一種測量助聽器反饋路徑的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種測量助聽器反饋路徑的方法，其包括如下測量步驟：步驟1：產(chǎn)生測試信號(hào)，該測試信號(hào)能被提取線性分量和非線性分量，以反饋路徑的完整信息；步驟2：向受話器輸出測試信號(hào)，該測試信號(hào)經(jīng)由受話器和反饋路徑到達(dá)麥克風(fēng)；步驟3：獲得麥克風(fēng)輸出的信號(hào)；對(duì)麥克風(fēng)輸出的信號(hào)分別進(jìn)行非線性分量提取和線性分量提??；步驟4：判斷麥克風(fēng)輸出的信號(hào)是否完整，如果信號(hào)不完整，則對(duì)該信號(hào)發(fā)生參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，然后請(qǐng)求再次產(chǎn)生測試信號(hào)，重復(fù)步驟1-步驟3，直到判斷麥克風(fēng)輸出的信號(hào)是完整的；步驟5：計(jì)算反饋路徑，并輸出結(jié)果。
【專利說明】一種測量助聽器反饋路徑的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于在助聽器中測量反饋路徑的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 助聽器是幫助聽力有損人群恢復(fù)聽力的一種電子醫(yī)療器件。助聽器的基本功能 是根據(jù)聽力損失提高增益。然而由于從受話器到麥克風(fēng)的反饋路徑的存在，使得助聽器提 供的增益在超過一定的范圍后出現(xiàn)嘯叫等不穩(wěn)定狀態(tài)，從而導(dǎo)致驗(yàn)配范圍縮小，無法使用。 因此，助聽器在機(jī)械和電聲設(shè)計(jì)過程中需要測量反饋路徑，檢驗(yàn)機(jī)械和電聲設(shè)計(jì)是否達(dá)到 標(biāo)準(zhǔn)。此外，測量的反饋路徑可以用來提取反饋路徑模型和特征，在助聽器反饋抑制和反 饋消除算法中使用（參見文章 Feedback cancellation improvements，US 6,498, 858B2， Dec. 24, 2002.)，進(jìn)一步提高助聽器的可使用增益。
[0003] 助聽器的反饋路徑包括以下幾個(gè)部分：數(shù)模轉(zhuǎn)換（DA)、受話器（receiver)、聲學(xué) 反饋路徑、麥克風(fēng)（microphone)、模數(shù)轉(zhuǎn)換（AD)等部分。有的助聽器中還有除AD以外的專 門去除直流分量的算法，也包含在反饋路徑中。反饋路徑的測量，通常采用的辦法是斷開前 向通路，如圖1所示。
[0004] 受話器發(fā)出一定的測試信號(hào)，通過麥克風(fēng)接收反饋信號(hào)，然后估計(jì)出傳輸函數(shù)。理 論上，任何寬帶信號(hào)都可以完成反饋路徑傳輸函數(shù)的估計(jì)。然而由于以下幾個(gè)原因，我們需 要對(duì)測量方法提出較高的要求：
[0005] 1.外界環(huán)境干擾總是存在的，測量方法需要有一定抗干擾的能力；
[0006] 2.我們經(jīng)常需要測量實(shí)際生活環(huán)境下的反饋路徑，這時(shí)候外界的干擾是隨機(jī)、動(dòng) 態(tài)和復(fù)雜的。需要測量方法對(duì)非穩(wěn)態(tài)噪聲干擾穩(wěn)??；
[0007] 3.反饋路徑的測量精度要求是很高的，不僅需要幅度信息，而且需要相位信息，對(duì) 測量誤差的控制要求也很高。
[0008] 由于上述原因，反饋路徑的測量方法在保證精度的情況下必須能夠抵抗外界環(huán)境 和突發(fā)非穩(wěn)態(tài)噪聲的影響。目前，通常采用的辦法是發(fā)出具有干擾能力的一些信號(hào)，比如 MLS (maximum-length-sequence)信號(hào)，通過持續(xù)較長時(shí)間并且維持在高輸出聲壓級(jí)的方法 來提高信噪比，從而達(dá)到需要的測量精度。在為佩戴者做測量的時(shí)候，這種方法會(huì)引起很大 的不適。為了減小輸出聲壓級(jí)、縮短持續(xù)時(shí)間，自動(dòng)調(diào)節(jié)聲壓級(jí)的測量辦法被開始使用（參 見文章Hearing instrument with improved initialization of parameters of digital feedback suppression circuitry, Us 8, 243, 939B2, Aug. 14,2012.)〇
[0009]目前反饋路徑的測量都是基于反饋路徑是線性的這一假設(shè)，主要專注于如何在滿 足信噪比的條件下縮短測量時(shí)間和減小聲壓級(jí)，卻沒有考慮到電聲元器件（受話器、麥克 風(fēng)）在高聲壓級(jí)下必然會(huì)出現(xiàn)的非線性失真，從而給測量帶來的如下問題：
[0010] 1.奇次的非線性失真會(huì)引入系統(tǒng)誤差，使得估計(jì)的反饋路徑線性部分偏離實(shí)際反 饋路徑的線性部分；
[0011] 2.無法判斷非線性失真的程度，因此也無法知道是否需要在反饋抑制/消除算法 中增加非線性濾波器以提高性能，也不知道該如何設(shè)計(jì)非線性濾波器。這在大功率助聽器 中是一個(gè)比較嚴(yán)重的問題。
[0012] 常用的MLS信號(hào)盡管對(duì)外界噪聲非常穩(wěn)健，卻對(duì)非線性失真異常敏感。在其他聲 學(xué)測量系統(tǒng)中常用的掃頻信號(hào)（swe印sine，也叫chirp)，雖然可以區(qū)分非線性失真，但是 對(duì)外界噪聲非常敏感，所以在實(shí)際生活環(huán)境中無法用于測量反饋路徑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 因此，針對(duì)上述的問題，本發(fā)明提出一種測量助聽器反饋路徑的方法，采用周期性 隨機(jī)相位多重正弦波PRPM(Periodic Random-Phase Multisine，周期性隨機(jī)相位多重正弦 波）信號(hào)測量反饋路徑。通過對(duì)PRPM信號(hào)發(fā)生的控制，不但具有MLS對(duì)外界噪聲穩(wěn)健的優(yōu) 點(diǎn)，而且能夠無偏的估計(jì)線性部分，并且能夠分析各種非線性失真的大小，從而解決現(xiàn)有技 術(shù)之不足。
[0014] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種測量助聽器反饋路徑 的方法，包括如下測量步驟：
[0015] 步驟1 :產(chǎn)生測試信號(hào)，該測試信號(hào)能被提取線性分量和非線性分量，以反饋路徑 的完整信息；
[0016] 步驟2 :向受話器輸出測試信號(hào)，該測試信號(hào)經(jīng)由受話器和反饋路徑到達(dá)麥克風(fēng)；
[0017] 步驟3 :獲得麥克風(fēng)輸出的信號(hào)；對(duì)麥克風(fēng)輸出的信號(hào)分別進(jìn)行非線性分量提取 和線性分量提取；
[0018] 步驟4:判斷麥克風(fēng)輸出的信號(hào)是否完整，如果信號(hào)不完整，則對(duì)該信號(hào)發(fā)生參數(shù) 進(jìn)行調(diào)整，然后請(qǐng)求再次產(chǎn)生測試信號(hào)，重復(fù)步驟1-步驟3,直到判斷麥克風(fēng)輸出的信號(hào)是 完整的；
[0019] 步驟5 :計(jì)算反饋路徑，并輸出結(jié)果。其中，反饋路徑計(jì)算是現(xiàn)有技術(shù)，不是本發(fā)明 的重點(diǎn)，因此這里不再贅述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可參閱相關(guān)資料來獲得相應(yīng)計(jì)算方法。
[0020] 進(jìn)一步的，作為一種可行的方案，該測試信號(hào)可以是PRPM(Peri 〇dic Random-Phase Multisine，周期性隨機(jī)相位多重正弦波）信號(hào)，也可以是重復(fù)多次的chirp 信號(hào)（線性調(diào)頻信號(hào)）。
[0021] 具體的，步驟1產(chǎn)生測試信號(hào)的過程如下：PRPM信號(hào)是通過重復(fù)發(fā)送產(chǎn)生的RPM 信號(hào)u(t)得到的，一共發(fā)送P個(gè)周期；其中，RPM(Random-Phase Multisine，隨機(jī)相位多重 正弦波）信號(hào)表不為：

【權(quán)利要求】
1. 一種測量助聽器反饋路徑的方法，包括如下測量步驟： 步驟1 :產(chǎn)生測試信號(hào)，該測試信號(hào)能被提取線性分量和非線性分量，以反饋路徑的完 整信息； 步驟2 :向受話器輸出測試信號(hào)，該測試信號(hào)經(jīng)由受話器和反饋路徑到達(dá)麥克風(fēng)； 步驟3 :獲得麥克風(fēng)輸出的信號(hào)；對(duì)麥克風(fēng)輸出的信號(hào)分別進(jìn)行非線性分量提取和線 性分量提?。? 步驟4 :判斷麥克風(fēng)輸出的信號(hào)是否完整，如果信號(hào)不完整，則對(duì)該信號(hào)發(fā)生參數(shù)進(jìn)行 調(diào)整，然后請(qǐng)求再次產(chǎn)生測試信號(hào)，重復(fù)步驟1-步驟3,直到判斷麥克風(fēng)輸出的信號(hào)是完整 的； 步驟5 :計(jì)算反饋路徑，并輸出結(jié)果。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量助聽器反饋路徑的方法，其特征在于：所述測試信號(hào)是 PRPM信號(hào)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的測量助聽器反饋路徑的方法，其特征在于：步驟1產(chǎn)生測試 信號(hào)的過程如下：PRPM信號(hào)是通過重復(fù)發(fā)送產(chǎn)生的RPM信號(hào)u(t)得到的，一共發(fā)送P個(gè)周 期；其中，RPM信號(hào)表示為：
其中f〇為第一諧波，由離散傅立葉變換DFT的分辨率決定，F(xiàn)是諧波數(shù)，Uk是事先確定 的諧波幅度，Vfc是在[0,2π)內(nèi)均勻分布的隨機(jī)相位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量助聽器反饋路徑的方法，其特征在于：步驟5計(jì)算反饋 路徑中，具體包括如下過程：對(duì)于每個(gè)u(t)，麥克風(fēng)接收到信號(hào)y(t)，反饋路徑的頻響函數(shù) 由以下公式計(jì)算出來：
其中Cok = 2πkf(i ;G(J_c〇k)中包含了反饋路徑的3個(gè)分量：線性分量、隨機(jī)非線性和外 界噪聲分量、以及系統(tǒng)性的非線性分量；上述分量的計(jì)算方法如下： 線性分量通過對(duì)全部信號(hào)周期的G(jc〇k)做平均得出； 隨機(jī)非線性和外界噪聲分量通過計(jì)算P個(gè)周期內(nèi)G(jc〇k)的方差得出； 系統(tǒng)性的非線性分量的測量通過只發(fā)送u(t)中奇次諧波分量（k為奇數(shù)）的方法得 出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量助聽器反饋路徑的方法，其特征在于：步驟4中，對(duì)信號(hào) 發(fā)生參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，具體包括如下過程： 步驟41 :首先選取一個(gè)較大的信號(hào)幅度Uk，然后分析反饋路徑的3個(gè)分量：線性分量、 隨機(jī)非線性和外界噪聲分量、以及系統(tǒng)性的非線性分量； 步驟42 :減小信號(hào)幅度Uk，重復(fù)步驟41，直至非線性失真低于一定的閾值或者不再減 小，此時(shí)采集的信息已經(jīng)包含了所需的線性和非線性信息，表示該信號(hào)已經(jīng)完整。
【文檔編號(hào)】H04R29/00GK104320750SQ201410685349
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】馬桂林, 梁維謙, 薛行棟, 陳高鋆 申請(qǐng)人:廈門萊亞特醫(yī)療器械有限公司