CN114745649B - 基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其可以灵活地在不同环境噪声下进行基于耦合强测试方法的真耳分析测试过程，同时确保助听器增益值的准确性。本发明中的真耳分析测试系统包括耦合腔麦克风、参考麦克风、信号处理电路、微型控制器和安装了系统控制软件的计算机；信号处理电路的输入端连接耦合腔麦克风和参考麦克风，信号处理电路的输出端连接微型控制器，微型控制器的输出端连接系统控制软件，测试执行系统包括基于耦合腔测试的真耳耦合腔差值测试和基于耦合腔测试的助听器性能检测，基于耦合腔测试的真耳耦合腔插值测试用于检测真耳与耦合腔之间的响度差异，确保患者听力的准确预估。

Description

基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统

技术领域

本发明涉及真耳分析测试技术领域，具体为基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统。

背景技术

真耳分析（Real Ear Measurement, 以下简称REM）是指在真正的人耳中的鼓膜近处进行声学测量的过程，它作为一项助听器精准调节的评价手段广泛地应用在临床上。真耳分析主要包括：探管传声器测试与耦合腔测试两种方式。在助听器领域，探管传声器测试往往特指围绕助听器的介入增益进行测量的方法，其过程包括在近鼓膜处进行一个声学测量，测试得到裸耳状态下未戴助听器和佩戴助听器后近鼓膜处的声压值之差，然后以这个数据来指导验配师进行合适的助听器验配。但是，这种方法需要患者提供自己的主观感受，不适用于表达困难的患者，或者患者情况复杂无法主观表述清楚的患者，如：婴儿、重度和极重度听力损失的患者或者学习障碍的人群。

而耦合腔测试方法则适用于表达困难的患者，或者患者情况复杂无法主观表述清楚的患者。耦合腔测试方法包括：真耳耦合腔插值（RealEar Coupler Difference，以下简称RECD）与耦合腔验配两部分。RECD是指同一输入信号条件下，人耳鼓膜处测得的声压级与耦合腔测得的声压级之差。耦合腔验配降低了常规真耳测试患者的参与度，使得一些特殊人群也能进行真耳测试。RECD值可用于验配公式进行目标曲线计算，指导助听器验配，因为使用RECD就考虑了患者外耳道的声学特性，而同样的一个声音输入不同的外耳道在鼓膜处会得到不同的声压级，所以当由于各种原因无法在患者外耳道内直接进行声压级测试时，可以用患者既往测得的RECD值或相同的年龄阶段人群的平均RECD值来推导助听器在患者外耳道内的声输出，从而更方便和准确的为患者验配助听器。现有的耦合腔真耳测试的具体测试过程和设备已经有很多技术人员在研究，如申请号为CN201410453825.9的专利。

但是，现有技术中的基于耦合腔测试方法对真耳进行测试得到助听器增益的过程，通常只能在固定环境噪声下进行，一旦验配环境噪声稍有变化，就会导致得到的助听器增益值的结果不准确，进而导致后续助听器的调整期限变长，甚至需要重新测试。

发明内容

为了解决现有的助听器验配技术中基于耦合器测试方法进行真耳测试时对于环境噪声要求严格的问题，本发明提供基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其可以灵活地在不同环境噪声下进行基于耦合强测试方法的真耳分析测试过程，同时确保助听器增益值的准确性。

本发明的技术方案是这样的：基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其包括：测试用麦克风、控制系统软件、微控制器、信号处理电路，其特征在于：

所述测试用麦克风包括：耦合腔麦克风，所述耦合腔麦克风包括：2cc耦合腔和模拟麦克风；所述测试用麦克风的信号输出端通过所述信号处理电路连接所述微控制器；

所述微控制器包括：主控芯片，所述主控芯片上连接音频编解码器，所述音频编解码器连接所述信号处理电路；所述主控芯片数据连接所述控制系统软件；所述音频编解码器实现对音频数据的模拟信号和数字信号的编解码；

所述测试用麦克风将采集的声音的模拟信号，基于所述信号处理电路送入所述音频编解码器；所述音频编解码对所述测试用麦克风读入的音频模拟信号进行数字化处理得到声音数字信号，送入所述主控芯片；所述主控芯片将所述声音数字信号送入到所述控制系统软件中；所述控制软件向所述主动芯片和所述测试用麦克风发送控制指令；

所述控制系统软件包括：测试执行模块、数据库；

所述数据库中存储内容包括：患者个人基本信息；

所述测试执行模块包括：真耳耦合腔差值测试模块，所述真耳耦合腔差值测试模块包括：环境噪声检测模块、耦合腔响应测试模块、数据导入模块、真耳分析执行模块；

所述真耳分析执行模块包括：现有耦合腔真耳测试模块、可测噪声真耳分析模型；

所述数据导入模块：用于导入患者的各个频率下的纯音阈值以及真耳助听增益值，并送入所述数据库中存储；

所述耦合腔响应测试模块通过所述主控芯片连接所述耦合腔麦克风，用于测定耦合腔麦克风中的耦合腔在指定宽带测试信号下的频率响应，并与基于所述数据导入模块导入的真耳助听增益进行对比，得到真耳耦合腔差值；

所述可测噪声真耳分析模型基于机器学习模型构建；训练好的所述可测噪声真耳分析模型的输入包括：环境噪声的噪声类型、患者个人基本信息、患者各个频率下的纯音阈值、患者对应的真耳耦合腔差值，得到的输出包括：患者对应的助听器增益值；

所述环境噪声检测模块中接收到所述耦合腔麦克风输入的环境噪声的信号，对所述环境噪声进行分析，按照强度分类得到噪声类型；

所述噪声类型包括：噪声强度依次变高的低噪声、中高噪声、强噪声；所述低噪声为噪声强度小于等于静音环境的噪声；所述强噪声为强度超过人耳接收范围的噪声；所述中高噪声的噪声强度位于所述低噪声、所述强噪声之间，将位于所述低噪声、所述强噪声之间之间的强度分类，得到大于等于1个等级的所述中高噪声；每个等级的所述中高噪声对应一个训练好的所述可测噪声真耳分析模型；

基于所述测试执行模块对患者进行真耳分析测试时，所述环境噪声检测模块给出测试环境对应的所述噪声类型：

当所述噪声类型为低噪声时，所述环境噪声检测模块启动所述现有耦合腔真耳测试模块，以现有的耦合腔测试方法执行后续测试过程，得到患者对应的助听器增益值；

当所述噪声类型为强噪声时，启动警告流程，所述环境噪声检测模块提示环境噪声已经超过了正常人耳接收的范围，该环境不适合进行测试，停止测试过程；

当所述噪声类型为所述中高噪声时，所述环境噪声检测模块启动所述中高噪声等级对应的训练好的所述可测噪声真耳分析模型，将所述噪声类型、患者的所述纯音阈值、患者个人基本信息送入所述训练好的所述可测噪声真耳分析模型中，同时将患者对应的真耳助听增益值送入所述真耳耦合腔差值测试模块中；

所述耦合腔响应测试模块基于所述耦合腔麦克风得到耦合腔在指定宽带测试信号下的频率响应，与患者真耳助听增益值进行对比，得到患者对应的真耳耦合腔差值，并输入到训练好的所述可测噪声真耳分析模型中；

训练好的所述可测噪声真耳分析模型，基于接收到的输入参数，输出患者对应的助听器增益值。

其进一步特征在于：

所述测试用麦克风还包括：参考麦克风，所述参考麦克风设置于所述耦合腔麦克风一侧，输出端通过所述信号处理电路连接所述微控制器；

所述控制系统软件还包括：校准调试模块、通信模块；

所述校准调试模块通过所述参考麦克风实现对耦合腔麦克风的灵敏度和准确性进行测试；

所述通信模块实现所述控制系统软件与微型控制器的通信传输，将所述耦合腔麦克风采集的音频信号传输到所述控制系统软件进行运算处理，将所述控制系统软件的操作指令传输到微控制器进行控制；

所述测试执行模块还包括：助听器性能检测模块，所述助听器性能检测模块基于所述耦合腔麦克风实现对助听器各项指标进行测试评估，完成对助听器性能的检测，其包括：OSPL90测试模块、HFA-OSPL90测试模块、HFA-FOG测试模块、RTG测试模块、基本频率响应曲线测试模块和等效输入噪音测试模块；

所述信号处理电路包括：源跟随器和放大器；所述测试用麦克风连接所述源跟随器，源跟随器用于提供高下拉电阻稳定电压，所述放大器通过负反馈放大的方式放大固定倍数后送入所述音频编解码器；所述微控制器通过I2S通信方式与所述测试用麦克风进行信号传输；

所述微控制器还包括：扬声器、存储器，所述扬声器连接所述音频编解码器；所述存储器用于实现对音频数据的缓存处理；

所述控制系统软件将内部存储的测试音频的时长、响度、声音数据基于通信模块发送到所述主控芯片，所述主控芯片通过所述音频编解码器对测试音频的声音数据进行编解码后，通过所述扬声器播放；所述测试用麦克风采集到音频信号后，通过所述主控芯片发送到所述控制系统软件中，实现耦合腔测试的测试过程；

所述可测噪声真耳分析模型基于BP神经网络、随机森林、支持向量机或k-最近邻法模型构建；

所述噪声类型中的所述低噪声包括：强度低于40dB的噪声；

所述中高噪声包括：中强度噪声、高强度噪声；所述中强度噪声包括：强度大于等于40dB且低于70dB的噪声；所述高强度噪声包括：强度大于等于70dB且低于90dB的噪声；

所述强噪声包括：强度大于等于90dB的噪声。

本发明提供的基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，基于耦合腔麦克风收集环境噪声，基于环境噪声检测模块将环境噪声按照声音强度分类，对超出人耳接收范围的强噪声环境，停止分析检测流程；对于可以进行真耳分析的低噪声、中高噪声环境，分别启动不同的真耳分析过程，得到换证对应的助听器增益值，确保本发明技术方案可以灵活地在不同环境噪声下进行基于耦合强测试方法的真耳分析测试过程；基于耦合器麦克风对环境噪声进行检测，确保接收到的环境噪声值与真耳接收到的噪声更加接近，得到准确的噪声强度判断，进而确保后续基于可测噪声真耳分析模型进行计算得到更准确的助听器增益值；基于耦合腔测试的真耳耦合腔插值测试用于检测真耳与耦合腔之间的响度差异，确保患者听力的准确预估；基于耦合腔测试的助听器性能检测用于检测助听器的各项重要指标，进一步确保对助听器增益值的准确验证。

附图说明

图1为基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统的硬件整体结构示意图；

图2为本发明中的控制系统软件的模块结构示意图；

图3为本发明真耳分析流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其包括：测试用麦克风、控制系统软件、微控制器、信号处理电路，其中控制系统软件搭建在现有的计算机上即可。

测试用麦克风包括：耦合腔麦克风、参考麦克风，耦合腔麦克风包括：2cc耦合腔和模拟麦克风；耦合腔必须采用标准的2cc耦合腔，确保能够模拟仿真人耳的生理结构，保证检测到的患者听力数据的准确性，进而确保最后得到助听器增益值的准确性。具体实现时，耦合腔麦克风使用现有的同时包括2cc耦合腔和模拟麦克风的产品实现即可，也可以基于现有的耦合腔测试设备、模拟麦克风的机械结构和现有的电路技术构建符合测试要求的模块来实现。

参考麦克风设置于耦合腔麦克风一侧，输出端通过信号处理电路连接微控制器；具体实现时根据麦克风的信号结构，参考麦克风设置于耦合腔麦克风的上方或者水平侧面都可以，保证参考麦克风位置上测试信号声级的稳定以对耦合腔麦克风进行校准，进而确保耦合腔麦克风的测试结果的准确性。具体实现时，参考麦克风要求有较高的准确精度，采用INMP441数字麦克风，具有61dBA的信噪比，灵敏度为-26dBFS，在60Hz至15kHz的频率范围内都具有平坦的频率响应，芯片供电电压为3.3V，由信号处理电路中的电压转换模块进行供电。

耦合腔麦克风、参考麦克风的信号输出端分别通过信号处理电路连接微控制器；信号处理电路包括：源跟随器和放大器；如图1所示，耦合腔麦克风、参考麦克风的信号输出端连接源跟随器，源跟随器的输出端连接放大器；源跟随器用于提供高下拉电阻稳定电压，放大器通过负反馈放大的方式放大固定倍数后送入音频编解码器；微控制器通过I2S通信方式与测试用麦克风进行信号传输。

微控制器包括：主控芯片、音频编解码器、扬声器、存储器。

主控芯片上连接音频编解码器，音频编解码器基于现有的音频编辑码芯片实现，音频编解码器实现对音频数据的模拟信号和数字信号的编解码；音频解码器基于I2S(Inter-IC Sound)总线标准连接信号处理电路；主控芯片完成对于音频数据的基础运算，通过Wifi方式数据连接控制系统软件，基于Wifi方式进行数据传输，确保本专利技术方案适用于各种环境，无需增设其他数据通信相关的器件。

测试用麦克风将采集的声音的模拟信号，基于信号处理电路送入音频编解码器；音频编解码对测试用麦克风读入的音频模拟信号进行数字化处理得到声音数字信号，送入主控芯片；主控芯片将声音数字信号送入到控制系统软件中；控制软件向主动芯片和测试用麦克风发送控制指令；

扬声器连接音频编解码器；具体实现时，扬声器使用播放信号能满足播放音频在100Hz-10kHz的频率下、响应曲线较为平坦的特征的扬声器实现，确保满足耦合腔测试时的音频信号参数要求。

存储器用于实现对音频数据的缓存处理；本实施例中，存储器基于SD存储卡实现，确保设备整体的小型化。

进行基于耦合腔测试的验配流程时，控制系统软件内部预先存储言语测听音频数据，控制软件将每次测试使用的测试音频的时长、响度、声音数据基于通信模块发送到主控芯片，主控芯片通过音频编解码器对测试音频的声音数据进行编解码后，通过扬声器播放；耦合腔麦克风采集到音频信号后，通过主控芯片发送到控制系统软件中，完成耦合腔测试的测试过程；

本发明技术方案中的微控制器需要同时满足2路麦克风采集、2路扬声器播放，麦克风采样率需要达到22.05kHz，精度24位，扬声器需要采样率达到44.1kHz，精度16位。即，不包括控制信令的理论最低速率为22k*2*24/8+44k*2*16/8=308kBps。所以，具体实现时需要使用满足最低308kBps速率的具备计算功能的微控制器芯片实现。

如图2所示，控制系统软件包括：测试执行模块、数据库、校准调试模块、通信模块。

数据库中存储患者个人基本信息，患者个人基本信息包括：包括姓名、年龄、电话、测试时间、纯音阈值、真耳耦合腔差值与真耳助听增益；数据库中存储信息既用于用户保存也用于提取实验数据。

测试执行模块包括：真耳耦合腔差值测试模块，真耳耦合腔差值测试模块包括：环境噪声检测模块、耦合腔响应测试模块、数据导入模块、真耳分析执行模块、结果生成模块。

真耳分析执行模块包括：现有耦合腔真耳测试模块、可测噪声真耳分析模型，其中现有耦合腔真耳测试模块为实现现有的静音环境下耦合腔真耳测试技术的模块，基于现有技术实现。

数据导入模块：用于导入患者的各个频率下的纯音阈值以及真耳助听增益值。

耦合腔响应测试模块通过主控芯片连接耦合腔麦克风，用于测定耦合腔麦克风中的耦合腔在指定宽带测试信号下的频率响应，并与基于数据导入模块导入的真耳助听增益进行对比，得到真耳耦合腔差值；

结果生成模块实现测试结果的显示和测试结果报告的生成和保存。

可测噪声真耳分析模型基于机器学习模型构建；本实施例中，可测噪声真耳分析模型基于BP神经网络、随机森林、支持向量机或k-最近邻法模型构建。

可测噪声真耳分析模型的训练数据包括：环境噪声的噪声类型、患者个人基本信息、患者各个频率下的纯音阈值、患者对应的助听器增益值。其中，患者对应的助听器增益值、纯音阈值的数据，基于现有的技术、设备测量得到。然后，基于本发明中的耦合腔麦克风，通过耦合腔响应测试模块测试得到患者的对应的指定宽带测试信号下耦合腔的频率响应，与患者真耳助听增益值进行对比，得到患者对应的真耳耦合腔差值。将患者对应的真耳耦合腔差值、环境噪声的噪声类型、患者个人基本信息、患者各个频率下的纯音阈值构成训练数据集，送入到构建好的可测噪声真耳分析模型中训练，得到训练好的可测噪声真耳分析模型。具体实现过程基于现有的机器学习模型训练技术实现即可。

环境噪声检测模块接收到耦合腔麦克风输入的环境噪声的信号，对环境噪声进行分析，按照噪声强度分类得到环境噪声对应的噪声类型。

噪声类型包括：噪声强度依次变高的低噪声、中高噪声、强噪声；低噪声为噪声强度小于等于静音环境的噪声；强噪声为强度超过人耳接收范围的噪声；中高噪声的噪声强度位于低噪声、强噪声之间，将位于低噪声、强噪声之间之间的强度分类，得到大于等于1个等级的中高噪声；每个等级的中高噪声对应一个训练好的可测噪声真耳分析模型。

本发明技术方案中的低噪声接近静音环境，即为现有的耦合腔测试的环境噪声强度，确保本发明的真耳分析测试系统也能适用于现有的耦合腔测试需求。而强噪声为强度超过人耳接收范围的噪声，这种环境下即便是普通人也无法获得准确听力，所以适合做真耳分析测试。将低噪声和强噪声中间范围的噪声进行分级，具体分级方法可以参照现有的声音处理技术协议文件。通过对中高噪声的定义和分级，确保本发明技术方案能够灵活的适用于各种环境下的真耳分析测试，进而确保基于本发明技术方案测试得到的助听器增益值更准确、更具实用性，同时减少了现有技术中助听器验配过程中的佩戴使用后的调整时间。

本实施例中，噪声类型中的低噪声包括：强度低于40dB的噪声；

中高噪声包括：中强度噪声、高强度噪声；中强度噪声包括：强度大于等于40dB且低于70dB的噪声；高强度噪声包括：强度大于等于70dB且低于90dB的噪声；

强噪声包括：强度大于等于90dB的噪声。

与中高噪声的等级一一对应，可测噪声真耳分析模型包括：中强度噪声可测噪声真耳分析模型和高强度噪声可测噪声真耳分析模型，对中强度噪声可测噪声真耳分析模型和高强度噪声可测噪声真耳分析模型进行训练的时候，基于中强度噪声、高强度噪声数据分别训练。

校准调试模块通过参考麦克风实现对耦合腔麦克风的灵敏度和准确性进行测试；在系统启动之后，先对耦合腔麦克风的灵敏度和准确性进行确认和校准，确保后续的真耳分析过程的准确性。具体校准过程基于现有技术中的耦合腔测试中的校准过程和麦克风参数校准过程实现即可。

通信模块实现控制系统软件与微型控制器的通信传输，将耦合腔麦克风采集的音频信号传输到控制系统软件进行运算处理，将控制系统软件的操作指令传输到微控制器进行控制；本实施例中，通信模块基于Wifi模块实现，采用socket方式链接。

具体实现时，基于通信模块实现的功能包括前端与后端两部分，前端是显示界面部分，关键操作包括设定扬声器播放，测试麦克风的读入以及硬件状态获取。扬声器播放部分包括设定扬声器播放音频，播放时长，以及播放音量；麦克风读入部分包括Wifi连接、断开按钮，通过播放按钮同时控制扬声器的播放与麦克风的采集，通过停止播放按钮结束采集状态；硬件状态获取部分主要用来检测微控制器的硬件是否正常工作，包括获取硬件电压以及处理器状态。

基于本发明中的真耳分析测试系统进行测试时，上电启动系统后，基于通信模块确认微控制器和扬声器、两个测试麦克风的硬件都是否准备好。通过校准调试模块校准耦合腔麦克风的灵敏度以及测试结果是否准确，在耦合腔麦克风与参考麦克风结果保持5dB以内基础上认为耦合腔麦克风测试结果基本准确，反之则需要对麦克风进行检测。在确保耦合腔麦克风可用的基础上，基于耦合腔麦克风完成对患者的真耳分析过程。

如图3所示，基于测试执行模块对患者进行真耳分析测试时，首先基于环境噪声检测模块给出患者所在的测试环境对应的噪声类型：

当噪声类型为低噪声时，环境噪声检测模块启动现有耦合腔真耳测试模块，以现有的耦合腔测试方法执行后续测试过程，得到患者对应的助听器增益值；

当噪声类型为强噪声时，启动警告流程，环境噪声检测模块提示环境噪声已经超过了正常人耳接收的范围，该环境不适合进行测试，停止测试过程；

当噪声类型为中高噪声时，环境噪声检测模块启动中高噪声等级对应的训练好的可测噪声真耳分析模型。

数据导入模块将导入的患者对应的纯音阈值以及真耳助听增益值(REAR)，送入数据库进行存储，同时送入真耳耦合腔差值测试模块中；耦合腔响应测试模块基于耦合腔麦克风得到耦合腔在指定宽带测试信号下的频率响应，与患者真耳助听增益值进行对比，得到患者对应的真耳耦合腔差值(RECD)。

训练好的可测噪声真耳分析模型的输入包括：环境噪声的噪声类型、患者个人基本信息、患者各个频率下的纯音阈值、患者对应的真耳耦合腔差值，得到的输出包括：患者对应的助听器增益值。

测试执行模块还包括：助听器性能检测模块，助听器性能检测模块基于耦合腔麦克风实现对助听器各项指标进行测试评估，完成对助听器性能的检测，其包括的各项指标测试模块为：OSPL90测试模块、HFA-OSPL90测试模块、HFA-FOG测试模块、RTG测试模块、基本频率响应曲线测试模块和等效输入噪音测试模块。

其中，OSPL90(output SPL for 90 dB input SPL)测试模块，完成当输入声压级为90dB并且助听器的增益控制器调到满档位置时在声耦合腔中产生的声压级测试，描述了助听器在各个频率点的最大饱和输出能力；

HFA(High Frequency Average)- OSPL90测试模块完成OSPL90测试在高频范围下平均声压级的测试；

HFA-FOG(High Frequency Average full-on gain)测试模块完成当助听器的增益控制器调到满档位置，输入声压级为50dB时的HFA增益的测试；

RTG（reference test setting of the gain control，参考测试增益）测试模块，测试的内容是在参考测试频率处，将 60 dB SPL的纯音输入助听器，调节助听器增益，使声耦合腔中的声压级为HFA- OSPL90以下15 dB时助听器的增益；如果提供的增益达不到，则此时的增益为参考测试增益；

基本频率响应曲线测试模块完成了在参考测试增益下，在200—8000Hz范围内输入60dB SPL的扫描纯音，测得耦合腔中声压级随频率变化，得出声输出或增益的基本频率曲线；

等效输入噪音测试模块中，完成助听器在参考测试增益位置时，在无声信号输入时的内部噪声与参考声增益的差值的测试，是评价助听器的内在固有噪声的一个指标；

具体实现时，OSPL90测试模块，HFA- OSPL90测试模块，RTG测试模块，基本频率响应曲线测试模块，等效输入噪音测试模块用于对助听器的响应基本指标进行验证，根据国标 GB/T 25102.7-2017来进行要求。测试得到的数据基于数据分析生成模块生成测试结果，然后基于生成报告模块生成对于助听器的测试报告。

本发明技术方案，通过助听器性能检测模块完成对助听器的测试，如果基于助听器性能检测模块检测到助听器存在性能问题，则首先对助听器进行调整，然后再进行后续真耳分析测试。确保基于本系统得到的助听器增益值与助听器是完全匹配的，进一步减少助听器后续的调试时间。

本发明中的真耳分析测试系统包括耦合腔麦克风、参考麦克风、信号处理电路、微型控制器和安装了系统控制软件的计算机；信号处理电路的输入端连接耦合腔麦克风和参考麦克风，信号处理电路的输出端连接微型控制器，微型控制器的输出端连接系统控制软件，测试执行系统包括基于耦合腔测试的真耳耦合腔差值测试和基于耦合腔测试的助听器性能检测，基于耦合腔测试的真耳耦合腔插值测试用于检测真耳与耦合腔之间的响度差异，确保患者听力的准确预估；基于耦合腔测试的助听器性能检测用于检测助听器的各项重要指标，以实现对助听器功能的准确验证；通过环境噪声检测模块检测患者所在测试环境的噪声；在真耳耦合腔差值测试模块中设置基于不同噪声等级的可测噪声真耳分析模型，确保得到的助听器验配结果能够适用于多种环境。

Claims (8)

1.基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其包括：测试用麦克风、控制系统软件、微控制器、信号处理电路，其特征在于：

所述测试用麦克风包括：耦合腔麦克风，所述耦合腔麦克风包括：2cc耦合腔和模拟麦克风；所述测试用麦克风的信号输出端通过所述信号处理电路连接所述微控制器；

所述微控制器包括：主控芯片，所述主控芯片上连接音频编解码器，所述音频编解码器连接所述信号处理电路；所述主控芯片数据连接所述控制系统软件；所述音频编解码器实现对音频数据的模拟信号和数字信号的编解码；

所述测试用麦克风将采集的声音的模拟信号，基于所述信号处理电路送入所述音频编解码器；所述音频编解码对所述测试用麦克风读入的音频模拟信号进行数字化处理得到声音数字信号，送入所述主控芯片；所述主控芯片将所述声音数字信号送入到所述控制系统软件中；所述控制系统软件向所述主控芯片和所述测试用麦克风发送控制指令；

所述控制系统软件包括：测试执行模块、数据库；

所述数据库中存储内容包括：患者个人基本信息；

所述测试执行模块包括：真耳耦合腔差值测试模块，所述真耳耦合腔差值测试模块包括：环境噪声检测模块、耦合腔响应测试模块、数据导入模块、真耳分析执行模块；

所述真耳分析执行模块包括：现有耦合腔真耳测试模块、可测噪声真耳分析模型；

所述数据导入模块：用于导入患者的各个频率下的纯音阈值以及真耳助听增益值，并送入所述数据库中存储；

所述耦合腔响应测试模块通过所述主控芯片连接所述耦合腔麦克风，用于测定耦合腔麦克风中的耦合腔在指定宽带测试信号下的频率响应，并与基于所述数据导入模块导入的真耳助听增益进行对比，得到真耳耦合腔差值；

所述可测噪声真耳分析模型基于机器学习模型构建；训练好的所述可测噪声真耳分析模型的输入包括：环境噪声的噪声类型、患者个人基本信息、患者各个频率下的纯音阈值、患者对应的真耳耦合腔差值，得到的输出包括：患者对应的助听器增益值；

所述环境噪声检测模块中接收到所述耦合腔麦克风输入的环境噪声的信号，对所述环境噪声进行分析，按照强度分类得到噪声类型；

所述噪声类型包括：噪声强度依次变高的低噪声、中高噪声、强噪声；所述低噪声为噪声强度小于等于静音环境的噪声；所述强噪声为强度超过人耳接收范围的噪声；所述中高噪声的噪声强度位于所述低噪声、所述强噪声之间，将位于所述低噪声、所述强噪声之间之间的强度分类，得到大于等于1个等级的所述中高噪声；每个等级的所述中高噪声对应一个训练好的所述可测噪声真耳分析模型；

基于所述测试执行模块对患者进行真耳分析测试时，所述环境噪声检测模块给出测试环境对应的所述噪声类型：

当所述噪声类型为低噪声时，所述环境噪声检测模块启动所述现有耦合腔真耳测试模块，以现有的耦合腔测试方法执行后续测试过程，得到患者对应的助听器增益值；

当所述噪声类型为强噪声时，启动警告流程，所述环境噪声检测模块提示环境噪声已经超过了正常人耳接收的范围，该环境不适合进行测试，停止测试过程；

当所述噪声类型为所述中高噪声时，所述环境噪声检测模块启动所述中高噪声等级对应的训练好的所述可测噪声真耳分析模型，将所述噪声类型、患者的所述纯音阈值、患者个人基本信息送入所述训练好的所述可测噪声真耳分析模型中，同时将患者对应的真耳助听增益值送入所述真耳耦合腔差值测试模块中；

所述耦合腔响应测试模块基于所述耦合腔麦克风得到耦合腔在指定宽带测试信号下的频率响应，与患者真耳助听增益值进行对比，得到患者对应的真耳耦合腔差值，并输入到训练好的所述可测噪声真耳分析模型中；

训练好的所述可测噪声真耳分析模型，基于接收到的输入参数，输出患者对应的助听器增益值。

2.根据权利要求1所述基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其特征在于：所述测试用麦克风还包括：参考麦克风，所述参考麦克风设置于所述耦合腔麦克风一侧，输出端通过所述信号处理电路连接所述微控制器。

3.根据权利要求2所述基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其特征在于：所述控制系统软件还包括：校准调试模块、通信模块；

所述校准调试模块通过所述参考麦克风实现对耦合腔麦克风的灵敏度和准确性进行测试；

所述通信模块实现所述控制系统软件与微型控制器的通信传输，将所述耦合腔麦克风采集的音频信号传输到所述控制系统软件进行运算处理，将所述控制系统软件的操作指令传输到微控制器进行控制。

4.根据权利要求1所述基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其特征在于：所述测试执行模块还包括：助听器性能检测模块，所述助听器性能检测模块基于所述耦合腔麦克风实现对助听器各项指标进行测试评估，完成对助听器性能的检测，其包括：OSPL90测试模块、HFA-OSPL90测试模块、HFA-FOG测试模块、RTG测试模块、基本频率响应曲线测试模块和等效输入噪音测试模块。

5.根据权利要求1所述基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其特征在于：所述信号处理电路包括：源跟随器和放大器；所述测试用麦克风连接所述源跟随器，源跟随器用于提供高下拉电阻稳定电压，所述放大器通过负反馈放大的方式放大固定倍数后送入所述音频编解码器；所述微控制器通过I2S通信方式与所述测试用麦克风进行信号传输。

6.根据权利要求3所述基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其特征在于：所述微控制器还包括：扬声器、存储器，所述扬声器连接所述音频编解码器；所述存储器用于实现对音频数据的缓存处理；

所述控制系统软件将内部存储的测试音频的时长、响度、声音数据基于通信模块发送到所述主控芯片，所述主控芯片通过所述音频编解码器对测试音频的声音数据进行编解码后，通过所述扬声器播放；所述测试用麦克风采集到音频信号后，通过所述主控芯片发送到所述控制系统软件中，实现耦合腔测试的测试过程。

7.根据权利要求1所述基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其特征在于：所述可测噪声真耳分析模型基于BP神经网络、随机森林、支持向量机或k-最近邻法模型构建。

8.根据权利要求1所述基于耦合腔麦克风的真耳分析测试系统，其特征在于：所述噪声类型中的所述低噪声包括：强度低于40dB的噪声；

所述中高噪声包括：中强度噪声、高强度噪声；所述中强度噪声包括：强度大于等于40dB且低于70dB的噪声；所述高强度噪声包括：强度大于等于70dB且低于90dB的噪声；

所述强噪声包括：强度大于等于90dB的噪声。

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