢測的客觀方法。其在臨床耳科和聽力學科診斷方面的重要地位已得到臨床醫(yī)生的公認，已成為提高耳疾診斷正確率的一種先進手段。目前臨床所用耳聲導抗測試系統(tǒng)為采用復雜的模擬檢測電路手段實現(xiàn)耳聲導抗測量。本實用新型設計了一種數(shù)字式耳聲導抗測試算法，通過采用數(shù)字信號處理及數(shù)字信號補償算法實現(xiàn)耳聲導抗測量及恒壓聲控功能。外耳道中除鼓膜可以活動外，其余都是不能活動的骨壁，因而外耳道可視作一個密閉的硬壁腔。經(jīng)鼓膜和聽骨鏈傳導的聲能相當于經(jīng)腔四壁洞上薄膜漏去的聲能，洞上薄膜彈性越大，聲能泄漏越多。如果中耳傳音系統(tǒng)的勁度大，傳入的聲能少，則相當于漏去的聲能的等效容積就小，聲導納值就低，反之，若中耳傳音系統(tǒng)的勁度小，傳入的聲能多，則相當于漏去的聲能等效容積就大，聲導納就高。聲波作為力的一種形式到達外耳道后，一定的聲壓作用于鼓膜，中耳系統(tǒng)及內(nèi)耳相應產(chǎn)生運動，在此過程中，來自外耳道內(nèi)空氣粒子壓力的變化至耳蝸內(nèi)發(fā)生的電機械活動的能的傳遞，可通過對鼓膜外側(cè)面的能流進行測量。聲導抗測試就是通過測試聲能在人耳的傳遞狀態(tài)，以實現(xiàn)人耳的功能檢測。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種通過數(shù)字信號處理及數(shù)字信號補償算法實現(xiàn)耳聲導抗測量及恒壓聲控功能，并實現(xiàn)測量過程探測音強度始終保持恒定，以減少耳道不同對測量結(jié)果的影響的數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)。本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)，包括依次串接的探測音D/A轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動電路、揚聲器、人耳、拾音器和A/D轉(zhuǎn)換電路，所述的探測音D/A轉(zhuǎn)換電路的輸入端和A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別對應連接FPGA芯片，所述的 FPGA芯片的輸出端還通過音控D/A轉(zhuǎn)換電路連接探測音D/A轉(zhuǎn)換電路，所述的FPGA芯片還連接CPU，所述的CPU連接顯示/外圍接口單元。所述的拾音器通過放大器連接A/D轉(zhuǎn)換電路。所述的FPGA芯片選用印IceqMOcSn芯片，包括有DDS模塊和數(shù)字信號補償算法模塊。本實用新型的數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)，通過采用數(shù)字信號處理及數(shù)字信號補償算法實現(xiàn)耳聲導抗測量及恒壓聲控功能。實現(xiàn)數(shù)字式實時耳聲導抗測量及恒壓聲控功能。使探測量過程中測音強度保持恒定，以減小耳道不同的影響。

[0009]圖1是本實用新型的整體構(gòu)成框圖；圖2是生成頻率為正弦波信號；圖3是探測音頻率設為時的實驗結(jié)果曲線。其中1 =FPGA芯片2 探測音D/A轉(zhuǎn)換電路3:驅(qū)動電路4:揚聲器5:人耳6:拾音器7:放大器8:A/D轉(zhuǎn)換電路9:音控D/A轉(zhuǎn)換電路10 :CPU11:顯示/外圍接ロ單元
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)做出詳 細說明。本實用新型的數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)，采用FPGA構(gòu)建的探測音發(fā)生 器產(chǎn)生ー正弦波，通過匹配電路和換能器為外耳道提供一個低頻探測音。傳導鏈反射回來 的聲能，經(jīng)換能器和匹配電路送入A/D轉(zhuǎn)換器。數(shù)字信號通過本實用新型的耳聲導抗算法 計算出耳聲導抗值，結(jié)果送入內(nèi)存及顯示。測量過程中，通過對輸入到耳道內(nèi)的探測音聲強 進行實時檢測，并將數(shù)字信號補償算法結(jié)果通過負反饋方式反饋給探測音輸出控制電路， 實現(xiàn)數(shù)字式實時耳聲導抗測量及恒壓聲控功能。使探測量過程中測音強度保持恒定，以減 小耳道不同的影響。如圖1所示，本實用新型的數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)，包括依次串接的 探測音D/A轉(zhuǎn)換電路2、驅(qū)動電路3、揚聲器4、人耳5、拾音器6和A/D轉(zhuǎn)換電路8，所述的 探測音D/A轉(zhuǎn)換電路2的輸入端和A/D轉(zhuǎn)換電路8的輸出端分別對應連接FPGA芯片1，所 述的FPGA芯片1的輸出端還通過音控D/A轉(zhuǎn)換電路9連接探測音D/A轉(zhuǎn)換電路2，所述的 FPGA芯片1還連接CPU 10，所述的CPU 10連接顯示/外圍接ロ単元11。所述的拾音器6 還可以通過放大器7連接A/D轉(zhuǎn)換電路8。在本實施例中，所述的FPGA芯片1選用型號為印lc6qM0c8n的芯片，包括有DDS 模塊1-1和數(shù)字信號補償算法模塊1-2。所述的探測音D/A轉(zhuǎn)換電路2選用型號為tlv5623 的芯片；所述的A/D轉(zhuǎn)換電路8選用型號為ads7888的芯片；所述的音控D/A轉(zhuǎn)換電路9選 用型號為max5304的芯片；所述的驅(qū)動電路3選用型號為maX9890的芯片；所述的放大器7 選用型號為max9812的芯片。FPGA設計了直接數(shù)字頻率合成器(DDQ產(chǎn)生多種頻率的探測音。用FPGA實現(xiàn)DDS 調(diào)頻信號電路較采用專用DDS芯片更為靈活，只要改變FPGA中ROM內(nèi)的數(shù)據(jù)和控制參數(shù)， DDS就可以產(chǎn)生任意調(diào)制波形，且分辨率高，具有相當大的靈活性。相比之下，DDS的功能完 全取決于設計需求，可以復雜也可以簡單，而且FPGA芯片還支持在系統(tǒng)現(xiàn)場升級。另外，將 DDS設計嵌入到FPGA芯片所構(gòu)成的系統(tǒng)中，其系統(tǒng)成本并不會増加多少，而購買專用芯片 的價格則是前者的很多倍。所以采用FPGA來設計DDS系統(tǒng)具有很高的性價比。本實用新 型的數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)是利用Quartus II設計的DDS模塊1_1。[0024]數(shù)字信號補償算法是為了減小耳道不同的影響，保證探測音強度在測試過程中保持恒定，并實現(xiàn)耳聲導抗測量及恒壓聲控功能。在本實用新型中，利用帶有參考電壓端D/A芯片特點設計了恒壓聲控電路。探測音D/A轉(zhuǎn)換電路是將DDS的數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成模擬信號。通過探測音D/A轉(zhuǎn)換電路參考電壓的調(diào)整來使得測量過程中保證探測音強度維持恒定。正弦波的幅度可以通過參考電壓的控制實現(xiàn)調(diào)控。用于本實用新型的數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)的數(shù)字信號補償方法，包括有用于調(diào)節(jié)探測音強度的音量控制電壓值S的計算方法，和實際輸出的聲導納值yi的計算方法。所述的用于調(diào)節(jié)探測音強度的音量控制電壓值δ的計算方法包括如下步驟1)計算測試耳與標準耳回波信號差Δ V AV = Vi-Vref其中…為測試耳回波信號；Vref為標準耳參考電壓；2)根據(jù)測試耳與標準耳回波信號差計算音量控制電壓值δ 測試耳回波信號Vi經(jīng)采集處理后，和給定的預設參考電壓做差值計算，其結(jié)果 Δ V乘以一個負系數(shù)K值后加上標準耳參考電壓，即得到音量控制電壓值δ = K Δ V+Vref其中，K= O 1。將δ值反饋給D/A的參考電壓端，實現(xiàn)根據(jù)不同的耳腔容積來調(diào)整正弦波的幅值，即調(diào)節(jié)探測音強度?！?V作為測試耳與標準耳回波信號差，反映了被測耳與標準耳在耳腔測量時所需探測聲能的差異。當一定強度的純音引入剛性壁密閉腔中所產(chǎn)生的聲壓級與腔的容積成反比，若與已知容積的標準腔內(nèi)聲壓級相比，可以推算出該密閉腔的容積，即等效容積。當探測腔小于5ml時，聲導納可以用空氣的等效容積來表示。通過能量的變化，計算出被測耳腔的等效容積變化，進而推算出耳聲導納的變化。所述的實際輸出的聲導納值yi的計算方法包括如下步驟1)根據(jù)測試耳與標準耳回波信號差Δ V設定實際輸出的聲導納值Ji Yi = aA V+b其中a，b為系數(shù)，AV = Vi-Vref, Vi為測試耳回波信號；VMf為標準耳參考電壓；2)確定a，b的值(1)將探頭插入聲導納標稱值為0. 5ml的標準耳后，測量Δ V1 ；(2)將探頭插入聲導納標稱值為V2的標準耳后，測量Δ V2 ；(3)將 Δ V1 和 Δ V2 代入 = a Δ V+b,求解 a，b 值。還包括有用聲導納標稱值為2. Oml的標準耳腔對= aAV+b式的結(jié)果進行驗證若1. 9 < y < 2. 1，滿足精度要求，否則調(diào)整預設的標準耳參考電壓VMf，直至滿足精度要求。如圖2所示，生成頻率為正弦波信號頻率誤差0. 6%符合設計要求；圖3所示是探測音頻率設為2 時的實驗結(jié)果曲線。
權(quán)利要求1.一種數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括依次串接的探測音D/A 轉(zhuǎn)換電路O)、驅(qū)動電路(3)、揚聲器、人耳(5)、拾音器(6)和A/D轉(zhuǎn)換電路(8)，所述的探測音D/A轉(zhuǎn)換電路⑵的輸入端和A/D轉(zhuǎn)換電路⑶的輸出端分別對應連接FPGA芯片(1)，所述的FPGA芯片(1)的輸出端還通過音控D/A轉(zhuǎn)換電路(9)連接探測音D/A轉(zhuǎn)換電路0)，所述的FPGA芯片(1)還連接CPU(IO)，所述的CPU(IO)連接顯示/外圍接口單元 (11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的拾音器(6)通過放大器(7)連接A/D轉(zhuǎn)換電路(8)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的 FPGA芯片(1)選用印IceqMOcSn芯片，包括有DDS模塊(1_1)和數(shù)字信號補償算法模塊 (1-2)。
專利摘要一種數(shù)字式自動聲控耳聲導抗檢測系統(tǒng)，包括依次串接的探測音D/A轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動電路、揚聲器、人耳、拾音器和A/D轉(zhuǎn)換電路，探測音D/A轉(zhuǎn)換電路的輸入端和A/D轉(zhuǎn)換電路的輸出端分別對應連接FPGA芯片，F(xiàn)PGA芯片的輸出端還通過音控D/A轉(zhuǎn)換電路連接探測音D/A轉(zhuǎn)換電路，F(xiàn)PGA芯片還連接CPU，所述的CPU連接顯示/外圍接口單元。拾音器通過放大器連接A/D轉(zhuǎn)換電路。本實用新型通過采用數(shù)字信號處理及數(shù)字信號補償算法實現(xiàn)耳聲導抗測量及恒壓聲控功能。實現(xiàn)數(shù)字式實時耳聲導抗測量及恒壓聲控功能。使探測量過程中測音強度保持恒定，以減小耳道不同的影響。
文檔編號A61B5/12GK202191297SQ20112032160
公開日2012年4月18日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者李川, 李躍杰, 王延群, 王立偉 申請人:中國醫(yī)學科學院生物醫(yī)學工程研究所, 天津邁達醫(yī)學科技有限公司