设计开发 耳声发射测量仪校准系统设计 闰颖陈晓梅 （华北电力大学电气与电子工程学院北京１０２２０６） 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Ｐｘｌ总线设备 搭建硬件系统；基于ＬａｂＶＩＥＷ＇￣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。实验结果表明，该校准系统能够对耳声发射测量仪进行校 准，可用于日常校准工作中。 关键词：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 Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｖａｈ１ｅ ｏｆ ｏｔｏａｃｏｔｌｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉａｇｎｏｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｅａｒｉｎｇ ｄｉｓｅａｓｅ．Ａ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ＯＡＥ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ＰＸＩ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｔｈｅ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｓｔｍｃｔｕｒｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬａｂＶＩＥＷ ｌａｎｇｕａｇｅ．Ｃｈｏｏｓｅ ａ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｔｏ ｖｅｒｉｆｙ ｈｔｅ ｖａｌｉｄｉｔｙ ｏｆｔｈｅ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｃａｌｉｂｒａｔｅ ｈｔｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆｔｈｅ ｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ＰＸＩ 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 １．１硬件设计 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 １．１．１ ＮＩ—ＰＸＩ设备 病诊断和新生儿听力筛选等方面［１１。耳声发射可以分为自发性耳声 校准主要是由ＰＸＩ设备完成，ＰＸＩ设备主要分为ＰＸＩ控制器和声 发射（ｓＯＡＥ）和诱发性耳声发射（ＥＯＡＥ）。而诱发性耳声发射根据刺 学采集卡。本系统采用ＮＩ公司的ＰＸＩ一８１０８控制器和ＰＸＩ－４４６１数据 激方式的不同又可分为：瞬态诱发性耳声发射（ＴＥ０ＡＥ）、畸变产物 采集卡，并与ＰＸＩ总线，ＣｏｍｐａｃｔＰＣＩ总线等设备一起融合在ＮＩ公司 耳声发射（ＤＰＯＡＥ）以及刺激频率耳声发射（ＳＦＯＡＥ）ｔ卜 。由于 的ＰＸＩ－ｌＯ４２Ｑ机箱中。这两个硬件部分详细介绍参考文献［４－６］。 ＤＰＯＡＥ具有检出率高、长期稳定等特点，通常作为检测对象。 １．１．２信号生成模块 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 ＤＰＯＡＥ｛￣号是连续信号，具有较高的实时陛。应用ＰＸＩ－４４６１数 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 据采集卡产生高实时性ＤＰ０ＡＥ信号。 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 １．１．３声信号接收／发射模块 出一种自动化程度较高的耳声发射测量仪校准系统。 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 １软硬件设计 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 根据耳声发射测量仪的原理，设计基于ＤＰＯＡＥ的校准系统。该 作为接收装置。４９３９传声器为１／４英寸的传声器，提供４～ｌＯ００００Ｈｚ 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。 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 图１校准系统软件结构图 作者简介：闰颖，女，１９８８年１月，汉，山西吕梁市，硕士研究生，学生，语音信号处理。 批 ’ｌ 慨 设计开发 表１ ＤＰ０ＡＥ刺激声校准实验 频率（ｋＨｚ） ＤＰＯＡＥ刺激声校准实验 ５Ｏ（ｄＢ） ６ｏ（ｄＢ） ７０（ｄＢ） ８ｏ（ａＢ） ０．５ ４９．８ ５９．８ ７０．１ ７９．９ １ ４９．７ ６０．１ ７０．２ ７９．８ ３ ５０．１ ６０．２ ６９＿８ ７９．７ ４ ５０．１ ６０．１ ６９．７ ７９．６ ６ ４９．７ ６０．０ ６９．９ ８０．２ ８ ４９．８ ５９．８ ７０．１ ８０ 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 ２实验分析 用Ｂ＆Ｋ公司的２６９ｏ￣适调放大器，它可以对信号放大、滤波，保证信 为了证明耳声发射测量仪校准系统的有效性和可靠陛，本文选用 号在放大的过程中不失真。 丹麦Ｍａｄｓｅｎ公司的Ｃａ￣ｍａ耳声发射测量仪作为测试对象进行实验。 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 实验中测量仪发出的ＤＰＯＡＥ刺激声的主频率点是在０．５～ 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 ８ｋＨｚ的频率范围内取得的。各频率点分别在有效声压级５０ｄＢ， 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 ６０ｄＢ，７０ｄＢ和８０ｄＢ的ＤＰＯＡＥ刺激声信号做实验，实验结果如表１ 化自由场测量传声器，提供５０ｍｖ，伊ａ的灵敏度和２０Ｈｚ～１６ｋＨｚ的频 所示。 率范围。 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。 １．２软件设计 软件部分是整个校准系统的核心部分，主要以图形化语言一 ３结语 ＬａｂＶＩＥＷ进行设计。如（图１）所示，软件设计分为三层，这三层及每 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 层的子模块之间是的。 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 １．２．１底层通用模块 声发射测量仪检测结果的准确性和有效性。 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 参考文献 集和数据保存。运用ＬａｂＶＩＥＷ语言进行编程对信号进行采集。 ［１］杨福生。郑玲．耳声发射及其测量［Ｊ］．现代科学仪器．１９９６（１）：３６－ 信号生成驱动模块是通过软件设置，使ＰＸＩ ４４６１采集卡输出 ３８． 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 ［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 定的周期和缓冲区中的数据，输出所需要的电压信号。 检测中的应用［Ｊ］．声学学报，２００３。２８（３）：２４８—２５４． 其它设备驱动模块主要是对２６９０型适调放大器的驱动、控制、 ［３］张琳琳．瞬态诱发耳声发射信号处理［Ｄ］．广西大学．２００５． 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 ［４］郑对元．精通ＬａｂＶＩＥＷ虚拟仪器程序设计［Ｍ］．清华大学出版社。 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 ２Ｏ１ ２． 始化参数，ＰＸ磁 备根据需要更改的参数调用内部相应的函数来发 ［５］岂兴明，田京京，夏宁．ＬａｂＶＩＥＷ入门与实战开发１００例［Ｈ］．电子工 送指令函数，通过串口对２６９０发送，同时将２６９０的响应返回。 业出版社。２０１１． １．２．２功能模块 ［６］屈尔庆．基于ＬａｂＶｌＥＷ的信号发生器的设计［Ｊ］．现代电子技术。 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 ２０１ ０．３３（Ｉ １）：１ Ｏ６—１ Ｏ７． 声校准器对其灵敏度进行校准。声校准器产生频率为ＩｋＨｚ，声压级 ［７］Ｚｈｅｎｇ Ｑ Ｙ，Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｋ Ｒ，Ｅｒｗａｙ Ｌ Ｃ．Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ ｏｆ ｈｅａｒｉｎｇ ｉｎ ８０ 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 ｉｎｂｒｅｄ ｓｔｒａｉｎｓ ｏｆ ｍｉｃｅ ｂｙ ＡＢＲ ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ ａｎａｌｙｓｅｓ［Ｊ］．Ｈｅａｒｉｎｇ 的灵敏度，对其灵敏度进行校准。 ｒｅｓｅａｒｃｈ。１９９９．１３０（１）：９４—１Ｏ７． 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 ，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。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啊。 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ｆｌ的参数进行校准，再 根据ｆｌ参数校准的结果及ｎ和 之间的频率关系，确定带通滤波器的 上下限，从而对 的参数进行校准。
