二 项目研究内容(目前研究的现状、主要研究内容,重点和难点及可能的创新点,研究思路和方法等)
助听器是个人使用的微型扩音系统,一般有传声器、放大器、耳机、电源四个主要部分。任何助听器都离不开这四个基本结构。
要了解助听器的声学效果,首先要对助听器的听感特性的技术指标进行分析。主要的技术指标包括增益、频率晌应、最大声输出、失真、等级输入嗓声和动态范图等。
1,声增益:助听器的放大率用增益来表示,即助听器耳机输出声压级与传声器输入声压级的差位。
2.频率响应:助听器输出增益的变化随输入信号频率变化的关系曲线称为频响曲线。人耳的听觉范围是20-20000Hz,语言频率范围为500-2000Hz,实验证明低频主要提供语言的能量,而高频的听力补偿对语言的清晰度具有重要意义,所以助听器从250-4000Hz的频响曲线的增益值,对助听器的选配十分重要。
3.最大声输出:当外界信号由6OdB逐渐增大到90dB输入时,输出值号也相应逐渐增大,但当输入信号大于等于90dB时,输出信号不再相应增大此时的输出为最大声输出。声输出=输人+增益。 如用2cC藕合腔测试,一般给90dB SPL声音输入时所测得声输出,即为最大声输出。
4.动态范围:动态范围是指助听器的最大声输出与增益之间的差值。动态范围可随音量控制的调整而改变.
5.失真:当外界声音经过助听器放大后,除波辐的放大外,其它任何在声波上的交化比为失真。如谐波失真、互调失真、交叠失真、瞬态失真等,以谐波失真最为常见。
数字式助听器采用的是逻辑电路,能根据外界输入信号的不同确定不同的工作特性,以保证输出信号与使用者的实际需要高度吻合。此外,数字式助听器还可以将自身的频谱范围分成若干个频段,分别进行调节,以补偿使用者不同频段之不同的听力损失。数字式助听器还可以区分出语音与噪声,实现强化语音、降低噪声的作用,最大限度地满足使用者的实际需要。
比较典型的数字式助听器由七个部分组成:第一部分为传声器(麦克风),负责以模拟的方式将输入声信号转变为电信号;第二部分为输入信号处理器,负责将模拟信号转变为数字信号;第三部分的分流装置负责将数字信号分向若干信号处理通道;第四部分为信号处理(通道)装置,具有独立、灵活、合理地处理信号的能力;第五部分为整合装置,负责将不同通道传来的信号合并为高、低频两大部分进行运算;第六部分将前段运算完成的高、低频信号合并,以数字方式输出;第七部分为受话器,负责将电信号还原为声信号。
目前研究的现状:
参与研究助听器的公司,如西门子等,具有较成熟的方案,并投入大量生产。国内的公司和高校也进行研发和创新。主要以DSP控制设计。
创新点:1基于单片机设计的数字助听器,构思了新的设计方案。简化了基于DSP设计,优化了电路。2 避开了繁琐数字滤波器设计,使得设计简单、性能可靠,减少了运算,使助听器的延时更加短,尽量减少了失真。
研究思路和方法:
以下五部分电路为基础电路,设计附加电路,并进行控制,做成要求的数字助听器。
1 前置放大电路:采用分离元件搭成。能够很好发挥话筒的性能,且能有效抑制噪声。
2 程控放大电路:采用模拟开关和运算放大器构成。通过模拟开关选择不同的反馈电阻,完成程控放大的功能。这种设计方案使得程控放大变得灵活,且设计简单可靠。
3 程控滤波电路:采用开关电容专用滤波芯片,如美信公司的MAX262和TLC等系列芯片。既可以实现低通和高通,也可以实现椭圆滤波,且电路简洁,程控方便。MAX262是CMOS双二阶通用开关电容有源滤波器,一个芯片内包含嚼个二阶滤波器,其滤波函数由内部微处理器精确控制,不需外部元件,程序控制下就可设置滤波器的中心频率fo,品质因数Q和滤波器的工作方式。通过设置MAX262的编程输入代码就可改变滤波器的中心或截止频率和Q值,所以文中通过单片机控制编程代码的输入,通过外接的键盘可以很方便地设置滤波器的工作方式;调节程控披大器的放大增益;设置滤波器的中心或截止频率及Q值。
4 功率放大电路:用集成器件实现。集成功率放大器是在集成运放基础上发展起来的,其内部电路与集成运放相似。但是,由于其安全、高效、大功率和低失真的要求,使得它与集成运放又有很大的不同。电路内部多施加深度负反馈。集成功率放大器由于不仅具有体积小、重量轻、成本低、外围元件少、安装调试简单、使用方便的优点;而且在性能上也优于分立元件,例如温度稳定性好,功耗小、失真小,特别是集成功率放大器内部还设置有过热、过电流、过电压等自动保护功能的电路对电路自行进行保护。
5 LCD 显示电路:电路搭载12864显示屏,将滤波放大短路相关参数及其他需了解可调控参数得以显示,方便设计和检测。实验到后期,将加入传感器,测评室外分贝数,并根据患者的耳聋程度进行自我调控,显示相关数据等。