CN210077691U - 一种具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其特征在于：包括听诊头、信号采集电路、信号处理模块和输出接口模块，以及用于供电的电源电路；听诊头开设有拾音腔体、主拾音器放置腔体和副拾音器放置腔体；拾音腔体上盖设有听诊膜片；拾音腔体的腔壁开设有中空气道以与主拾音器放置腔体连通；主拾音器放置腔体中设置有主麦克风；副拾音器放置腔体中设置有副麦克风；主麦克风和副麦克风分别通过信号采集电路与信号处理模块连接；信号处理模块与输出接口模块连接。该电子听诊器结构简单、紧凑，体积小，成本低，可简化输出接口模块结构，降低功耗。

Description

一种具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器

技术领域

本实用新型涉及电子听诊器技术领域，更具体地说，涉及一种具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器。

背景技术

电子式听诊器可放大微弱的体音信号，并具有信号的保存、显示、回放等功能，为医生听诊提供了极大的便利。但因其灵敏度高，亦非常容易受到环境噪声的干扰。为降低听诊器对环境噪声的敏感程度，可采用压电薄膜材料的拾音器。压电薄膜拾音器采集的是位移信号，故不易受到环境噪声的干扰。但为保证灵敏度，其听诊头需进行特定的结构设计，成本偏高而不易推广至家庭用户。驻极体麦克风具有结构设计简单、成本低、动态范围宽等优点，依旧是电子听诊器的首选传感器之一。但驻极体麦克风非常灵敏，即使封装于金属腔体内亦容易受到环境噪音干扰，须设计配套的滤波方法方可使用。目前对这类应用最常见的去噪方法之一为双麦克风自适应滤波，其用主麦克风采集带噪信号，副麦克风采集环境噪音，副麦克风所测环境噪音作线性处理后用于抵消带噪信号中的噪音而实现去噪。双麦克风自适应滤波方法因其去噪能力强，已被广泛应用于远程会议、移动电话等诸多场合。

双麦克风自适应滤波在电子听诊器上的推广存在以下不利因素：

(一)目前带有双麦克风自适应滤波的产品或者体积偏大或者成本偏高；但电子听诊器需要便于移动和手持，体积受到限制；为实现推广和应用，电子听诊器成本也不宜过高；

(二)当采用移动医疗实现远程听诊时，通常使用手机作为信号接收终端，此时，常见的接入方式包括音频口和蓝牙两种方式；若采用音频口方式接入，手机音频口连接麦克风输入信号的部分仅包含单一通道，故无法同时接入双麦克风所需的双通道音频信号；若采用蓝牙方式接入，则可以实现双通道信号的采集，但双通道信号传输的数据量大，导致功耗增加，缩短电子听诊器的续航时间。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器；该电子听诊器结构简单、紧凑，体积小，成本低，可简化输出接口模块结构，降低功耗。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其特征在于：包括听诊头、信号采集电路、信号处理模块和输出接口模块，以及用于供电的电源电路；

所述听诊头开设有拾音腔体、主拾音器放置腔体和副拾音器放置腔体；拾音腔体上盖设有听诊膜片；拾音腔体的腔壁开设有中空气道以与主拾音器放置腔体连通；主拾音器放置腔体中设置有主麦克风；副拾音器放置腔体中设置有副麦克风；

所述主麦克风和副麦克风分别通过信号采集电路与信号处理模块连接；信号处理模块与输出接口模块连接。

本实用新型电子听诊器的工作原理是：被听诊者的体音通过拾音腔体和中空气道被传送至主麦克风形成体音信号，但主麦克风所采集的体音信号带有环境噪声信号；副麦克风采集环境噪声信号；由于主麦克风和副麦克风均位于听诊头上，因此两者采集到的环境噪声信号均来自同一个噪声源而存在相关性，因此可实现信号处理模块利用副麦克风所采集的环境噪声信号将主麦克风采集的环境噪声信号滤除以实现滤波，输出接口模块只需要输出一路去除环境噪声信号后的体音信号。本实用新型电子听诊器，主麦克风和副麦克风均结合在听诊头上，结构简单、紧凑，体积小，成本低；将用于采用副麦克风所采集的环境噪声信号将主麦克风采集的环境噪声信号滤除以实现滤波的信号处理模块设置在电子听诊器中，输出接口模块只需要输出一路信号，便于信号向外传送，可简化输出接口模块结构，降低功耗。

优选地，所述拾音腔体、中空气道和主拾音器放置腔体同轴布设；所述副拾音器放置腔体开设在听诊头远离拾音腔体的端面上，且副拾音器放置腔体位于主拾音器放置腔体的一侧；在听诊头远离拾音腔体的端面上开设有通孔与主拾音器放置腔体连通；所述主麦克风设置在主拾音器放置腔体中，且主麦克风的拾音面朝向中空气道。该结构有利于在保持主麦克风所采集环境噪声信号与副麦克风所采集环境噪声信号的相关性的同时降低副麦克风所采集到的体音信号，从而便于信号处理模块对主麦克风所采集信号进行环境噪声信号滤波处理。

优选地，所述信号采集电路包括信号采集电路一和信号采集电路二；所述主麦克风通过信号采集电路一与信号处理模块连接；副麦克风通过信号采集电路二与信号处理模块连接。

优选地，所述信号采集电路一由偏置电阻一、主无源二阶带通滤波器、主直流偏置电路、主有源二阶带通滤波器以及主信号放大电路构成。这样设置的信号采集电路一可有效采集和放大主麦克风信号，便于后续对体音信号进行处理。

优选地，所述信号采集电路二由偏置电阻二、副无源二阶带通滤波器、副直流偏置电路、副有源二阶带通滤波器以及副信号放大电路构成。这样设置的信号采集电路二可有效采集和放大副麦克风信号，便于后续利用副麦克风所采集的环境噪声信号将主麦克风采集的环境噪声信号滤除。

优选地，所述电源电路包括充电接口、充电管理电路、电池、开关电路和稳压电路。

优选地，所述输出接口模块为蓝牙电路或模拟音频输出接口模块。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型电子听诊器结构简单、紧凑，体积小，成本低；输出接口模块只需要输出一路信号，便于信号向外传送，可简化输出接口模块结构，降低功耗；

2、本实用新型电子听诊器在保持主麦克风所采集环境噪声信号与副麦克风所采集环境噪声信号的相关性的同时降低副麦克风所采集到的体音信号，从而便于信号处理模块对主麦克风所采集信号进行环境噪声信号滤波处理；

附图说明

图1是本实用新型电子听诊器的系统框图；

图2是实施例一电子听诊器的电路原理图；

图3是实施例二电子听诊器的电路原理图；

其中，1为听诊头、11为拾音腔体、12为中空气道、13为主麦克风、14为副麦克风、15为听诊膜片、16为主拾音器放置腔体、17为副拾音器放置腔体、 2为信号采集电路、3为信号处理模块、4为输出接口模块、5为电源电路。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例一

本实施例具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其结构如图1所示，包括听诊头1、信号采集电路2、信号处理模块3和输出接口模块4，以及用于供电的电源电路5。

听诊头1开设有拾音腔体11、主拾音器放置腔体16和副拾音器放置腔体 17；拾音腔体11上盖设有听诊膜片15；拾音腔体11的腔壁开设有中空气道12 以与主拾音器放置腔体16连通；主拾音器放置腔体16中设置有主麦克风13；副拾音器放置腔体17中设置有副麦克风14；主麦克风13和副麦克风14分别通过信号采集电路2与信号处理模块3连接；信号处理模块3与输出接口模块4 连接。

本实用新型电子听诊器的工作原理是：被听诊者的体音通过拾音腔体11和中空气道12被传送至主麦克风13形成体音信号，但主麦克风13所采集的体音信号带有环境噪声信号；副麦克风14采集环境噪声信号；由于主麦克风13和副麦克风14均位于听诊头1上，因此两者采集到的环境噪声信号均来自同一个噪声源而存在相关性，因此可实现信号处理模块3利用副麦克风14所采集的环境噪声信号将主麦克风13采集的环境噪声信号滤除，输出接口模块4只需要输出一路去除环境噪声信号后的体音信号。本实用新型电子听诊器，主麦克风13 和副麦克风14均结合在听诊头1上，结构简单、紧凑，体积小，成本低；将用于采用副麦克风所采集的环境噪声信号将主麦克风采集的环境噪声信号滤除以实现滤波的信号处理模块设置在电子听诊器中，输出接口模块4只需要输出一路信号，便于信号向外传送，可简化输出接口模块4结构，降低通讯功耗。

拾音腔体11、中空气道12和主拾音器放置腔体16同轴布设；副拾音器放置腔体17开设在听诊头1远离拾音腔体11的端面上，且副拾音器放置腔体17 位于主拾音器放置腔体16的一侧；在听诊头1远离拾音腔体11的端面上开设有通孔与主拾音器放置腔体16连通；主麦克风13设置在主拾音器放置腔体16 中，且主麦克风13的拾音面朝向中空气道12。该结构有利于在保持主麦克风所采集环境噪声信号与副麦克风所采集环境噪声信号的相关性的同时降低副麦克风所采集到的体音信号，从而便于信号处理模块3对主麦克风13所采集信号进行环境噪声信号滤波处理。

本实施例电子听诊器的电路原理图如图2所示。信号采集电路2包括信号采集电路一和信号采集电路二；主麦克风13通过信号采集电路一与信号处理模块3连接；副麦克风14通过信号采集电路二与信号处理模块3连接。

信号采集电路一由偏置电阻一R1、主无源二阶带通滤波器、主直流偏置电路、主有源二阶带通滤波器以及主信号放大电路构成。信号采集电路二由偏置电阻二R7、副无源二阶带通滤波器、副直流偏置电路、副有源二阶带通滤波器以及副信号放大电路构成。

具体地说，主无源二阶带通滤波器由电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2构成，其通带决定于电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1和电容C2 的取值。副无源二阶带通滤波器由电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5、电容C6构成，其通带决定于电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C5和电容C6的取值。

主直流偏置电路由电阻R3与电阻R4、电源VDDA和运算放大器构成，副直流偏置电路由电阻R9与电阻R10、电源VDDA和运算放大器构成。

主有源二阶带通滤波电路由电阻R5与电阻R6、电容C3与电容C4和运算放大器构成，其通带决定于电阻R5、电阻R6、电容C3和电容C4的取值。副有源二阶带通滤波电路由电阻R11与电阻R12、电容C7与电容C8和运算放大器构成，其通带决定于电阻R11、电阻R12、电容C7和电容C8的取值。

主信号放大电路由电阻R5、电阻R6和运算放大器构成，信号放大倍数取决于电阻R6与电阻R5的比值；副信号放大电路由电阻R11、电阻R12和运算放大器构成，信号放大倍数取决于电阻R12与电阻R11的比值。

信号处理模块由MCU芯片U4及其外围电路构成，MCU芯片U4具备ADC 和USART模块，能实现A/D转换和双麦克风自适应滤波功能。本实施例所用 MCU芯片U4为STM32系列中的STM32F030F4P6，但本实用新型所用MCU 芯片U4不局限于此。

信号处理模块利用副麦克风所采集的环境噪声信号将主麦克风采集的环境噪声信号滤除以实现滤波，所用滤波算法可采用现有滤波算法。

输出接口模块为蓝牙电路，由数据透传蓝牙模块及外围电路构成；蓝牙模块通过串口USART与MCU进行通讯，通过蓝牙与信号接收终端进行通讯。本实施例所用蓝牙模块为型号为HC-05的芯片U5，但本实用新型所用蓝牙模块不局限于此。

电源电路包括充电接口、充电管理电路、电池、开关电路和稳压电路，主要为上述电路和模块提供电源。所述充电接口为MICRO USB母座；所述充电管理电路由充电模块及其外围电路构成，本实施例所用充电模块为型号是 LTC4054的芯片U2；所述电池为3.7V、200mAh锂电池；所述开关电路为单个机械开关；所述稳压电路由稳压模块及其外围电路构成，本实施例所用稳压模块为型号是RT9167-33的芯片U3。

实施例二

本实施例具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，与实施例一的区别在于：本实施例中，信号处理模块由MCU芯片U4及其外围电路构成，MCU 芯片U4具备ADC和DAC模块，能实现A/D采样、双麦克风自适应滤波和D/A 转换功能。本实施例所用MCU芯片U4为STM32系列中的STM32F103RCT6，但本实用新型所用MCU芯片U4不局限于此。

输出接口模块为模拟音频输出接口模块，电阻R18、电阻R19和运算放大器构成电压跟随器，其作用为驱动音频信号；音频线插口选用手机常用的3.5mm 音频线，输出接口OUTPUT连接音频线的MIC，输出接口VSSA连接音频线的 GND。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其特征在于：包括听诊头、信号采集电路、信号处理模块和输出接口模块，以及用于供电的电源电路；

所述听诊头开设有拾音腔体、主拾音器放置腔体和副拾音器放置腔体；拾音腔体上盖设有听诊膜片；拾音腔体的腔壁开设有中空气道以与主拾音器放置腔体连通；主拾音器放置腔体中设置有主麦克风；副拾音器放置腔体中设置有副麦克风；

所述主麦克风和副麦克风分别通过信号采集电路与信号处理模块连接；信号处理模块与输出接口模块连接。

2.根据权利要求1所述的具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其特征在于：所述拾音腔体、中空气道和主拾音器放置腔体同轴布设；所述副拾音器放置腔体开设在听诊头远离拾音腔体的端面上，且副拾音器放置腔体位于主拾音器放置腔体的一侧；在听诊头远离拾音腔体的端面上开设有通孔与主拾音器放置腔体连通；所述主麦克风设置在主拾音器放置腔体中，且主麦克风的拾音面朝向中空气道。

3.根据权利要求1所述的具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其特征在于：所述信号采集电路包括信号采集电路一和信号采集电路二；所述主麦克风通过信号采集电路一与信号处理模块连接；副麦克风通过信号采集电路二与信号处理模块连接。

4.根据权利要求3所述的具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其特征在于：所述信号采集电路一由偏置电阻一、主无源二阶带通滤波器、主直流偏置电路、主有源二阶带通滤波器以及主信号放大电路构成。

5.根据权利要求3所述的具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其特征在于：所述信号采集电路二由偏置电阻二、副无源二阶带通滤波器、副直流偏置电路、副有源二阶带通滤波器以及副信号放大电路构成。

6.根据权利要求1所述的具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其特征在于：所述电源电路包括充电接口、充电管理电路、电池、开关电路和稳压电路。

7.根据权利要求1所述的具有双麦克风自适应去噪功能的电子听诊器，其特征在于：所述输出接口模块为蓝牙电路或模拟音频输出接口模块。

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