[精品]耳声发射测量仪校准系统设计

[精品]耳声发射测量仪校准系统 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 耳声发射测量仪校准系统设计 耳声发射测量仪校准系统设计 摘要:耳声发射测量仪测量值的准确与否直接影响听觉疾病的检测和诊断。本文设计并实现一套耳声发射测量仪校准系统。基于PXI总线设备搭建硬件系统;基于LabVIEW语言开发校准软件;对某诊断型耳声发射测量仪进行校准实验。实验结果明，该校准系统能 关键够对耳声发射测量仪进行校准，可用于日常校准工作中。 词:耳声发射测量仪 校准 PXI 中图分类号:TN912.2 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2014)05-0154-02 耳声发射是一种产生于耳蜗，经听骨链及鼓膜传导释放入外耳道的音频能量，在现实生活中主要应用于听觉生理学研究、听觉疾病诊断和新生儿听力筛选等方面[1]。耳声发射可以分为自发性耳声发射(SOAE)和诱发性耳声发射(EOAE)。而诱发性耳声发射根据刺激方式的不同又可分为:瞬态诱发性耳声发射(TEOAE)、畸变产物耳声发射(DPOAE)以及刺激频率耳声发射(SFOAE)[1-3]。由于DPOAE具有检出率高、长期稳定等特点，通常作为检测对象。 耳声发射测量仪是检测耳声发射信号的听力学测听设备，广泛应用于听力普查中。目前，有关部门已具有相应的检测能力，但需要频繁的更换仪器检测其各项参数，费力费时。针对上述问题，本文提出一种自动化程度较高的耳声发射测量仪校准系统。 1 软硬件设计 根据耳声发射测量仪的原理，设计基于DPOAE的校准系统。该系统能够代替人耳接收来自客观测听仪器的声音刺激信号，仿真具有正常功能的受试者产生响应信号，实现整个客观测听仪器的校准。 1.1 硬件设计 1.1.1 NI-PXI设备 校准主要是由PXI设备完成，PXI设备主要分为PXI控制器和声学采集卡。本系统采用NI公司的PXI-8108控制器和PXI-4461数据采集卡，并与PXI总线、CompactPCI总线等设备一起融合在NI公司的PXI-1042Q机箱中。这两个硬件部分详细介绍参考文献[4-6]。 1.1.2 信号生成模块 DPOAE信号是连续信号，具有较高的实时性。应用PXI-4461数据采集卡产生高实时性DPOAE信号。 1.1.3 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 声信号接收/发射模块 信号采集模块的前端是声信号接收模块，主要包括接收传声器、前置放大器和适调放大器等。由于需要采集的声信号非常微弱，选择B&K公司具有宽输入信号范围和低噪声等特点的4939传声器作为接收装置。4939传声器为1/4英寸的传声器，提供4,100000Hz的频率范围和28,164dB的动态范围。 声信号被传声器转化为电信号后，为了改善测量性能与可靠性，本校准系统在传声器和测量板卡之间加了一个适调放大器。采用B&K公司的2690型适调放大器，它可以对信号放大、滤波，保证信号在放大的过程中不失真。 信号生成模块的后端是声信号发射模块，主要作用是将电信号转换为声信号，提供给信号输出模块。选用灵敏度高、稳定性好、可靠性高的MP41传声器作为发声装置，MP41传声器是1/4英寸预极化自由场测量传声器，提供50mV/Pa的灵敏度和20Hz,16kHz的频率范围。 1.2 软件设计 软件部分是整个校准系统的核心部分，主要以图形化语言- LabVIEW进行设计。如(图1)所示，软件设计分为三层，这三层及每层的子模块之间是独立的。 1.2.1 底层通用模块 信号采集驱动模块是利用4461数据采集卡对刺激信号进行采集和数据保存。运用LabVIEW语言进行编程对信号进行采集。 信号生成驱动模块是通过软件设置，使PXI 4461采集卡输出DPOAE信号。信号产生的实质是先把波形数据写入缓冲区，根据特定的周期和缓冲区中的数据，输出所需要的电压信号。 其它设备驱动模块主要是对2690型适调放大器的驱动、控制、调节。PXI设备对它的控制方法:启动2690后，为使它只响应远程命令而不接受面板的操作，打开控制模式，设置放大倍数，灵敏度等初始化参数，PXI设备根据需要更改的参数调用内部相应的数来发送指令函数，通过串口对2690发送，同时将2690的响应返回。 1.2.2 功能模块 整机灵敏度标定模块是对传声器的灵敏度进行校准，本文采用声校准器对其灵敏度进行校准。声校准器产生频率为1kHz，声压级为94dB的声信号，校准器通过这个特定的声压信号不断调整传声器的灵敏度，对其灵敏度进行校准。 DPOAE刺激声校准模块中，刺激声信号是2个具有一定频率比和强度比关系的初始纯音fl和f2，这两个纯音可以是连续的也可以是具有长延时的纯音脉冲。 更多专业、稀缺文档请访问——搜索此文档，访问上传用户主页～ 国标中对DPOAE刺激声信号的校准主要是对信号的频率和强度进行校准，这两个信号在时域是混叠的，在频域却是分离的，利用滤波器将这两个信号在频域中分离[7]。 结合信号fl和f2之间的频率关系，选用带通滤波器。即先利用LabVIEW中“单频测量”控件，对幅值最大的f1的参数进行校准，再根据f1参数校准的结果及fl和f2之间的频率关系，确定带通滤波器的上下限，从而对f2的参数进行校准。 2 实验 为了耳声发射测量仪校准系统的有效性和可靠性，本文选用丹麦Madsen公司的Capella耳声发射测 实验中测量仪发出的DPOAE刺激量仪作为测试对象进行实验。 声的主频率点是在0.5,8kHz的频率范围内取得的。各频率点分别在有效声压级50dB，60dB，70dB和80dB的DPOAE刺激声信号做实验，实验结果如表1所示。 实验结果表明，该校准系统的测量结果相近，具有良好的一致性。 3 结语 根据耳声发射测量仪的工作原理，设计并实现了一套耳声发射测量仪校准系统。该系统可以实现对整个系统量值的监测，保证耳声发射测量仪检测结果的准确性和有效性。 参考文献 [1]杨福生，郑玲.耳声发射及其测量[J].现代科学仪器，1996(1):36-38. [2]叶万兴，叶大田，曹宇.自适应信号增强在瞬态诱发耳声发射信号检测中的应用[J].声学学报，2003，28(3):248-254. [3]张琳琳.瞬态诱发耳声发射信号处理[D].广西大学，2005. [4]郑对元.精通LabVIEW虚拟仪器程序设计[M].清华大学出版社，2012. [5]岂兴明，田京京，夏宁.LabVIEW入门与实战开发100例[M].电子工业出版社，2011. [6]屈尔庆.基于LabVIEW的信号发生器的设计[J].现代电子技术，2010，33(11):106-107. [7]Zheng Q Y，Johnson K R， Erway L C.Assessment of hearing in 80 inbred strains of mice by ABR threshold analyses[J]. Hearing research，1999，130(1): 94-107.