CN111227842B - 一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，包括如下步骤：提供测试腔体，将待测的耳声阻抗/导纳仪探头与所述测试腔体连接；提供信号发生器，将所述信号发生器的输出端与扬声器连接，该扬声器用于向所述测试腔体发射声信号；提供一双踪示波器，将其第一探头与所述信号发生器的输出端连接，同时将其第二探头与所述耳声阻抗/导纳仪的测量结果输出端连接；使用所述耳声阻抗/导纳仪向所述测试腔体输出刺激信号；使用所述信号发生器向所述测试腔体输出外加信号，所述外加信号能够引起所述测试腔体的指标变化，从而模拟出声阻抗的变化；使用所述双踪示波器测试所述耳声阻抗/导纳仪的时间特性。

Description

一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法
技术领域
本发明涉及一种测量耳声阻抗/导纳仪的时间特性的方法，特别是涉及到声刺激引起的镫骨肌反射效应的时间特性测量方法。
背景技术
耳声阻抗/导纳测试法是客观测试中耳传音系统和脑干听觉通路功能的方法。当声波传到鼓膜时，一部分声能被吸收并传导，称声导纳。一部分声能被阻反射回来，称声阻抗。耳声阻抗/导纳仪是用于测量外耳声阻抗/导纳的模量的仪器。
为了评价耳声阻抗/导纳仪的性能，通常需要对其时间特性进行测量。根据GB/T15953-1995中总时间特性的测量要求，要求“通过合适的开关电路，使声源的激励应达到相当于腔体减小0.2cm3的信号级”。在这种测试条件下，测量总时间特性，各种时间反应参数不超过50ms。具体参数见图1，包括初期潜伏Ti、终端潜伏Tt、上升时间tr，以及下降时间tf。
然而由于该时间特性的测量涉及到镫骨肌反射引起的声导抗变化，而声刺激引起的镫骨肌反射为一种生理现象，只有在生理耳中才会出现，因此耳声阻抗仪的时间特性的测量一直是一个技术瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测量耳声阻抗/导纳仪的时间特性的方法，该方法可以模拟生理耳的声反射效应，引起声阻抗发生变化。
本发明的技术方案如下。
一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，包括如下步骤：
步骤S1，提供具有第一容积的测试腔体，将待测的耳声阻抗/导纳仪探头与所述测试腔体连接；
步骤S2，提供一用于输出外加信号的信号发生器，将所述信号发生器的输出端与一扬声器连接，所述扬声器用于向所述测试腔体发射声信号；
步骤S3，提供一双踪示波器，将所述双踪示波器的第一探头与所述信号发生器的输出端连接，同时将所述双踪示波器的第二探头与所述耳声阻抗/导纳仪的测量结果输出端连接；
步骤S4，使用所述耳声阻抗/导纳仪向所述测试腔体输出刺激信号；使用所述信号发生器向所述测试腔体输出一特定的外加信号，所述特定的外加信号能够引起所述测试腔体的指标变化，从而模拟出声阻抗的变化；
步骤S5，使用所述双踪示波器测试所述耳声阻抗/导纳仪的时间特性。
优选地，所述测试腔体的第一容积为2cm3。
优选地，所述信号发生器输出的外加信号与所述耳声阻抗/导纳仪的探头输出的刺激信号具有相同的频率。
优选地，所述刺激信号的频率为226Hz。
优选地，所述步骤S4中特定的外加信号能够引起测试腔体压强或体积或接收反射声时间的变化，从而模拟出声阻抗的变化。
优选地，所述步骤S4中的特定的外加信号使所述耳声阻抗/导纳仪的探头声源的激励达到相当于所述测试腔体减小0.2cm3的信号级。
优选地，所述特定的外加信号的信号级按照如下步骤确定：
提供第一测试腔体和第二测试腔体，所述第二测试腔体的容积小于所述第一测试腔体的容积；
提供信号发生器，所述信号发生器用于输出与待测耳声阻抗/导纳仪的刺激信号相同频率的电信号，所述电信号能够使测试扬声器发出相应的声信号；
将测试扬声器接通所述信号发生器，分别向所述第一测试腔体和第二测试腔体内发射声信号，并且分别测试所述第一测试腔体内的第一声压级，以及所述第二测试腔体内的第二声压级；
将耳声阻抗/导纳仪的探头与所述第一测试腔体连接，并使所述耳声阻抗/导纳仪的刺激信号在所述第一测试腔体内的声压级稳定在所述第一声压级；
调整所述信号发生器，使用所述测试扬声器向所述第一测试腔体发生声信号，并且与所述耳声阻抗/导纳仪产生的声压级叠加后达到所述第二声压级；此时所述信号发生器的激励电信号使所述耳声阻抗/导纳仪的探头声源的激励达到相当于第一测试腔体的容积减小到所述第二测试腔体的容积的信号级。
优选地，所述第二测试腔体的容积比所述第一测试腔体小0.2cm3。
优选地，所述测试扬声器向所述第一测试腔体和第二测试腔体输出的声信号频率为226Hz。
优选地，所述第一测试腔体和第二测试腔体内的声压级使用仿真耳测量。
该方法可用于测量耳声阻抗/导纳仪时间特性，优点在简单易操作，适用不同型号的耳声阻抗/导纳仪。
该方法从阻抗测量角度间接改变测量阻抗值，即通过外加一个同频率的刺激信号，使声源的激励应达到相当于腔体减小0.2cm3的信号级，按图1用等效体积内上升与下降时间5ms，持续至少1s的刺激变化的呈现，来测量响应时间，满足GB/T15953-1995标准中对耳声阻抗仪的时间特性的测试要求。设计要点在于该方法能够模拟正常人耳的生理性反应，即在声刺激条件下由于镫骨肌的反射性收缩，继而引起人耳的声阻抗变化，从而解决了耳声阻抗/导纳仪的时间特性测量问题。
附图说明
图1是耳声阻抗/导纳仪时间特性时间反应参数示意图；
图2是根据本发明的耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法示意图；
图3是图2中的方法原理示意图；
图4是声的等效容积原理示意图；
图5是本发明的外加声源测试原理示意图。
具体实施方式
如附图1所示，在GB/T15953-1995中规定的测试条件下，对耳声阻抗/导纳仪通过测试腔内响应分段输入变化，测得从T0开始的总的时间特性。测量总时间特性，应将探管接到2cm3硬壁腔。探头信号引出的电信号激励的微型声源应当接至靠近探头的腔中。通过合适的开关电路，声源的激励应达到相当于腔体减小0.2cm3的信号级。按图1用等效体积内上升与下降时间5ms，持续至少1s的刺激变化的呈现，来测量响应时间。待测电输出应接有规定的最低负载阻抗，并接收到双迹示波器的一通道；或上限频率至少为20Hz(-3dB)的Y-T记录仪。
图1中的虚线表示过冲及下冲，用百分比表示为：
Figure BDA0002305166450000031
或/>
Figure BDA0002305166450000032
及/>
Figure BDA0002305166450000033
或/>
Figure BDA0002305166450000034
以上的Ti为初始潜伏，定义为从模拟的输入阻抗/导纳的分段开始，到测得稳态阻抗变化为10％的时间，单位为秒；
tr为上升时间，定义为测得稳态阻抗/导纳变化由10％～90％的时间，单位为秒；
Tt为终端潜伏，定义为从模拟的输入阻抗/导纳的分段终结变化到测得稳态阻抗/导纳变化90％的时间；
tf为下降时间，定义为在初始阻抗变化终结后，测得稳定阻抗/导纳变化从90％～10％的时间，单位为秒；
ΔVi输入阻抗/导纳模拟分段变化；
ΔZa，ΔYa为当模拟输入变化切换在“通”或“断”时的阻抗/导纳的稳写上值变化；
ΔZa0，ΔYa0为当模拟输入变化切换在“通”时，在达到稳定之前，测得值瞬时仿真响应的过冲；
ΔZau，ΔYau为当模拟输入变化切换在“断”时，在达到稳定之前胸，测得瞬时仿超龄响应的过冲。
过冲与下冲应用稳态值变化的百分数表示。
各种时间反应参数不超过50ms。
图2所示的是根据本发明的一种用于测量耳声阻抗/导纳仪时间特性的装置，该装置从阻抗测量角度间接改变测量阻抗值，即通过外加一个同频率的刺激信号，使声源的激励应达到相当于腔体减小0.2cm3的信号级。按图1用等效体积内上升与下降时间5ms，持续至少1s的刺激变化的呈现。该装置的主要特点即具有在接收到声刺激信号后通过合适的开关电路，达到上述标准要求，设计的装置可以模拟生理耳的声反射效应，从而引起声阻抗发生变化，从而为耳声阻抗/导纳仪的时间特性的测量提供条件。
根据本发明的一种用于测量耳声阻抗/导纳仪时间特性的装置，包括测试腔体、扬声器、信号发生装置和双踪示波器。
所述测试腔体具有第一容积，用于与待测耳声阻抗/导纳仪的探头连接，以使得所述探头能够向所述测试腔体内发出刺激人耳声信号。
所述扬声器能够与所述测试腔体连接，从而向所述测试腔体输出外加刺激声信号。
所述信号发生装置能够响应于所述探头发出的刺激人耳声信号，生成用于控制所述扬声器发声的电信号。
所述双踪示波器通过第一通道获取所述用于控制扬声器发声的电信号，通过第二通道获取所述待测耳声阻抗/导纳仪输出的阻抗电信号。
在一优选的实施方式中，所述测试腔体使用不锈钢制成。
在一优选的实施方式中，所述第一容积为2cm3。
在一优选的实施方式中，所述待测耳声阻抗/导纳仪的探头向所述测试腔体发出的刺激人耳声信号的频率为226Hz。
在一优选的实施方式中，所述外加刺激声信号与所述刺激人耳声信号的频率相同，相位差固定不变。通过控制外加刺激声信号与刺激人耳声信号的频率相同，相位差固定不变，两者可以在测试腔体内进行叠加，获得模拟声阻抗变化的效果。
在一优选的实施方式中，所述信号发生装置包括：拾音器、放大器、第一滤波器、电压比较器、第二滤波器、衰减器，以及模拟电子开关。
在一优选的实施方式中，所述拾音器与所述测试腔体连接，用于接收所述测试腔体内的声信号，将声信号转为电信号输出。
在一优选的实施方式中，所述放大器与第一滤波器用于对所述拾音器输出的电信号进行处理，输出到电压比较器；所述电压比较器将处理后的电信号转成同频率的方波信号；所述第二滤波器用于将所述方波信号转化成正弦信号，所述正弦信号经过衰减后变为由所述电子开关控制的电源信号。
具体地，耳声阻抗/导纳仪的探头发出226Hz、85dB刺激声信号，拾音器的咪头接收到测试腔体内的信号，将声信号转为电信号输出。由于输出电信号功率很小，而且会混有其他频率的杂波，所以不能直接用于扬声器的电输入信号。经过放大器和滤波器的处理，变成226Hz的电信号，电信号经过电压比较器转成同频率的方波信号，再经过滤波器转化成226Hz的正弦电信号，此时正弦电信号功率不受声信号影响，经过衰减后变为扬声器的电源信号，用来控制扬声器发声，衰减器可调节电源信号的大小，使扬声器发出合适声压级的声信号。
下面介绍根据本实施例的原理。
临床上声阻抗测试，并不是直接测量声阻和声抗的，而是通过电声桥系统来监测外耳道中的声压级，从而测知声顺的变化。这里声桥系统采用的是等效体积原理。
等效体积指的是提供等效声阻抗/导纳的硬壁圆柱形空气腔的体积。
公式Ve＝γ·Ps·Ca＝ρ·c2·Ca
其中Ve—等效体积，单位为m3；
γ—空气定压比热对定容比热之比，近似1.40；
Ps—大气压力，单位为Pa；
ρ—测量时的温度与大气压力下的空气密度，单位为kg/m3；
c—测量时的温度与大气压力下的声速，单位为m/s；
Ca—声顺，体积位移对声压之比，单位为m3/Pa。
声信号传输过程如图3所示，外加声信号之后，使密闭腔内声压变化，则声顺变化，根据公式可知，等效体积也变化。
因此，可以通过声等效体积的值来反映声音传入中耳的难易程度，即中耳鼓膜和听骨链传导系统的活动度。这种等效体积即代表膜的顺应性，即声顺。
本发明模拟声阻抗变化的原理就是外加一个刺激声信号，使密闭腔内声压增大，声顺值减小，等效体积减小，声源的激励应达到相当于腔体减小0.2cm3的信号级。
以上外加声源的信号级通过以下方法确定。
由图4可以看出，一定强度的纯音引入硬壁密闭腔中，所产生的声压级(SPL)与腔的容积成反比。在该硬壁密闭腔中分别引入220Hz、85dB的纯音，其中腔1为已知容积的标准腔，声压级(SPL)为85dB，声压计指针指向平衡点(0点)；腔2大于腔1，指针指向表负的方向，表示该腔内声压小于85dB，需要增加纯音强度才能达到0点平衡。同理，腔3小于腔1，声压计指针偏向正的方向，表示该腔内声压大于85dB，需要减少纯音强度才能使声压计指向平衡点。图4中腔4与腔1的大小相同，但腔4壁上有一个被薄膜封闭的小洞，部分声能将从这里泄漏，声压计指向负的方向，表示腔内声压小于85dB，需要增加纯音强度才能使指针指向0点平衡。
如图5所示，为了确定外加声源的信号级，制作了2个容积为2cm3和1.8cm3的不锈钢测试腔体。
将扬声器接通信号发生器，使扬声器在2cm3的腔体中发声，用BK4152仿真耳测试声压级，调节信号发生器输出电信号，将腔体内声压级稳定在85dB。再用相同输出电信号，使扬声器在1.8cm3的腔体中发声，测得腔体内声压级稳定在86.3dB。因此在2cm3的腔体中，若声阻抗仪在腔体内的声压级稳定在85dB，此时用扬声器作为外加一个未知信号级的声源发声，使测得腔体内声压级叠加后达到86.3dB，则声源的激励应达到相当于腔体减小0.2cm3的信号级。同时可用仿真耳测试出外加声源的声压级。
下面介绍根据本发明的一种测量耳声阻抗/导纳仪时间特性的方法。该方法包括如下步骤：
步骤S1，提供具有第一容积的测试腔体，将待测的耳声阻抗/导纳仪探头与所述测试腔体连接；
步骤S2，提供一用于输出外加信号的信号发生器，将所述信号发生器的输出端与一扬声器连接，所述扬声器用于向所述测试腔体发射声信号；
步骤S3，提供一双踪示波器，将所述双踪示波器的第一探头与所述信号发生器的输出端连接，同时将所述双踪示波器的第二探头与所述耳声阻抗/导纳仪的测量结果输出端连接；
步骤S4，使用所述耳声阻抗/导纳仪向所述测试腔体输出刺激信号；使用所述信号发生器向所述测试腔体输出一特定的外加信号，所述特定的外加信号能够引起所述测试腔体的指标变化，从而模拟出声阻抗的变化；
步骤S5，使用所述双踪示波器测试所述耳声阻抗/导纳仪的时间特性。
在一优选的实施方式中，所述测试腔体的第一容积为2cm3。
在一优选的实施方式中，所述信号发生器输出的外加信号与所述耳声阻抗/导纳仪的探头输出的刺激信号具有相同的频率。
在一优选的实施方式中，所述刺激信号的频率为226Hz。
在一优选的实施方式中，所述步骤S4中特定的外加信号能够引起测试腔体压强或体积或接收反射声时间的变化，从而模拟出声阻抗的变化。
在一优选的实施方式中，所述步骤S4中的特定的外加信号使所述耳声阻抗/导纳仪的探头声源的激励达到相当于所述测试腔体减小0.2cm3的信号级。
在一优选的实施方式中，所述特定的外加信号的信号级按照如下步骤确定：
提供第一测试腔体和第二测试腔体，所述第二测试腔体的容积小于所述第一测试腔体的容积；
提供信号发生器，所述信号发生器用于输出与待测耳声阻抗/导纳仪的刺激信号相同频率的电信号，所述电信号能够使测试扬声器发出相应的声信号；
将测试扬声器接通所述信号发生器，分别向所述第一测试腔体和第二测试腔体内发射声信号，并且分别测试所述第一测试腔体内的第一声压级，以及所述第二测试腔体内的第二声压级；
将耳声阻抗/导纳仪的探头与所述第一测试腔体连接，并使所述耳声阻抗/导纳仪的刺激信号在所述第一测试腔体内的声压级稳定在所述第一声压级；
调整所述信号发生器，使用所述测试扬声器向所述第一测试腔体发生声信号，并且与所述耳声阻抗/导纳仪产生的声压级叠加后达到所述第二声压级；此时所述信号发生器的激励电信号使所述耳声阻抗/导纳仪的探头声源的激励相当于第一测试腔体的容积减小到所述第二测试腔体的容积的信号级。
在一优选的实施方式中，所述第二测试腔体的容积比所述第一测试腔体小0.2cm3。
在一优选的实施方式中，所述测试扬声器向所述第一测试腔体和第二测试腔体输出的声信号频率为226Hz。
在一优选的实施方式中，所述第一测试腔体和第二测试腔体内的声压级使用仿真耳测量。
下面介绍根据本发明的用于测量耳声阻抗/导纳仪时间特性的装置的制造方法，该方法包括如下步骤：
提供具有第一容积的测试腔体，并将所述测试腔体与待测耳声阻抗/导纳仪的探头连接，以使得所述探头能够向所述测试腔体内发出刺激人耳声信号；
提供扬声器，并将所述扬声器与所述测试腔体连接，从而向所述测试腔体输出外加刺激声信号；
提供信号发生装置，所述信号发生装置包括依次连接的拾音器、放大器、第一滤波器、电压比较器、第二滤波器、衰减器，以及模拟电子开关；并将所述拾音器与所述测试腔体连接；
提供双踪示波器，并将其通过第一通道与所述信号发生装置的电信号输出端连接，以及通过第二通道与所述待测耳声阻抗/导纳仪的阻抗电信号输出端连接。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，包括如下步骤：
步骤S1，提供具有第一容积的测试腔体，将待测的耳声阻抗/导纳仪探头与所述测试腔体连接；
步骤S2，提供一用于输出外加信号的信号发生器，将所述信号发生器的输出端与一扬声器连接，所述扬声器用于向所述测试腔体发射声信号；
步骤S3，提供一双踪示波器，将所述双踪示波器的第一探头与所述信号发生器的输出端连接，同时将所述双踪示波器的第二探头与所述耳声阻抗/导纳仪的测量结果输出端连接；
步骤S4，使用所述耳声阻抗/导纳仪向所述测试腔体输出刺激信号；使用所述信号发生器向所述测试腔体输出一特定的外加信号，所述特定的外加信号能够引起所述测试腔体的指标变化，从而模拟出声阻抗的变化；所述信号发生器输出的外加信号与所述耳声阻抗/导纳仪的探头输出的刺激信号具有相同的频率；所述特定的外加信号能够引起测试腔体压强或体积或接收反射声时间的变化，从而模拟出声阻抗的变化；
步骤S5，使用所述双踪示波器测试所述耳声阻抗/导纳仪的时间特性。
2.根据权利要求1所述的一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，其特征在于，所述测试腔体的第一容积为2cm3。
3.根据权利要求1所述的一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，其特征在于，所述刺激信号的频率为226Hz。
4.根据权利要求1所述的一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，其特征在于，所述步骤S4中的特定的外加信号使所述耳声阻抗/导纳仪的探头声源的激励达到相当于所述测试腔体减小0.2cm3的信号级。
5.根据权利要求4所述的一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，其特征在于，所述特定的外加信号的信号级按照如下步骤确定：
提供第一测试腔体和第二测试腔体，所述第二测试腔体的容积小于所述第一测试腔体的容积；
提供信号发生器，所述信号发生器用于输出与待测耳声阻抗/导纳仪的刺激信号相同频率的电信号，所述电信号能够使测试扬声器发出相应的声信号；
将测试扬声器接通所述信号发生器，分别向所述第一测试腔体和第二测试腔体内发射声信号，并且分别测试所述第一测试腔体内的第一声压级，以及所述第二测试腔体内的第二声压级；
将耳声阻抗/导纳仪的探头与所述第一测试腔体连接，并使所述耳声阻抗/导纳仪的刺激信号在所述第一测试腔体内的声压级稳定在所述第一声压级；
调整所述信号发生器，使用所述测试扬声器向所述第一测试腔体发生声信号，并且与所述耳声阻抗/导纳仪产生的声压级叠加后达到所述第二声压级；此时所述信号发生器的激励电信号使所述耳声阻抗/导纳仪的探头声源的激励达到相当于第一测试腔体的容积减小到所述第二测试腔体的容积的信号级。
6.根据权利要求5所述的一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，其特征在于，所述第二测试腔体的容积比所述第一测试腔体小0.2cm3。
7.根据权利要求5所述的一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，其特征在于，所述测试扬声器向所述第一测试腔体和第二测试腔体输出的声信号频率为226Hz。
8.根据权利要求5所述的一种用于耳声阻抗/导纳仪时间特性的测量方法，其特征在于，所述第一测试腔体和第二测试腔体内的声压级使用仿真耳测量。
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