CN102246541A - 原位堵耳效应测量的***、方法和助听器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种助听器(1)，其适于在声音放大模式运行并且适于在堵塞测量模式运行，所述助听器包括话筒(10)，话筒(10)适于将助听器使用者耳道(4)外部的声学声级变换为第一电信号，其引导到A/D转换器形成第一数字化电信号。助听器包含具有滤波器组(41、42)的信号处理装置和受话器(20)，滤波器组(41、42)具有用于将电信号分成频带的装置，受话器(20)适于在所述放大模式时在使用者的耳道中产生声学声音，并且适于将耳道中声学声级变换为第二电信号，并且进一步包含用于将由受话器获得的第二电信号的引导到A/D转换器(34)形成第二数字化电信号的装置。当助听器处于堵塞测量模式时，滤波器组可分别将第一和第二数字化电信号分为第一和第二带分数字化电信号。本发明也提供了用于测量堵耳效应的一种***和一种方法。

Description

原位堵耳效应测量的***、方法和助听器

技术领域

本发明涉及助听器，并涉及应用助听器的方法。本发明更具体地有关于用于测量堵耳效应的***，包含适于在声音放大模式(soundamplification mode)中工作，并适于在堵塞测量模式中工作的助听器，所述助听器包含适于将助听器使用者的耳道(ear canal)外的声学声级(acoustic sound level)变换到第一电信号，所述第一电信号被引导到A/D转换器形成第一数字化电信号，并且所述助听器包含受话器，其适于在所述放大模式时在使用者耳道中产生声学声音且适于在所述堵塞测量模式时将耳道中的声学声级变换到第二电信号，并且所述助听器进一步包含用于在所述堵塞测量模式中引导受话器获得的第二电信号到形成第二数字化电信号的A/D转换器的装置。所述***包括信号处理装置，包含具有用于将电信号分为不同频率频带的装置的滤波器组。本发明进一步涉及一种用于由助听器受话器原位测量堵耳效应的方法。

背景技术

堵耳效应

当助听器置于使用者的耳朵中且声学上封闭耳模(ear mould)时，助听器堵塞耳道。这引起较低频率中使用者自己的嗓音的声级在鼓膜(eardrum)处升高。然后很多助听器使用者他们自己的嗓音听起来空洞或隆隆的，并且这称之为堵耳效应(OE)。OE可被察觉，非常困扰使用者，以至于成为助听器使用中的主要障碍。

用耳模阻塞或堵塞耳道对来自外部来源的声音和来自佩戴者自己的嗓音的声音有不同的效应。来自外部来源的声音作为声波通过空气传播到耳朵。堵塞耳道减弱鼓膜处产生的声压(通常多数在较高频率而少数在较低频率)。

来自使用者自己的嗓音的声音不仅从嘴部通过空气传播到耳朵。对于较低频率，咽喉中的震动和嗓音音轨(vocal tract)中的声压也作为骨头和组织中的震动传播到耳道壁。耳道壁中的这些震动也引起鼓膜处的声压。然而，在通畅的(不堵塞的)耳朵中，空气可容易地流进和流出耳道，并且震动通常引起低的声压，并且与通过空气传播的声音比较该声压几乎不显著。

在堵塞的耳朵中，空气被困在耳道的小的体积中，并且由此耳道壁中的震动导致十分高的声压，通常显著地高于畅通的耳朵中较低频率的声压。同时，耳模减弱了通过空气传播的声音(主要是高频率的)。这些效应可引起使用者自己的嗓音被察觉为听起来空洞且隆隆声的。

堵耳效应(OE)通常是频率的函数，并且也是讲话的声音的函数(清楚表达的)。几个其它因素也影响OE。

耳模的声学封闭具有强烈的影响。在耳模中引入泄漏(leakage)或通孔(vent)通常降低OE。这是减小困扰的最常见的方式，但是这也具有不想要的后果(损害助听器稳定性或放大性)。通常以通过耳模或助听器外套延伸的管或耳道的形式提供通孔，从而便于声学波从一侧传输到另一侧，以便耳道不完全阻塞。通孔使骨传导的声音脱离耳道的内部部分。通孔长度相同时，能量损失和声学反馈的可能性随着通孔直径的增加而增加。然而，阻止堵耳效应迫使需要大通孔直径。在这个背景下，当为助听器使用者装配具体耳模或助听器外套时，这通常涉及测量堵耳效应。当考虑与单个助听器使用者有关的堵耳、能量损失和反馈时，获知具体堵耳效应可用于将通孔直径调节到最佳尺寸。

耳模的***深度对堵耳效应也有影响。主要是在形成引起OE的耳道的第一部分(从入口)的软组织中的震动。所以耳模的较深***阻塞了大部分震动壁，导致降低的OE。

而且，对耳道的体积和震动的等级起作用的个体解剖结构会影响OE。

这些因素使得仅通过检查难以预测和估计OE。通常需要对OE的测量。

具体OE是否使人困扰不仅取决于OE的量级。而且实际的听力损失和助听器的***增益还有个人的耐受性都可能影响感知和可能的困扰。不过，估计分析助听器使用者怎样感知他/她自己的嗓音的过程中的堵耳效应是重要的。

原位堵耳效应测量

堵耳效应是时间变化传递函数(transfer function)。讲话者自己嗓音的堵耳效应是耳道堵塞时嗓音在鼓膜处产生的声压和耳道畅通时嗓音在鼓膜处产生的声压之间的传递函数。

$\mathrm{OE}=\frac{P_{\mathrm{drum},\mathrm{occluded}}}{P_{\mathrm{drum},\mathrm{open}}}$

这表示两个不同步存在的信号间的传递函数。而且传递函数不仅取决于这两个构造的性质，而且还取决于实际的来源(嗓音信号，即清楚表达的)。

由于足够准确地为适当的连续测量重复嗓音信号可能是困难的，所以可能从基于同步存在的信号的其他传递函数估算OE。

OE可扩展为下面三个因子乘积(每个因子都为传递函数)：

$\mathrm{OE}=\frac{P_{\mathrm{drum},\mathrm{occluded}}}{P_{\mathrm{drum},\mathrm{open}}}=\frac{P_{\mathrm{drum},\mathrm{occluded}}}{P_{\mathrm{ext},\mathrm{occluded}}}\·\frac{P_{\mathrm{ext},\mathrm{occluded}}}{P_{\mathrm{ext},\mathrm{open}}}\·\frac{P_{\mathrm{ext},\mathrm{open}}}{P_{\mathrm{drum},\mathrm{open}}}$

P_{ext，occluded}和P_ext，open分别是在耳模堵塞耳道时或耳道通畅时在耳道外或耳朵外的点处的声压。例如，这个位置可以在耳廓(pinna)上方的头部侧面，耳背式(BTE)助听器通常置于这里。

如果两个后面因子(即P_{ext，occlude}/P_ext，open)和(P_ext，open/P_drum，open)是已知的且随时间不变的，那么可通过测量第一因子(传递函数)且然后与其他两个因子相乘来实现OE的测量。

如果例如BTE助听器话筒的话筒获取了P_{ext，occluded}和P_ext，open(即通过将声学信号变换为电信号所测量的)，并且通过话筒获取了P_drum，open，那么因子均可被确定并检测。对于OE是最重要的较低频率范围，因子均接近1，因子均只很少依赖于语音信号，并且因子均只很少呈现个体变化。所以这两个因子可近似为常量。对于关注的频率范围，这也可广泛用于其他类型的助听器的话筒位置，例如耳内式(ITE)或深耳道式(CIC)助听器。

因此，剩余的任务是为实际个体进行测量(P_{drum，occluded}/P_{ext，occluded})以便量化堵耳效应。

有利的是能够将助听器应用于堵耳效应的测量。这种通过助听器的应用的原位堵塞测量提供对与助听器的装配件结合应用的设备具有最小需求的简单快速的测量。

根据测量的目的，可使用来自讲话者的不同的语言信号。可能的语音信号可以是连续的讲话也可以是具体短元音的持续表达。

测量这个的便捷方式是通过助听器话筒获取P_{ext，occlude}且通过助听器受话器获取P_{drum，occlude}。

WO-A1-2008/017326描述了通过使用助听器依赖使用者自己的嗓音作为声音源的堵耳效应的测量。WO-A1-2008/017326也公开了使用受话器(即扬声器)作为换能器来测量堵塞的耳朵的耳道中的声压。因此，避免对耳模或助听器外套中额外的话筒的需要。标准话筒用于测量耳朵外的声压。

然而，WO-A1-2008/017326没有公开任何关于怎样使用受话器作为换能器的信息。当作为用于测量声压的换能器使用时，受话器将作出非常不同于助听器中使用的标准话筒的响应。由于原位测量堵耳效应所需的两个话筒应该导致对相同的声压作出相同的响应，因此这是一个问题。而且，当用作话筒时受话器与标准话筒相比敏感度相当的低。

发明内容

本发明的目的是提供使用受话器作为换能器测量声压P_{drum，occlude}的解决方法，可在实际中在助听器中执行这种解决方法解决上面的问题。

这个目的可由用于测量堵耳效应的***达到，所述***适于在测量堵耳效应时，即助听器处于堵塞测量模式，并且信号处理装置适于应用滤波器组将第一和第二数字化电信号分别分为第一和第二带分数字化电信号，并且其中助听器包含用于将第一和第二带分数字化电信号的同步样本传送到用于计算堵耳效应的计算装置的装置。

根据本发明的助听器具有为第二电信号应用助听器的滤波器组的优点。因此，本发明提供了通过在助听器使用者的耳朵处设置的助听器根据助听器使用者自己的嗓音作为声音源来原位测量堵耳效应的简单结构。可容易地将电信号传输到用于处理的计算机，而不在助听器中执行。

根据本发明的***的优选实施例中，包括滤波器组的信号处理装置是助听器的一部分。在这个优选实施例中，助听器中的正常信号处理装置和滤波器组应用于将信号划分到各频带。这个实施例将减小对助听器外部的***部分的需要，并且可便于更简单的原位堵塞测量。

在根据本发明的***的优选实施例中，滤波器组包含用于将电信号分成带通滤波的电信号的带通滤波器。这提供了快速完全限定的带分信号。

优选实施例中，助听器包含用于将受话器的耦合在声音放大模式和堵塞测量模式之间转变的开关装置。这便于容易且可靠的在堵塞测量模式和放大模式之间转变助听器。这种开关可将受话器耦合到A/D转换器，例如两个中的一个用于两个输入话筒中的一个，即电子线路必须包含至少两个A/D转换器。

在优选实施例中，第二电信号是均衡的，以便补偿用作话筒时的助听器受话器的依赖频率的传递函数。来自受话器的电信号被引导到形成数字化信号的A/D转换器。这个信号是均衡的，以便补偿受话器的具体传递函数。均衡是将信号作为频率的函数衡量。这种均衡将使来自用作话筒的受话器的电信号可能与来自话筒的电信号相比较。

这是有利的，由于当用作话筒时受话器的频率响应不能直接与话筒的频率响应相比较。通常用作话筒的受话器的具体依赖频率的传递函数特征在于优先校准(prior calibration)。

然后传递函数可用于修改/均衡来自滤波器组之前的受话器的信号，以便使在滤波器组之后的频带信号可与话筒的相应信号相比较。这个修改可通过滤波器的使用来实现。

根据本发明的***的进一步实施例中，在助听器内部设置计算装置。这个计算用于从用作话筒的受话器获得的信号和来自话筒的信号中找到堵耳效应。

进一步的实施例中，计算装置也包含用于探测并删除无效数据的装置。如果声音源不如同所推测的，那么无效数据可能出现。如果助听器使用者自己的嗓音被选作声音源，那么两个信号的相对量级会示出另一声音源是否在给定样本中占主导。

根据本发明的***的进一步实施例中，计算装置包含比例计算装置，其任务是计算第一和第二带分数字化电信号之间的比例，即来自用作话筒的受话器的信号和来自话筒的信号之间的比例，从而计算来自同步样本的堵耳效应。

本发明进一步涉及用于通过上面提到的***的应用来测量堵耳效应的方法。该方法包含的步骤有：在助听器使用者的耳朵处设置助听器且使得耳模或助听器外套牢固装配在耳道中；运行在堵塞测量模式中的助听器；通过应用在助听器中的话筒，将助听器使用者耳朵外部的声学声级变换为第一电信号；通过应用助听器中的受话器，将助听器使用者耳道内的声学声级变换为第二电信号；将所述第一和第二电信号转换为第一和第二数字化电信号；分别将第一和第二数字化电信号分为第一和第二带分数字化电信号；和传送第一和第二带分数字化电信号的同步样本到用于计算堵耳效应的计算装置。

根据本发明的方法的进一步实施例中，在堵耳效应的测量中助听器使用者自己的嗓音应用为声音源。可优选地，所述第一和第二电信号应用于确定在具体时间助听器使用者自己的嗓音是否是声音源。

根据本发明的方法的进一步实施例中，所述第二数字化电信号是均衡的，以便补偿用作话筒的受话器的具体传递函数。

本发明进一步涉及助听器，该助听器包含根据本发明的***中助听器的特征，并且其中具有滤波器组的信号处理装置是助听器的部分。因此根据本发明的***包含在助听器中。

实际上，可在电路中不同的点读取来自用作话筒的受话器的信号，并且将该信号发送到外部计算机进一步处理。

耳背式助听器中，受话器设置在助听器外壳中，并且到耳道的声学连接是通过声管和耳塞。声管的应用会将声管的共振频率(resonancefrequency)添加到受话器的响应。可优选地，这应该在来自用作话筒的受话器的信号的修改或均衡中被考虑到。

附图说明

现在参考附图详细地描述本发明的实施例。

图1说明耳背式助听器，其具有连接到耳模和鼓膜之间耳道的体积的受话器。

图2说明从嘴部到鼓膜的声波的骨传导和空气传导的通道的原理，和堵耳效应测量的原理。

图3说明堵耳效应依赖声音频率怎样随着通孔尺寸变化，该图包含方框(pane)a-e。

图4说明本发明的一个实施例。

图5说明实施例，其中在助听器外部设置用于删除无效数据、比例计算和显示的装置。

图6说明实施例，其中助听器中设置用于探测和删除无效数据的装置和比例计算装置。

图7说明助听器可能的设计，其中可执行本发明。

图8说明图7为根据本发明的助听器的实施例设置的助听器，该助听器在堵塞测量模式中运行。

图9说明受话器用作话筒时依赖典型受话器的频率的灵敏度的图表。

图10说明受话器用作BTE的耳道作为探管的探管话筒时依赖典型受话器的频率的灵敏度的图表。

图11是对具有带通滤波器的标准话筒通道和具有相同的带通滤波器的用作探管话筒通道(并且没有补充换能器频率响应的均衡滤波器)的受话器的频率响应的示例。

具体实施方式

从图1看出耳背式助听器1的受话器20在声音放大模式运行助听器时怎样应用以产生声学声音以及在堵塞测量模式中运行助听器时怎样应用以将耳道4中鼓膜2前面的声学声级变换成电信号，其中该受话器20通过穿过耳模5的管3被连接到耳道的内部。在这两个模式中，标准话筒10用于记录耳道4外的声音。

图2示出堵耳效应的基本原理。为了简明，助听器使用者的头部7被示为具有嘴部9和一个耳道4的圆圈。被示作同心圆圈12的空气传导的声波在讲话时从助听器使用者的嘴部9传播，但由于耳模5只在有限程度上到达耳道4。不过，作为在头部组织内的震动传播的骨传导的语音8将不受典型耳模5或助听器外套的限制。另一方面耳模5将阻止声音离开耳道4，因此与耳道4中不设置耳模5或助听器外套的情况相比，增加了从骨传导的语音到达鼓膜2的声级。

受话器20通过助听器1的声道3连接到鼓膜2前的堵塞的空腔，并且用于助听器中的典型的平衡电枢受话器(armature receiver)20也可用作话筒。即受话器20在暴露于声压时会引起其电终端间的电压。如果受话器与通常驱动其的放大器断连接并且改为连接助听器输入的话筒，那么受话器可以与助听器的正常话筒10类似的方式用作话筒。当助听器1处于堵塞测量模式时，来自受话器20和来自话筒10的信号均被引导到助听器中的滤波器组41、42(参看图4)。传递到外部计算机13(参看2)的信号将取决于当堵塞测量模式时助听器1的配置。

图3a-3e示出平均堵耳效应作为普通语音的频率函数。堵耳效应是具体频率的放大。堵耳效应可高达20dB或更大。如果堵耳效应低于5dB，那么通常不会打扰助听器使用者。图3a中示出由于封闭的耳模的堵耳效应。耳模可以是助听器本身，例如在耳内型(或类似类型)的助听器的情形中。图3b中示出耳模装有通孔时的堵耳效应，通孔即透气通道，具有1mm的直径。图3c和图3d示出通孔直径分别为2或4mm时的堵耳效应。图3e示出对于通畅的耳朵不存在堵耳效应。通常，较大通孔会导致较小的堵耳效应。如从图3a和图3b所见的，对于较低频率堵耳效应最大。

图4示出用于实施根据本发明的方法的***的大体实施方式。可在助听器1中集成***的所有或部分。示出两个声压感应换能器10、20，一个是话筒10和一个是受话器20。受话器可通过声管(sound tube)3、19连接到鼓膜2前面的体积。助听器使用者耳朵外部的声压表示为P_ext，并且可能由助听器1的常用话筒10感测。当助听器包含两个话筒10、11(参看图7)时，为了获得具体取向的灵敏度的目的，话筒10、11中的任何一个可用于测量耳朵外部的声压。至少一个话筒10、11、受话器20、前置放大器(preamplifier)31、32、A/D转换器33、34、滤波器35、36和滤波器组41、42是包括这些组件的本发明的实施例中的助听器的部分。

通过助听器滤波器组41、42可实现谱分析，并且可在采样等级探测器(探测均方根值或其他涉及信号的等级和其他统计性质的测量值)方面观察到每个频带中的信号等级。这些值可在助听器中进一步被处理，或被输出到PC以便进一步分析、计算比例(传递函数)、修正和呈现。

这个测量方法(P_{drum，occluded}/P_{ext，occluded})不是直接进行的。助听器话筒10可在良好质量且不存在主要问题的情况下获取P_{ext，occluded}。然而，两个主要挑战是由于使用受话器作为话筒来获取P_{drum，occluded}：

一个挑战是，换能器(这里是用作话筒的受话器)的声学灵敏度非常低，从而导致由于输入电路的噪声层而造成了严重地高等价输入噪声。

另一个挑战是，换能器(即用作话筒的受话器)的声学灵敏度非常依赖频率。在较低频率其斜率为6dB/每八度，而且由于换能器共振和附连换能器的声道的共振所以共振峰发生在较高频率。

其他挑战源于使用助听器滤波器组41、42和等级探测器。滤波器组通常包含将输入信号分频带的多个带通滤波器。对于助听器滤波器组的选择不必要为了测量目的而被最佳化，不过通常表示了与滤波器的其他性质的平衡折衷。所以这些带通滤波器通常会具有有限选择。

使用人的嗓音作为堵耳效应测量的声音源引起的挑战是，语音的谱通常具有集中于较少数量的纯音或窄带的信号能量。窄带信号的能量的主要部分会集中于滤波器组的一个或两个频带。然而，由于有限选择性，窄带信号会不仅在最近的频带中被探测到，也会在邻近的频带中被探测到。这被表示为谱泄漏。

为频带计算传递函数主要包含，来自于位于通带外部的窄带信号的谱泄漏可导致针对频带的错误值。所以只(或主要)包括泄漏的频带必须被识别并删除。

用于计算传递函数的两个信号被两个不同的换能器获取。如果换能器不具有类似的频率响应，那么谱泄漏的效果变得更加关键。这是当使用正常话筒10、11获取P_{ext，occluded}和使用受话器获取P_{drum，occluded}的情况，除非信号是均衡的以便给换能器都提供相同的频率响应。这可通过将均衡滤波器(equalization fliter)应用到来自受话器的信号来实现。在感兴趣的测量频率范围内，均衡滤波器将具有为(或近似为)换能器的频率响应的倒数的频率响应。

只有不被泄露或噪声支配的P_{ext，occluded}和P_{drum，occluded}的观测值对计算OE是有效的。应该删除泄露或噪声支配的观测，使得数据有效时只计算OE。

下面将解决泄露和附加噪音的影响以及换能器的非降音(non-flat)频率响应。

在应用到两个信号的滤波器组的探测等级方面，观测计算OE需要的两个声压P_{drum，occluded}和P_{ext，occluded}。

通常对于每一个声压信号和所述一个滤波器组的情况是等价的。滤波器组由N个邻近的带通滤波器组成。每个频带被认为是提取具有置于特殊频带中的频率成分的信号部分。第j个滤波器具有从f_j到f_j+1的通带，并且因此f_j是频带(j-1)和频带j之间的交叉频率(cross overfrequency)，并且f_j+1是频带j和频带(j+1)之间的交叉频率。然而带通滤波器只具有有限选择性。带通滤波器对频带j的频率响应在通带外部不是零。对于频带k的通带中的频率，频率响应是F_j，k：

因此，如果j＝k，那么F_j，k假设为1(或接近1)。否则(即对于j＜＞k)1＞F_j，k＞0。

假设获取声压的换能器对于频带j中的声压具有灵敏度T_j。

假设源于讲话者嗓音的所需声压信号的功率Ps是N个贡献的总和，其中第j个贡献Ps_j是在频带j的通带中具有频率成分的信号的功率。

假设可能存在被加到所需声压的不需要的噪声。噪声具有功率Pn，其是N个贡献的总和，其中第j个贡献Pn_j是在频带j的通带中具有频率成分的噪声的功率。

所需信号独立于噪声并因此与噪声不相关。所以频带j中信号和噪声的功率变为(Ps_j+Pn_j)。

因此滤波器j的输出功率X_j变为：

$X_j=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{T}_k^2({\mathrm{Ps}}_k+{\mathrm{Pn}}_k)$

这可重新写为：

$X_j=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{T}_k^2{\mathrm{Ps}}_k+\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{T}_k^2{\mathrm{Pn}}_k$

并且进一步为：

$X_j=F_{j,j}^2{T}_j^2{\mathrm{Ps}}_j+\underset{k=1}{\overset{j-1}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{T}_k^2{\mathrm{Ps}}_k+\underset{k=(j+1)}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{T}_k^2{\mathrm{Ps}}_k+\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{T}_k^2{\mathrm{Pn}}_k$

因此滤波器j的输出中的观测功率不仅依赖于频带j中所需声压的功率。由于带通滤波器的有限选择性，贡献来自于不需要的噪声以及从其他频带中所需信号向频带j的泄漏这二者。

在一些情形中，第一项(只依赖Ps_j)占主导，使得可忽略后三项。

$X_j\≈F_{j,j}^2{T}_j^2{\mathrm{Ps}}_j$

那么频带j中的所需声压信号s_j可估算为：

$\mathrm{Est}\left(s_j\right)=T_j^{-1}\sqrt{X_j}$

为了计算频带j中的OE，即OE_j，该特殊频带的两个声压P_{drum，occluded}和P_{ext，occluded}都是被需要的。只有两个声压都可被估算时，OE才可被计算。

在一些情形中，可针对谱泄露或噪声的影响来修正X_j，不过这不是在所有情形中都可能。

因此对于OE结果的准确性而言，最小化泄露和噪声的影响是重要的。

来自谱泄露的贡献L_j为：

$L_j=\underset{k=1}{\overset{(j-1)}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{T}_k^2{\mathrm{Ps}}_k+\underset{k=(j+1)}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{T}_k^2{\mathrm{Ps}}_k$

并且来自噪声的贡献N_j为：

$N_j=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{T}_k^2{\mathrm{Pn}}_k$

从对于换能器的频率响应T_j、滤波器组带通滤波器的频率响应F_j，k和存在声压的噪声等级Pn_k的了解，可估算来自谱泄露和噪声的贡献。

通过比较观察到的X_j和这些估算，可以确定对于计算OE来说观察是否被视为有效。

可采取一些步骤来最小化来自谱泄露的影响。

一般，滤波器组的带通滤波器被设计成，只要应用和计算资源允许既可进行选择。F_j，k可被看做代表最通常可获得的选择。然后可以看出换能器的任何非降音频率响应T_j均会使选择失真。

进而，如果用于分析两个声压的滤波器组易受选择性的不同失真度的影响，那么后果可能变得更为严重。

如果修正或均衡滤波器E_j被引入换能器和滤波器组之间的信号通路，那么选择性的失真可被减小或排除。均衡滤波器应具有近似换能器的频率响应的倒数的频率响应：

$E_j\≈\frac{1}{T_j}$

并且：

E_jT_j≈1

引入均衡滤波器意味着：

$X_j=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{E}_k^2{T}_k^2({\mathrm{Ps}}_k+{\mathrm{Pn}}_k)$

并且对于谱泄露：

$L_j=\underset{k=1}{\overset{(j-1)}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{E_k^{2}T}_k^2{\mathrm{Ps}}_k+\underset{k=(j+1)}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{E_k^{2}T}_k^2{\mathrm{Ps}}_k$

因此：

$L_j\≈\underset{k=1}{\overset{(j-1)}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{\mathrm{Ps}}_k+\underset{k=(j+1)}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{F}_{j,k}^2{\mathrm{Ps}}_k$

通过应用均衡滤波器，滤波器组选择性可被还原并且被控制从而对两个通道相等。

当测量计算堵耳效应所必需的物理质量时，话筒测量来自助听器使用者嘴部的语音信号(即空气传导的语音)所引起的声压。话筒将使用者耳朵外的声学声音变换为助听器中的电信号。

从这个信号，通畅的耳朵中的语音信号声压可通过应用与频率相关的修正来被估算。该修正可在随后的滤波器方框中被应用。

当助听器在堵塞测量模式运行时，堵塞的耳道中的声压p_drum，occ由助听器的受话器感测，即由电话或扩音器感测。

堵塞测量模式中，断开受话器与助听器信号处理单元的输出的电学连接，并且改为将受话器连接到例如前置放大器32或A/D转换器34形式的输入。然后，其作用是感测耳道中声压的话筒，例如通过助听器的声管3、19来感测。受话器可连接的输入是两个话筒10、11中一个的输入，其用于获得指向特性而不应用于测量耳朵外的声压。连接到电感线圈(telecoil)的输入也可用于受话器。

当在堵塞测量模式中运行时，将以给定的采样率对探测的语音等级采样。这个采样率通常在5-20个样本/秒的范围内，优选地不少于10个样本/秒。当计算堵耳效应时，该计算必须基于分别从耳道外的话筒10和耳道4中的受话器20的同步采样的样本组。

当堵塞测量模式中受话器用作话筒时，来自话筒10和受话器20的电信号被引导到前置放大器31、32。前置放大器通常被设计成具有稍微低于话筒的空闲噪声层的空闲噪声层，以便不明显地将额外噪声添加到话筒信号。话筒可以是驻极体型话筒。

用作话筒的受话器与典型话筒(例如驻极体型(electret type)话筒)相比具有的其他性质。这种其他性质涉及用作的话筒的受话器的灵敏度和空闲噪声变低，并因此前置放大器空闲噪声变得重要并有些关键。因此应该优选的是低的前置放大器空闲噪声。

前置放大器信号被引导到形成数字化电信号的模数(A/D)转换器33、34。A/D转换器也应遇有低于话筒的空闲噪声层的空闲噪声层。

两个数字化电信号优选地被引导到应用于以不同方式调节信号的滤波器35、36。这可以是通过为去除低于感兴趣频率的低频率组分的高通滤波来限制信号的频带。该滤波器也可应用于为感测换能器的不理想频率响应进行修正。这种不理想频率响应可源于耦合到换能器的声学或源于换能器元件本身，例如用作话筒时的受话器。因此，用于修正受话器的频率响应的均衡滤波器可优选地置于滤波器36内。

用于测量p_ext的话筒分支中的滤波器35可将信号从代表话筒位置处的声压调整到代表对通畅的耳朵中声压的估算。

图4中下一个方框是滤波器组41、42，其提供信号谱分析的第一阶段。其将信号分为许多频率频带。滤波器组41、42可包含用于将信号分为频率频带的许多带通滤波器。滤波器组可能也或可替换地包含谱估计算法(estimation algorithm)，例如傅里叶变换，其也用于将信号分为频率频带。因此滤波器组形成带分数字化电信号。如果省略滤波器组，那么谱分析会被简化成简单的宽频带分析。

图4中滤波器组41、42下面的方框是探测器组43、44。探测器组43、44测量每个频率频带中信号的等级。每个频率频带中的测量可具有不同的信号性质。至少下面五个性质可用于每个频率频带中信号等级的测量：

1)探测器可找出信号的RMS(均方根)值，也通称为信号的L2范数(L2 norm)。

2)探测器可找出信号的其他范数，例如L1范数(“abs-平均值”)等。

3)探测器可或多或少地应用平均瞬时探测的值。

4)探测器可具有针对发作和释放的不对称时间常数，并且由此估算具体百分位。

5)探测器可计算范数的对数，例如dB或其他对数表示的等级。

从探测器组，信号通过用于探测和删除无效数据的块45、46。噪声(例如输入电路的电空闲噪声)或来自邻近频带的泄露所污染的数据不用于堵耳效应的计算中。噪声污染的数据可通过删除低于某一阈值的探测值而被处理。从一个频带到邻近频带的窄带信号的谱泄漏是滤波器组的特性。泄漏的量强烈依赖于实际的滤波器组的设计和实施方式。泄漏污染的数据可通过与邻近频带对比而被处理。应该删除太低以至于接近来自邻近频带的谱泄漏的值。

优选地，只有助听器使用者自己的嗓音应该用做堵塞测量的声音源。基于其他声音的数据也可被探测并删除。

用于计算堵耳效应的两个声压应该如所提到地被同时测量。当重复地测量两个等级时，堵耳效应可作为时间函数被计算。当在许多频率频带中也测量两个等级，那么堵耳效应也可作为频率的函数被计算。

如果两个通道都产生无效数据，那么将仅针对时间和频率来计算比例，其中两个通道即来自堵塞的耳朵中受话器的信号以及由话筒测量的通畅耳朵信号。如果对于一些样本删除了一个通道的数据，那么对于这些样本则不能计算堵耳效应。

在比例块50中计算堵耳效应之后，数据的后处理可在后处理和显示块55中被实现。后处理可被用于为适合的显示器或其他交流的装置减小数据量或强调数据的某些方面——最终其他做出或建议的决定处理。后处理可包括时间和频率加权和平均。最后，以适合的形式显示数据。显示器通常在助听器外的监视器上。

图5示出具有助听器和外部设备的配置的优选的实施例。在左侧，感测声压的换能器被置于助听器中。助听器的滤波器组和探测器组也用于两个通道。向右侧，外部设备来处理对无效数据的探测和堵耳效应的计算以及对最终结果的显示和交流。助听器会处理信号通过两个可用15频带滤波器组到百分位探测器，例如基于“abs-平均值”(L1范数)，并且助听器提供估算的对数百分位。这些百分位被传送到外部设备，通常是计算机，在这里数据被分类并且计算和显示堵耳效应。

在本发明的框架内可能存在该***可怎样分布在助听器和其他外部设备之间的其他实施例。确切地在哪分开***可依赖于具体的可用资源。如果助听器可将获取的音频信号传送(流动)到外部设备，那么可在外部设备进行剩余的处理。与助听器相比，外部设备可提供更大的计算能力和编程分析的更多可能性。

图6示出具有助听器和外部设备的配置的另一个实施例。在左侧，感测声压的换能器被置于助听器中和助听器的滤波器组与探测器组中，并且在助听器中针对两个通道实现对无效数据的探测和堵耳效应计算。向右侧，交流以最终结果的后处理和显示器55的形式由外部设备处理。这个配置依赖于具有足够处理能力和完成OE的完全计算的；灵活性的助听器。只有最终结果需要从助听器传送到外部设备以便显示等目的。

图7示出为助听器的标准简化框架图，其中可在实施例中执行本发明。图7中所示的助听器的配置也可与处于声音放大模式的本发明助听器的实施例等价。助听器包含用于测量助听器使用者耳道外部的声学声级的两个话筒。来自这两个话筒的信号间的差异可应用在“DirMic”(话筒的差)框38中用于实现一些指向特性。滤波器组会将信号分离为许多频率频带，在针对每个频率频带的放大48计算增益47或压缩器等级之前，在探测器组46中探测每个的等级。在数模转换器52之前，频率频带被求和51为一个信号。为了本发明的目的，只需要来自这两个指向话筒10、11中的一个的信号。

图8示出为根据本发明的实施例的助听器的堵塞测量模式图7的助听器的资源可怎样构置。显然，受话器从D/A输出52断开连接并且连接到一个话筒输入放大器，而不是连接到一个话筒。通过助听器编程界面49将探测器组的输出传送到计算机。在计算机上完成数据的分类、堵耳效应的计算和结果的显示。

图9示出受话器用作话筒时根据频率的典型受话器灵敏度的图表。用作话筒的标准受话器与标准话筒相比敏感度近似小55dB，并且双向受话器小65dB。该图表示出由受话器中内共振引起的共振频率峰。

图10示出对于典型受话器根据频率的灵敏度，其中在具有耳模的耳背式助听器中受话器设置了用于连接受话器的声管3、19。这个声管增加了一些进一步的共振峰到图表，其包括1和2kHz之间的第一个峰。这些峰的确切的频率和等级依赖于单个耳模和声管的实际尺寸。因此这些峰在较高频率可引入一些变化。如果应该避免单独校准每个助听器，那么用于通过应用作为话筒的受话器来测量堵耳效应的频率范围可被限制在低于700Hz的范围，在此耳模间的差异较小。在这个频率范围中，用作话筒的受话器的灵敏度低。因此，***中的噪声等级对于堵塞测量的适当作用是重要的。低于700Hz的频率范围也是如图3所说明的堵耳效应最显著的范围。进而，耳朵外部声压与鼓膜处非堵塞的声压等价这一假设在这个频率范围中也有用。

图11是对标准话筒通道和用作话筒通道的受话器的频率响应的示例。标准话筒响应在左边示出，受话器响应在右边示出。可以看出对用作话筒的受话器的每个频率频带的响应比标准话筒的响应更宽并且包含额外频率峰。基于此，可以认识到在滤波器组之前均衡受话器的频率响应可能是有利地。均衡之后，第二图表应优选地与第一图表等价，至少在计算堵塞的频率范围中等价。

附图标记/专用名词

OE堵耳效应

P_{drum，occluded}耳道堵塞的鼓膜处的声压

P_drum，open耳道通畅的鼓膜处的声压

P_{ext，occluded}耳道堵塞的耳道外的声压

P_ext，open耳道通畅的耳道外的声压

f_j从频带j-1到频带j的交叉频率

F_j，k频带j中对频带k中信号的频率

T_j频带j中声压的灵敏度

Ps声压信号的功率

Pn噪声功率

X_j滤波器j的输出功率

s_j频带j中声压信号

L_j到频带j的谱泄露

N_j频带j的噪声

E_j均衡滤波器的频率响应

Claims (13)

1.一种用于测量堵耳效应的***，包含适于在声音放大模式中运行并适于在堵塞测量模式运行的助听器，所述助听器包含

-话筒，适于将助听器使用者耳道外的声学声级变换为第一电信号，所述第一电信号被引导到A/D转换器来形成第一数字化电信号，

-受话器，在处于所述放大模式时该受话器适于在使用者的耳道中产生声学声音，并且在处于所述堵塞测量模式时该受话器适于将所述耳道中的声学声级变换为第二电信号，和

-用于将处于堵塞测量模式下的所述受话器所获得的所述第二电信号引导到A/D转换器以形成第二数字化电信号的装置，

所述***包含信号处理装置，其包括滤波器组，所述滤波器组具有用于将电信号分为不同频率频带的装置，

所述***的特征在于，所述***适于当测量堵耳效应时，所述助听器处于堵塞测量模式，并且所述信号处理装置适于应用所述滤波器组将所述第一和第二数字化电信号分别分为第一和第二带分数字化电信号，其中所述助听器包含用于将所述第一和第二带分数字化电信号的同步样本传送到用于计算所述堵耳效应的计算装置的装置。

2.根据权利要求1所述的***，其中包括所述滤波器组的所述信号处理装置是所述助听器的一部分。

3.根据权利要求1或2所述的***，其中所述滤波器组包含将电信号分为带通滤波的电信号的带通滤波器。

4.根据前述的权利要求的任何一项所述的***，其中所述助听器包含用于在声音放大模式和堵塞测量模式间转变所述受话器的耦合的开关装置。

5.根据前述的权利要求的任何一项所述的***，其中所述第二电信号被均衡以便补偿用作话筒的所述助听器受话器的与频率相关的传递函数。

6.根据前述的权利要求的任何一项所述的***，其中所述计算装置被设置在所述助听器内部。

7.根据权利要求6所述的***，其中所述计算装置包含用于探测和删除无效数据的装置。

8.根据权利要求6或7所述的***，其中所述计算装置包含用于从所述第一和第二带分数字化电信号的所述同步样本来计算堵耳效应的比例计算装置。

9.一种用于通过应用根据权利要求1-8中任何一项的***来测量堵耳效应的方法，包含的步骤有：

-将助听器设置在助听器使用者的耳朵处，并且使耳模或助听器外套被牢固装配在耳道内，

-运行处于堵塞测量模式中的所述助听器，

-通过所述助听器中话筒的应用，将所述助听器使用者耳朵外的声学声音变换为第一电信号，

-通过所述助听器中所述受话器的应用，将所述助听器使用者耳朵内的声学声级变换为第二电信号，

-将所述第一和第二电信号转换为第一和第二数字化电信号，

-将所述第一和第二数字化电信号分别分为第一和第二带分数字化电信号，和

-将所述第一和第二带分数字化电信号的同步样本传送到用于计算所述堵耳效应的计算装置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在测量所述堵耳效应期间，所述助听器使用者自己的嗓音被用作声音源。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一和第二电信号用于确定在具体时刻所述助听器使用者自己的嗓音是否是所述声音源。

12.根据权利要求9、10或11所述的方法，其中所述第二数字化电信号被均衡以便补偿用作话筒的受话器的具体传递函数。

13.一种助听器，适于在声音放大模式运行并且适于在堵塞测量模式运行，所述助听器包含

-话筒，适于将助听器使用者耳道外的声学声级变换为第一电信号，所述第一电信号被引导到A/D转换器以形成第一数字化电信号，

-受话器，处于所述放大模式时所述受话器适于在使用者的耳道中产生声学声音，并且处于所述堵塞测量模式时所述受话器适于将耳道中的声学声级变换为第二电信号，

-用于将处于堵塞测量模式的所述受话器所获得的第二电信号引导到A/D转换器以形成第二数字化电信号的装置，和

-信号处理装置，包含具有用于将电信号分为不同频率频带的装置的滤波器组，

特征在于，当处于所述堵塞测量模式时，所述信号处理装置适于应用所述滤波器组将所述第一和第二数字化电信号分别分为第一和第二带分数字化电信号，并且其中所述助听器包含用于将所述第一和第二带分数字化电信号的同步样本传送到用于计算所述堵耳效应的计算装置的装置。

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