DE19822021C2 - Hörgerät mit automatischem Mikrofonabgleich sowie Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätes mit automatischem Mikrofonabgleich - Google Patents
Hörgerät mit automatischem Mikrofonabgleich sowie Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätes mit automatischem MikrofonabgleichInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Hörgerät mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum
Betrieb eines Hörgeräts mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Patentanspruchs 9.
Als Stand der Technik sind Hörgeräte bekannt, bei denen zur
Erzeugung einer Richtmikrofoncharkteristik eine Subtraktion
der Signale von zwei omnidirektionalen Mikrofonen erfolgt.
Durch die aufgrund der unterschiedlichen Laufzeiten der Mi
krofonsignale auftretenden Phasendifferenz entsteht die ge
wünschte Richtmikrofoncharakteristik des Hörgeräts, vgl.
EP 0 848 573 A2.
Zur Erzielung einer unverfälschten Richtmikrofoncharkteristik
müssen die beiden Mikrofone des Hörgeräts identische Fre
quenzgänge und Empfindlichkeiten aufweisen. Es ist deshalb
notwendig, hierfür speziell ausgewählte und aufeinander abge
stimmte Mikrofonpaare oder Mikrofongruppen zu verenden. Eine
unerwünschte Verschiebung der Richtmikrofoncharakteristik
durch unterschiedliche Änderung der Kennwerte der einzelnen
Mikrofone, z. B. aufgrund von Alterungs-, Temperatur- oder
Strahlungseinflüssen kann hierdurch nicht vermieden werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hörgerät sowie
ein Verfahren zum Betrieb eines Hörgeräts anzubieten, bei de
nen eine unerwünschte Änderung der Richtmikrofoncharakteris
tik des Hörgeräts vermieden wird.
Die Aufgabe wird für das Hörgerät durch den kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen
des Oberbegriffs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen des
Hörgeräts werden durch die Patentansprüche 2-8 verwirk
licht.
Für das Verfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 9 in Verbindung mit
dem Oberbegriff gelöst. Vorteilhafte Verfahrensvarianten wer
den durch die Patentansprüche 10-15 realisiert.
Beim erfindungsgemäßen Hörgerät erfolgt durch ein Differenze
lement eine Subtraktion von Mittelwerten der Ausgangssignale
der Mikrofone. Durch eine dem Differenzelement nachgeschalte
te Analyse-/Regeleinheit wird ausgehend von der ermittelten
Abweichung der Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikrofone
die Verstärkung des Ausgangssignals eines Mikrofons geregelt,
bis nach dem Differenzelement keine Abweichung der voneinan
der subtrahierten Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikro
fone mehr feststellbar ist.
Hierdurch wird es ermöglicht, preisgünstigere und nicht auf
einander abgestimmte Mikrofone zu Mikrofonpaaren oder Mikro
fongruppen in einem Hörgerät zusammenzustellen und die von
Anfang an bestehenden oder während der Lebenszeit auftreten
den Unterschiede der Kennwerte der Mikrofone z. B. im Fre
quenzgang oder in der Empfindlichkeit zu erkennen und zu be
seitigen.
Durch die Erweiterung der Kombinationsmöglichkeiten verschie
dener Mikrofone werden die Herstellkosten gesenkt. Ferner
können auch während der Lebensdauer der Mikrofone auftretende
Veränderungen der Kennwerte erkannt und korrigiert werden wo
durch eine über die gesamte Lebensdauer des Hörgeräts gleich
bleibende hohe Mikrofonqualität und unverfälschte Richtmikro
foncharakteristik erzielt wird.
Mindestens einem der Mikrofone ist in einer vorteilhaften
Ausführungsform ein verstellbares Verstärkerelement zur Rege
lung der Verstärkung des entsprechenden Ausgangssignals zuge
ordnet.
In dem Differenzelement des Erfindungsgemäßen Hörgeräts wer
den Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikrofone voneinander
subtrahiert. Als Eingangssignale des Differenzelements werden
vorteilhafterweise die gleichgerichteten Ausgangssignale der
Mikrofone verwendet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die
Analyse-/Regeleinheit einen I-Regler auf, um keine bleibende
Regelabweichung beim Regelvorgang zu erhalten. Zur weiteren
Stabilisierung des Regelvorgangs kann die Analyse-/Regel
einheit auch einen PI-Regler aufweisen.
Über ein vorteilhafterweise als Schwellwertelement ausgebil
detes Pegelerfassungselement kann der Pegel der Ausgangs
signale der Mikrofone und/oder des Ausgangssignals des Diffe
renzelements erfaßt werden um z. B. den automatischen Mikro
fonabgleich erst ab Überschreitung eines Minimalpegels ein
setzen zu lassen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform durchlaufen
die Ausgangssignale der Mikrofone ein Filterelement (z. B.
einen Tiefpaß oder einen Bandpaß), durch welches der Rege
lungsvorgang des erfindungsgemäßen Hörgeräts in einem ermit
telten Frequenzbereich aktiviert wird.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden in einem ersten Ver
fahrensschritt zunächst ausgehend von den Ausgangssignalen
der Mikrofone Mittelwerte gebildet. Daraufhin wird die Abwei
chung der Mittelwerte voneinander ermittelt und wird gegebe
nenfalls die Verstärkung mindestens eines Ausgangssignals ei
nes Mikrofons geregelt, um die Abweichung der Mittelwerte zu
verringern und schließlich zu beseitigen.
Als Mittelwerte der Ausgangssignale der Mikrofone können z.
B. die RMS-Werte ("roots mean square") (quadratischer Mittelwert) oder Peak-Werte ver
wendet werden. Ein Abgleich der RMS-Werte ist aufwendiger und
genauer, während ein Abgleich der Peak-Werte innerhalb kürze
ster Zeit erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Verfahrensvariante wird bei der Fest
stellung einer Abweichung der Mittelwerte voneinander insbe
sondere die Verstärkung des unempfindlicheren Mikrofons ange
hoben. Dabei kann bei einem Hörgerät mit zwei Mikrofonen das
unempfindlichere Mikrofon anhand des Vorzeichens der Abwei
chung der Mittelwerte festgestellt werden.
Zum automatischen Mikrofonabgleich können auch die Verstär
kungen mehrerer Mikrofone in gleicher oder gegenläufiger
Richtung verstellt werden.
Um zu vermeiden, daß das bei niedrigen Pegeln wahrnehmbare
Eigenrauschen der Mikrofone verstärkt würde, kann in einer
vorteilhaften Verfahrensvariante das erfindungsgemäße Verfah
ren zum automatischen Mikrofonabgleich erst bei Überschrei
tung eines einstellbaren Minimalpegels einsetzen.
Falls dieser Pegel unterschritten wird, wird vorteilhafter
Weise ein bereits ermittelter oder abgespeicherter optimaler
Verstärkungswert für die Ausgangssignale der einzelnen Mikro
fone eingestellt. Erst ab Überschreitung des Grenzpegelwertes
wird wieder die optimale Einzelverstärkung der Ausgangssigna
le der Mikrofone individuell ermittelt.
Zur Vermeidung von Verzerrungen kann es ferner vorteilhaft
sein, außerhalb eines ermittelbaren Frequenzbereichs keinen
automatischen Mikrofonabgleich durchzuführen. So kann z. B.
durch einen Bandpaß das erfindungsgemäße Verfahren nur in ei
nem bestimmten Frequenzbereich durchgeführt werden.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der
Zeichnungsfigur näher erläutert.
Die Zeichnungsfigur zeigt das Prinzipschaltbild eines Hörge
räts mit zwei Mikrofonen 1a und 1b, deren Ausgangssignale
über die einstellbaren Verstärkerelemente 2a und 2b einem er
sten Differenzelement 3 zugeführt werden. Das Ausgangssignal
des ersten Differenzelements 3 besitzt eine Richtcharakteri
stik und wird in der Signalverarbeitungseinheit 4 weiterver
arbeitet um dem Hörer 5 zugeführt zu werden.
Erfindungsgemäß werden nun die Ausgangssignale der beiden
Verstärkerelemente 2a und 2b über zwei Gleichrichterelemente,
die jeweils aus den Anpassungselementen 6a, 6b, Absolutwert
bildnern 7a, 7b und Filtern 8a, 8b bestehen, einem zweiten
Differenzelement 9 zugeführt. Nach den beiden Gleichrichtere
lementen, die auch in digitaler Bauweise ausgebildet sein
können, werden die Ausgangssignale in dem zweiten Differenze
lement 9 zur Ermittlung einer Abweichung voneinander subtra
hiert. Über weitere dem zweiten Differenzelement 9 vorge
schaltete Signalverarbeitungselemente können verschiedene
Mittelwerte der Ausgangssignale (z. B. RMS-Werte oder Peak-
Werte) erzeugt werden.
Das Ausgangssignal des zweiten Differenzelements wird den
Analyse-/Regeleinheiten 10 und 11 zugeführt um über eine ent
sprechende Regelung eines oder beider Verstärkerelemente 2a
und 2b die daraufhin in einem zweiten Differenzvorgang im
zweiten Differenzelement 9 festgestellte Abweichung der Mit
telwerte zu verringern und schließlich zu beseitigen. In den
Analyse-/Regeleinheiten 10 und 11 kann auch eine weitere
Signalanalyse des Ausgangssignals des zweiten Differenzele
ments 9 z. B. durch Bezug auf weitere Parameter erfolgen, um
z. B. den geeigneten Regelungstyp (z. B. I-Regler) auszuwäh
len.
Die Analyse-/Regeleinheiten 10 und 11 können auch mit der
Signalverarbeitungseinheit 4 verbunden sein (nicht abgebil
det) um über einen Datenaustausch eine Optimierung der Ge
samtsignalverarbeitung im Hörgerät zu erreichen.
Über ein nicht abgebildetes Filterelement wird ein einstell
barer Frequenzbereich der Ausgangssignale der Verstärkerele
mente 2a und 2b dem zweiten Differenzelement 9 zugeführt, wo
durch z. B. besonders hohe oder besonders niedrige Frequenzen
ausgeblendet werden können. Damit wird eine unerwünschte Ver
zerrung vermieden, die beim automatischen Mikrofonausgleich
in diesem Grenzfrequenzbereichen auftreten kann.
Im Pegelerfassungselement 12 kann über ein Schwellwertelement
festgelegt werden, daß der automatische Mikrofonabgleich
durch die Regelung in den Analyse-/Regeleinheiten 10 und 11
erst ab einem bestimmten Minimalpegel erfolgt, um eine Ver
stärkung des Eigenrauschens der Mikrofone 1a und 1b bei nie
drigen Pegeln zu vermeiden.
Es kann auch nur eine einzige Analyse-/Regeleinheit 10 vorge
sehen sein, die mit beiden Verstärkerelementen 2a und 2b ver
bunden ist (nicht abgebildet).
Das nicht abgebildete Filterelement und das Pegelerfassungse
lement 12 können gemeinsam mit dem zweiten Differenzelement 9
mit der Analyse-/Regeleinheit verbunden sein um eine entspre
chende Gesamtabstimmung des automatischen Mikrofonabgleichs
zu erreichen (nicht abgebildet).
Claims (15)
1. Hörgerät mit automatischem Mikrofonabgleich mit einer Signalverarbeitungseinheit, einem Hörer
und mindestens zwei Mikrofonen, deren Ausgangssignale zur Er
zielung einer Richtmikrofoncharakteristik voneinander subtra
hiert werden,
gekennzeichnet durch,
- - ein Differenzelement (9) zur Subtraktion von Mittelwerten der Ausgangssignale der Mikrofone (1) und
- - eine dem Differenzelement (9) nachgeschaltete Analyse- /Regeleinheit (10) zur Regelung der Verstärkung des Aus gangssignals mindestens eines Mikrofons (1).
2. Hörgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
ein verstellbares Verstärkerelement (2) zur Einstellung der
Verstärkung des Ausgangssignals mindestens eines Mikrofons
(1) vorgesehen ist.
3. Hörgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß dem Diffe
renzelement (9) ein Gleichrichtelement zur Gleichrichtung der
Ausgangssignale der Mikrofone vorgeschaltet ist.
4. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse-
/Regeleinheit (10) einen I-Regler aufweist.
5. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Analyse-
/Regeleinheit (10) einen PI-Regler aufweist.
6. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Pegeler
fassungselement (12) zur Erfassung des Pegels der Ausgangs
signale der Mikrofone (1) vorgesehen ist.
7. Hörgerät nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Pegeler
fassungselement (12) ein Schwellwertelement ist.
8. Hörgerät nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Filtere
lement zur Frequenzbegrenzung der Ausgangssignale der Mikro
fone (1) vorgesehen ist.
9. Verfahren zum Betrieb eines Hörgerätes mit automatischem Mikrofonabgleich mit einer Signalver
arbeitungseinheit, einem Hörer und mindestens zwei Mikrofo
nen, deren Ausgangssignale zur Erzielung einer Richtmikrofon
charakteristik voneinander subtrahiert werden, insbesondere
zum Betrieb eines Hörgeräts nach einem der Ansprüche 1-8,
gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
- a) Bildung von Mittelwerten ausgehend von den Ausgangssigna len der Mikrofone,
- b) Ermittlung der Abweichung der Mittelwerte voneinander,
- c) Regelung der Verstärkung mindestens eines Ausgangssignals eines Mikrofons und Fortsetzung mit Verfahrensschritt a) bis beim Verfahrensschritt b) eine Übereinstimmung der Mittelwer te festgestellt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel
werte der RMS-Werte oder der Peak-Werte der Ausgangssignale
der Mikrofone gebildet werden.
11. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß im Verfah
rensschritt c) von Anspruch 9 bei einem Hörgerät mit zwei Mi
krofonen die Verstärkung des unempfindlicheren Mikrofons ge
regelt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem
Hörgerät mit zwei Mikrofonen das unempfindlichere Mikrofon
anhand des Vorzeichens der Abweichung der Mittelwerte vonei
nander ermittelt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-12,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfah
ren zum Mikrofonabgleich nach einem der vorhergehenden An
sprüche bei Überschreitung eines einstellbaren Pegels der
Ausgangssignale der Mikrofone einsetzt.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Unter
schreitung des einstellbaren Pegels ermittelte und gespei
cherte optimale Verstärkungswerte der Ausgangssignale der Mi
krofone eingestellt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9-14,
dadurch gekennzeichnet, daß das Verfah
ren zum Mikrofonabgleich nach einem der vorhergehenden An
sprüche in einem einstellbaren Frequenzbereich der Ausgangs
signale der Mikrofone erfolgt.
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