CN112929047B - 一种低噪声数字ct音频交互系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低噪声数字CT音频交互系统及控制方法，本发明采用了一套与常规音频控制方案不同的电路系统，并配合CT系统的上电及不同使用状态下时序控制方法，解决了CT上电瞬间噪声、屏蔽间内对讲的啸叫规避以及CT扫描时的强电磁干扰噪声问题。本发明具有噪声低、抗干扰能力强的优点。

Description

一种低噪声数字CT音频交互系统及控制方法

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，更具体涉及一种低噪声数字CT音频交互系统及控制方法。

背景技术

在CT语音交互时由于需要实现对讲并在特定的扫描时刻进行自动提醒病人进行吸气屏气等配合，目前的CT对讲系统往往需要借助PC或者自制音频存储设备辅助实现自动播放语音的功能，但是整体的音频系统中多处音频的模拟信号地汇在一起、CT系统中强电上电瞬间的电流冲击及大功率继电器吸合等，导致音频的噪声较多，且抗电磁干扰的能力较差，干扰较大时甚至会引起啸叫。现有的技术方案往往采用模拟信号直接拾音并放大然后直接播放，实现对讲，自动语音部分往往采用PC处存储的音频文件和对讲的模拟信号经过电容耦合后一起播放，或者简单增加电源滤波器。现有的技术使用的模拟信号在信号传输过程中受电磁干扰影响比较严重，噪声较大，且上电瞬间的电流冲击及继电器吸合等噪声也无法有效避免。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种低噪声数字CT音频交互系统及控制方法，可以明显降低各类电信号或者干扰带来的噪声。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种低噪声数字CT音频交互系统，包括机架数字硅麦拾音板、音频控制板，所述音频控制板与所述机架数字硅麦拾音板的输出端连接，所述音频控制板连接有音频解码模块一和音频解码模块二，所述音频解码模块一的后端连接有功放一，所述功放一连接有操作台喇叭，所述音频解码模块二连接有功放二，所述功放二连接有机架喇叭，所述功放一的后级连接有继电器。

进一步，还包括操作台控制盒，所述操作台控制盒与所述音频控制板信号通过CAN通信连接，所述操作台控制盒向所述音频控制板发送CAN消息控制所述操作台喇叭的开启或关闭。

进一步，所述音频控制板内设置有存储语音音频文件的FLASH芯片，音频文件更新采用通信方式从操作台PC录制并通过以太网传输给音频控制板，存到FLASH芯片中。

进一步，所述音频控制板采用STM32F767系列的MCU作为音频控制板的主控单元，通过IIS外设接口获取信号后进行滤波处理后通过另一路IIS交给所述音频解码模块一或者所述音频解码模块二。

一种低噪声数字CT音频交互控制方法，包括将机架声音传输给操作台和将操作台声音传输给机架处，机架声音传输控制包括机架数字硅麦拾音板将机架处的声音拾取后传输给音频控制板，音频控制板获取信号后进行滤波处理后交给音频解码模块一，音频解码模块一将数字信号转为模拟信号后交给功放放大信号，放大后的信号再接到操作台喇叭；操作台声音传输控制包括，操作台控制盒给音频控制板发送CAN消息，打开音频控制板的功放二 ，操作台控制盒拾音后将拾音后的信号传输给控制盒的前级放大，前级放大信号耦合功放二的输入端后启动机架喇叭播放声音。

进一步，为了避免不必要的操作台声音传送到机架处，功放二连接有控制其关闭的对讲键，默认状态下，功放二关闭，当按下对讲键时功放二打开正常播放，抬起对讲键时功放二关闭。

进一步，为了防止扫描间内机架喇叭的声音被机架外罩上的麦克风拾音后放大造成啸叫，在按下对讲键时将控制盒的麦克拾音关闭。

本发明使用延时控制继电器通断使机器一键启动时的380V和220V处动力线的大电流冲击引起的刺耳的噪声得到避免。

将远距离传输的音频信号改为远距离传输功放后级的强信号，从而避免了常用方案中使用弱信号传输音频信号时在强电磁干扰时的杂音出现，尤其是音量较大时二者对比更加明显，使用强信号的几乎没有电流声，后者则比较明显的有“滋”的传导地噪声。

使用STM32F7系列MCU自带的IIS外设采集数字硅麦的PDM信号，由MCU进行滤波处理后用另一路IIS输出给解码器并放大后播放,解决传统近场音频方案的模拟信号抗干扰能力差及无法使用滤波算法的问题。

操作台的音频控制盒若想实现开启或者关闭控制盒处的喇叭时需要向音频控制板发送CAN消息，让音频控制板光耦隔离后在功放处实现喇叭声音的启用或者关闭，实现数字地与模拟地的严格区分。与传统控制方案的就近使用功放进行控制不同的是，这样通过CAN消息控制电气柜处的功放看似像“绕远路”，实际上是为了降噪需要。由于整机音频使用独立电源，与其他控制部分信号地隔离，采用这种CAN消息指令配合光耦隔离控制音频功放的方式控制将音频部分地信号单独隔离，并配合了功放级的强信号传输，这种控制方式可以有效去掉数字地信号的干扰。

音频文件更新采用通信方式从操作台 PC录制并通过以太网传输给音频控制板，存到FLASH芯片中，该方式免拆机壳，操作简单。

综上所述，本发明采用了一套与常规音频控制方案不同的电路系统，并配合CT系统的上电及不同使用状态下时序控制方法，解决了CT上电瞬间噪声、屏蔽间内对讲的啸叫规避以及CT扫描时的强电磁干扰噪声问题。本发明具有噪声低、抗干扰能力强的优点。

附图说明

图1为本发明实施例系统原理框图；

图2为本发明实施例机架声音传到操作台控制流程图；

图3为本发明实施例操作台控制盒传入控制流程图；

图4为本发明实施例中自动语音部分电路图；

图5为本发明实施例中自动语音控制及文件传输控制流程图；

图6为本发明实施例中延时电路图。

具体实施方式

参照图1至图6对本发明一种低噪声数字CT音频交互系统及控制方法的具体实施方式作进一步的说明。

如图1所示，一种低噪声数字CT音频交互系统，包括机架数字硅麦拾音板、音频控制板，所述音频控制板与所述机架数字硅麦拾音板的输出端连接，所述音频控制板连接有音频解码模块一和音频解码模块二，所述音频解码模块一的后端连接有功放一，所述功放一连接有操作台喇叭，所述音频解码模块二连接有功放二，所述功放二连接有机架喇叭，所述功放一的后级连接有继电器。

还包括操作台控制盒，所述操作台控制盒与所述音频控制板信号通过CAN通信连接，所述操作台控制盒向所述音频控制板发送CAN消息控制所述操作台喇叭的开启或关闭。

所述音频控制板内设置有存储语音音频文件的FLASH芯片，音频文件更新采用通信方式从操作台PC录制并通过以太网传输给音频控制板，存到FLASH芯片中。

本实施例优选的，所述音频控制板采用STM32F767系列的MCU作为音频控制板的主控单元，通过IIS外设接口获取信号后进行滤波处理后通过另一路IIS交给所述音频解码模块一或者所述音频解码模块二。

在本发明的实施例中，音频控制板STM32F767系列的MCU作为音频控制板的主控单元，优选地，本发明使用STM32F767IGT6作为主控芯片，该MCU具有三路IIS外设，本方案使用了其中两路，其中一路用于采集硅麦的PDM数字音频信号，另一路用于给音频解码模块数字音频接口通信。

在本发明的实施例中，自动语音部分的音频解码模块使用的是T2003S-16S，这里配合双路音频模拟开关分别控制音频输出的两个声道的播放，达到仅用一块音频解码芯片就实现了扫描间内外的自动语音提示的差异化。比如让“吸气，屏住”这类提示病人的语音只需要让里面听到时，控制模拟开关断开外面的音频输出即可。自动语音的部分电路如图4所示。

一种低噪声数字CT音频交互控制方法，包括将机架声音传输给操作台和将操作台声音传输给机架处，机架声音传输控制包括机架数字硅麦拾音板将机架处的声音拾取后传输给音频控制板，音频控制板获取信号后进行滤波处理后交给音频解码模块一，音频解码模块一将数字信号转为模拟信号后交给功放放大信号，放大后的信号再接到操作台喇叭；操作台声音传输控制包括，操作台控制盒给音频控制板发送CAN消息，打开音频控制板的功放二 ，操作台控制盒拾音后将拾音后的信号传输给控制盒的前级放大，前级放大信号耦合功放二的输入端后启动机架喇叭播放声音。

为了应对机器一键启动时强电信号的大电流冲击及继电器吸合的噪声，本发明在音频控制板的功放一后级加了一个继电器，专门对该时间段的噪声进行规避。同时本发明采用数字音频方案进行抗电磁干扰，尤其对机架的球管放X射线时及机架转子转动时的电机磁场干扰降噪明显。机架声音传到操作台控制流程如图2所示：

上电5秒后闭合音频控制板功放一后级的继电器，使功放一的输出信号能够接通到操作台控制盒的喇叭（操作台喇叭）；机架的数字麦克风PDM信号传输给音频控制板；音频控制板实用IIS获取PDM信号并进行降噪处理后通过另一路IIS输出给音频解码电路；解码电路解码后的音频信号给功放一；功放一驱动操作台控制盒的喇叭播放声音。

为了避免医生谈及病人病情被病人听到造成不必要的心理压力，默认状态是将控制盒处的麦克风的那一路功放关闭，当按下对讲键是允许控制台声音播放的那一路功放进行正常播放医生的语音，抬起对讲键时再次关闭该功放。为了防止扫描间内喇叭的声音被机架外罩上的麦克风拾音后放大造成啸叫，这里在按下对讲键时将控制盒的麦克拾音关闭，具体控制流程如图3所示： 上电后，操作台控制盒是否按下对讲键；若是，操作台控制盒给音频控制板发送CAN消息，打开音频控制板的功放二；操作台控制和的麦克风开启拾音，并将拾音后的信号交给控制盒的前级放大；前级放大信号耦合到音频控制板的功放二的输入端后驱动机架的两个喇叭播放声音；操作台控制盒是否抬起对讲案件；若是，关闭音频控制板的功放二。

本实施例优选的，音频控制板中存储的自动语音部分为MP3或WAV格式的音频文件，有时会有增加方言的需要，本发明可以使用控制盒上的拾音器尽量录制提示语音，并使用以太网通信方式将音频文件从CONSOLE PC转发后存放到音频控制板的FLASH芯片中，可以实现不用拆机壳即可进行音频文件更新。自动语音的控制及文件传输控制流程如图5所示。

本实施例优选的，控制上电瞬间的大电流冲击时采用继电器延时隔断的方法，在音频控制板的功放输出端串进一个双路继电器，为了使模拟和数字地分开，这里采用光耦隔离，具体实现电路如图6所示，具体如下：

上电后，扫描控制板给音频控制板发送播放音频的CAN命令，判断是播放哪个音频命令，音频控制板给音频解码模块发送UART消息，播放对应的音频文件，功放二分别接到机架左右两侧的喇叭，播放完成后停止播放，操作台PC（CONSOLE PC）给音频控制板发送更新音频文件命令后，音频控制板接收操作台PC的音频文件并存放到FLASH芯片。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种低噪声数字CT音频交互控制方法，其特征在于：交互系统包括机架数字硅麦拾音板、音频控制板，所述音频控制板与所述机架数字硅麦拾音板的输出端连接，所述音频控制板连接有音频解码模块一和音频解码模块二，所述音频解码模块一的后端连接有功放一，所述功放一连接有操作台喇叭，所述音频解码模块二连接有功放二，所述功放二连接有机架喇叭，所述功放一的后级连接有继电器；所述音频控制板采用STM32F767系列的MCU作为音频控制板的主控单元，通过IIS外设接口获取信号后进行滤波处理后通过另一路IIS交给所述音频解码模块一或者所述音频解码模块二；

交互控制方法包括将机架声音传输给操作台和将操作台声音传输给机架处，机架声音传输控制包括机架数字硅麦拾音板将机架处的声音拾取后传输给音频控制板，音频控制板获取信号后进行滤波处理后交给音频解码模块一，音频解码模块一将数字信号转为模拟信号后交给功放放大信号，放大后的信号再接到操作台喇叭；操作台声音传输控制包括，操作台控制盒给音频控制板发送CAN消息，打开音频控制板的功放二 ，操作台控制盒拾音后将拾音后的信号传输给控制盒的前级放大，前级放大信号耦合功放二的输入端后启动机架喇叭播放声音。

2.根据权利要求1所述的低噪声数字CT音频交互控制方法，其特征在于：还包括操作台控制盒，所述操作台控制盒与所述音频控制板信号通过CAN通信连接，所述操作台控制盒向所述音频控制板发送CAN消息控制所述操作台喇叭的开启或关闭。

3.根据权利要求1所述的低噪声数字CT音频交互控制方法，其特征在于：所述音频控制板内设置有存储语音音频文件的FLASH芯片，音频文件更新采用通信方式从操作台PC录制并通过以太网传输给音频控制板，存到FLASH芯片中。

4.根据权利要求1所述的低噪声数字CT音频交互控制方法，其特征在于：为了避免不必要的操作台声音传送到机架处，功放二连接有控制其关闭的对讲键，默认状态下，功放二关闭，当按下对讲键时功放二打开正常播放，抬起对讲键时功放二关闭。

5.根据权利要求4所述的低噪声数字CT音频交互控制方法，其特征在于：为了防止扫描间内机架喇叭的声音被机架外罩上的麦克风拾音后放大造成啸叫，在按下对讲键时将控制盒的麦克拾音关闭。

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