CN101371617A - 用于助听器的降噪电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于助听器的降噪电路，助听器中的降噪电路包括耦合到麦克风(31)的可编程滤波器(41)，该麦克风(31)耦合到耳道。该滤波器在反馈环路中被编程，其中滤波器的系数根据来自麦克风的信号而设定。该滤波器根据基本上与麦克风检测到的声音频谱互逆的传递函数而被编程，以在耳道内提供一个相对静音的腔。

Description

用于助听器的降噪电路
技术领域
本发明涉及一种助听器，并且特别地，涉及为听力测试提供静音腔(quietchamber)的助听器。
背景技术
据估计在美国多于两千万的人存在某些程度的听力损失。不幸的是，很少有人将听力测试作为他们定期健康护理的一部分，部分原因在于测试不方便，并且很昂贵。
听力测试典型地是在诊所中由具有执照的专业人员，例如听觉矫正专家，人工地实施听力测试而进行的。该实施人员控制听力计(audiometer)以产生一系列具有特定频率(Hz)和振幅(dB)的音调。被测对象在一个安静的房间或者声波隔离室内佩戴耳机并通过每只耳朵收听该音调。该被测对象如果听到一个音调则做个手势。如果一个音调没有被听到，该实施人员调整该音调的振幅直到被测对象可以听到。通过为每只耳朵针对几个不同频率来重复这个过程并且汇集结果，该实施人员可以测定该被测对象的听觉灵敏度。
听力测试与助听器一样，相比于例如视力测试和矫正镜片而言，是相对昂贵的。费用和其它因素使得人们不愿意经常做听力测试。现有技术中提供了自我实施的听力测试；例如参见公开的美国专利申请2004/0006283(Harrison等)。这种系统的问题是被测对象成为自我实施者的能力。将被测对象放于自我测试系统中使得对测试的监控更加困难。另一个问题是对安静的需求。除非一个人具有在消声室(anechonic chamber)中的经验，否则即使在被假定为安静的地方，他也不能意识到那里有多少环境噪音。(即使在消声室中也不是无声的，因为人的心跳和呼吸变得相当明显。)噪声，通常是随机(“白”或“粉红，)噪声，可以隐藏一个低振幅的音调，可能使被测对象的听觉灵敏度似乎比实际的差。
因此，需要一种可以克服传统的和自我实施的听力测试的缺点的听力测试。特别是，需要和现有系统相比更加简单、更加方便、并且更加便宜的设备，同时该设备还要提供和由具有执照的专业人员使用声波隔音室(sonic isolationbooth)进行的传统听力测试相当的结果。
现有技术中提供了具有噪声消除电路的耳机。美国专利6,683,965(Sapiejewski)公开了一种外耳耳机，该耳机在耳塞(earpiece)内具有麦克风来拾取来自外耳的噪声。类似的结构在美国专利5,305,387(Sapiejewski)和5,497,426(Jay)中也公开了，不同的是该耳机套在(fit over)耳朵上。在这三篇公开文件中，从施加给耳机的信号中减去来自麦克风的信号。由于电子器件的延时以及主要是声波传播的延时，减法必然会产生一个依赖于频率的误差。某个给定的延时在低频下可以代表一个仅为大约5°的不明显的相移，或者在较高频率下代表130°或者更大的明显的相移。
现有技术中可以气耦合或电耦合到耳道；参见美国专利5,987,146(Pluvinage等)。在Pluvinage等的专利中，麦克风是助听器的输入。外耳用于定向。
由上所述，为此本发明的一个目的是提供一种可以降低耳道内的噪音并且适于在听力测试中使用的助听器。
本发明的另一个目的是提供一种可以在例行任务中使用该降噪电路的助听器。
本发明的另一个目的是提供噪声降低而不是噪声减法。
本发明的另一个目的是提供一种降噪系统，其可以和包括自我测试在内的现有听力测试相媲美，而不需要专门的腔体。
本发明的目的还包括提供一种降低听力测试的开销的降噪电路。
发明内容
本发明实现了上述目的，对助听器进行了改进，以降低被测对象耳道内的噪声，然后在听力测试中用以保持安静。使得耳道的内部成为适合于听力测试的静音腔。
附图说明
通过结合附图考虑以下详细描述，可以获得对本发明更加全面的理解，在附图中：
图1是依据本发明一个优选实施例构造的安装在人耳道内的助听器的剖视图；
图2是图1所示的助听器内部的信号处理电路的框图；
图3是解释图2中的滤波器的操作的图；
图4是依据本发明构造的在耳后方的助听器立体图；且
图5是图1所示的在助听器内部的信号处理电路的替换实施例的框图。
具体实施方式
在图1中，助听器10基本上位于耳道12内，并且可以，但是并不必须，封住或者塞入耳道。换句话说，本发明可用于通风式(vented)或者非通风式的助听器，优选的是通风式助听器。助听器10包括至少一个外部的麦克风，如麦克风14。“外部的”意味着该麦克风背向被测对象，用于拾取从身体外部入射到用户耳朵的声音。助听器10还包括一个内部扬声器15，该内部扬声器15用于在耳道12内产生声音；特别地，在由耳道12内部末端形成的腔16内产生声音。
助听器10还包括一个带有微处理器的挠性电路或者集成电路21，用于进行信号处理和其它任务、作为电源的可充电电池22以及一个电感器23，它们都和电路21电耦合，其它电元件也一样。可以使用专用的电子元件替换可编程电子元件，但是优选可编程电子元件。
依据本发明，助听器10还包括内部麦克风31，该麦克风通过端口32在声音上耦合到腔16，以拾取腔内部的声音。麦克风31被用于反馈环路中，以降低腔16中的噪声。
如图2所示，麦克风14耦合到可编程滤波器41，它是一个具有2到8个抽头的数字信号处理器(DSP)。所述抽头定义了滤波器系数，这些系数又定义了滤波器特性或者滤波器的传递函数。抽头的最大数量主要取决于功耗和成本。使用本技术，具有8个以上抽头的电路会消耗过多的功率。
图3阐述了滤波器41的操作。来自麦克风31的信号被采样，例如，以16千赫兹的速率。2到8个样本组成一个“窗”，其中每个样本χn通过乘以an而被加权，然后和其它加权的样本组合起来，以产生一个输出信号，该输出信号代表这些样本的和。当所述系数提供了一个和耳内的声音互逆的传递函数时，则输出是最小值。该权重因子α随着来自麦克风31的信号的振幅的增大而减小。用于对系数进行训练从而在腔16(图1)内产生最小的声音的窗的数量取决于声音的性质。产生小于某个阈值ξ的系数变化的连续窗指示了特定测试环境的收敛值或者最小值。
在操作中，提供给被测对象一个相对安静的房间，典型的是使得空气的声音快速经过通风管道，并且电气设备的嗡嗡声，加上任何来自外部声音，都穿过房间。对于各耳朵，分开地激活所述电路(两个助听器)，并且该滤波器通过电路21内的微处理器而被编程。入射到麦克风14上的某些外部的声音会泄漏而经过助听器10(图1)，如图2中线25所示。入射到麦克风31上的声音是约90％滤波后声音，以及约10％的外部声音的混合。声音的泄漏是为什么不能使腔16(图1)完全静音的另一个原因。一旦经过编程，滤波器41优选地对于随后的听力测试来说保持不变。在测试过程中，来自麦克风14的信号由滤波器41滤波从而降噪。
和现有技术相比本发明提供了多个优点。其一是降低了能够减小听觉阈值的背景噪声。由于背景噪声不再淹没低振幅的测试信号，人的听力似乎变得更加灵敏。由此，可以获得更加准确的用户听力响应图像。另一个优点是移动性。听觉矫正专家不再被束缚于专门的办公地点并且免除了声波隔音室或房间的花销。
在听力测试中，被测对象戴上耦合到合适的听力计的耳机，并且该测试以通常的方式实施。因为施加了音调，所以可以让控制回路在测试过程中一直工作，并且通过可选的陷波滤波器43滤掉来自该环路的音调，如图2所示。
在图4中，位于耳后的助听器50包括传导器51和52。所述传导器始于助听器50，末端在用户的耳道内。传导器51耦合到麦克风(图4中未示出)以及传导器52耦合到扬声器(图4中未示出)。
任一传导器都可以是气的(pneumatic)或者电的。换句话说，有四种可能的组合:AC、AD、BC、BD，其中A是助听器50中的通过管子形式的传导器51气耦合到耳道的麦克风；B是耳道内的通过绝缘电线形式的传导器51电耦合到助听器50的麦克风；C是助听器50中的通过管子形式的传导器52气耦合到耳道的扬声器，以及D是耳道内的通过绝缘电线形式的传导器52电耦合到助听器50的扬声器。优选的是BD。
助听器50以与助听器10相同的方式操作，以为听力测试提供降噪。在听力测试之后，滤波器41被编程以为被测对象产生矫正的增益。
图5是信号处理电路的框图，该电路利用相关性而不是减法，来找到最小噪声。具体来说，将来自内部麦克风31的输出和来自滤波器41的输出信号在乘法器63中相互关联，从而为滤波器41提供一个控制信号。最小相关性指示了滤波器系数已经被最优地设定。
由此，本发明提供了一种助听器，它降低了耳道内的噪声并且适合于在听力测试过程中使用。该降噪电路甚至可以在例行任务中使用，例如收听便携式音乐播放器。通过滤波实现降噪，而不是利用减法(其会由于延时而产生依赖于频率的误差)来降噪。该降噪系统可以和包括自我测试在内的现有的听力测试媲美，而不需要特别的腔体，并且减少了听力测试的花销。
根据已如此描述的本发明，显然对于本领域技术人员而言可以在本发明范围内进行各种改进。例如，本发明可以用于任何助听器中，而不仅仅为所介绍的两种。例如，该滤波器编程功能是由感应地耦合到助听器的外部装置或者由来自听力计的预定频率和持续时间的稳定音调来发起的。如上所述，可以通过监测系数的改变或者通过监视腔中的声音级别(来自麦克风31的输入，图1)来确定最小值。

Claims (6)

1.一种包括外部麦克风、内部麦克风以及扬声器的助听器，所述助听器的改进进行在于，所述助听器包括：
降噪电路，该降噪电路包括耦合到所述外部麦克风的可编程滤波器，其中可编程滤波器的系数根据来自所述内部麦克风的信号而设定；
由此由内部麦克风拾取的信号被最小化。
2.如权利要求1所述的助听器，其中所述助听器是耳道内型助听器。
3.如权利要求1所述的助听器，其中所述助听器是耳后型助听器。
4.如权利要求3所述的助听器，其中所述助听器通过耦合到所述内部麦克风的第一传导器以及耦合到所述扬声器的第二传导器而耦合到耳道。
5.如权利要求1所述的助听器，其中所述滤波器根据和所述内部麦克风拾取的声音频谱大致互逆的传递函数而被编程。
6.如权利要求1所述的助听器，还包括乘法器，该乘法器具有耦合到所述内部麦克风的第一输入以及耦合到所述扬声器的第二输入，其中可编程滤波器的系数根据来自所述乘法器的信号而设定。
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