DE19922133A1

DE19922133A1 - Hörhilfsgerät mit Oszillationsdetektor sowie Verfahren zur Feststellung von Oszillationen in einem Hörhilfsgerät

Info

Publication number: DE19922133A1
Application number: DE1999122133
Authority: DE
Inventors: Volkmar Hamacher
Original assignee: Siemens Audioligische Technik GmbH
Current assignee: Sivantos GmbH
Priority date: 1999-05-12
Filing date: 1999-05-12
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: DE19922133C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hörhilfsgerät mit einem Mikrofon (1), einer Signalverarbeitungseinrichtung (2), einem Hörer (3) und einem Oszillationsdetektor (4), durch den sinusförmige Eingangssignale (11) des Mikrofons (1) erkannt und damit vorliegende Oszillationen detektiert werden können. Hierzu werden die Anzahl digitalisierter Abtastwerte in aufeinanderfolgenden Perioden des Eingangssignals (11) ermittelt und ein Langzeitmittelwert N¶L¶ und ein Kurzzeitmittelwert N¶K¶ hiervon gebildet. Wenn N¶L¶ und N¶K¶ im wesentlichen identisch sind, wird das Vorliegen von Oszillationen detektiert. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Detektion von Oszillationen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hörhilfsgerät mit einem Oszilla tionsdetektor sowie ein Verfahren zur Detektion von Oszilla tion in einem Hörhilfsgerät.

Als Stand der Technik sind grundsätzlich Verfahren zur Detek tion von Oszillationen und damit von akustischen Rückkopp lungserscheinungen bekannt. In der Regel stützen sich diese Verfahren auf relativ komplexe Algorithmen oder aufwendige Frequenzanalysen (z. B. mittels Fouriertransformation). Derar tige Verfahren zur Oszillationsdetektion sind schaltungstech nisch relativ aufwendig zu realisieren und eignen sich nicht für die Anwendung in Hörhilfsgeräten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hörhilfsgerät mit einem Oszillationsdetektor sowie ein Verfahren zur Detek tion von Oszillationen anzubieten, welches mit geringem schaltungstechnischen Aufwand in einem Hörhilfsgerät verwirk licht werden kann.

Die Aufgabe wird für das Hörhilfsgerät durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Vorteilhafte Ausfüh rungsformen des Hörhilfsgeräts werden in den weiteren Ansprü chen 2-4 beschrieben. Für das Verfahren wird die Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentan spruchs 5 in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs gelöst. Vorteilhafte Verfahrensvarianten finden sich in den weiteren Patentansprüchen 6-10.

Unter Hörhilfsgerät wird im folgenden sowohl ein separates Hörhilfsgerät, z. B. HdO- oder IdO-Gerät, oder ein implantier bares Hörgerät verstanden.

Das erfindungsgemäße Hörhilfsgerät zeichnet sich durch einen besonders einfach aufgebauten Oszillationsdetektor aus, der nur geringen Bauraum benötigt und mit einem geringen Schal tungsaufwand realisiert werden kann.

Der Oszillationsdetektor des erfindungsgemäßen Hörhilfsgeräts umfaßt ein Periodenmeßelement zur Ermittlung der jeweiligen Anzahl digitalisierter Abtastwerte aufeinanderfolgender Peri oden eines Eingangssignals des Mikrofons des Hörhilfsgeräts. Dabei wird das Eingangssignal durch einen A/D-Wandler digita lisiert, welcher dem Oszillationsdetektor vorgeschaltet oder in diesen integriert sein kann.

Die Ausgangswerte des Periodenmeßelements durchlaufen nachge ordnete Mittelungselemente, um einen Langzeitmittelwert und einen Kurzzeitmittelwert, die jeweils auf einen längeren und einen kürzeren Zeitraum bezogen sind, zu ermitteln.

Wenn nun in einem Vergleichselement festgestellt wird, daß die korrespondierenden Langzeit- und Kurzzeitmittelwerte im wesentlichen identisch sind, wird das Vorhandensein einer Os zillation und damit einer akustischen Rückkopplung detek tiert.

Beim erfindungsgemäßen Hörhilfsgerät wird somit berücksich tigt, daß zu detektierende Oszillationen meistens in Form von sinusförmigen Eingangssignalen auftreten und daß bei derarti gen sinusförmigen Eingangssignalen der Langzeit- und Kurz zeitmittelwert der Anzahl digitalisierter Abtastwerte in auf einanderfolgenden Signalperioden im wesentlichen identisch ist. Hierdurch können sinusförmige Signale von nicht-sinus förmigen Eingangssignalen unterschieden werden.

Konkret können die Mittelungselemente des erfindungsgemäßen Hörhilfsgeräts als Tiefpässe ausgebildet werden. Zur Verrin gerung des Schaltungsaufwandes werden Tiefpässe erster Ord nung verwendet, wobei ein Tiefpaß mit einer längeren Zeitkon stante zur Ermittlung des Langzeitmittelwertes und ein weite rer Tiefpaß mit einer kürzeren Zeitkonstante zur Ermittlung des Kurzzeitmittelwertes betrieben werden.

Der Oszillationsdetektor weist ein Betragselement, um eine Vorzeichenkorrektur der Differenz zwischen Langzeit- und Kurzzeitmittelwert herbeizuführen, so daß sämtliche Beurtei lungswerte mit positiven Vorzeichen vorliegen. Hierdurch kann ein Vergleich mit einem ebenfalls positiven Schwellwert er folgen, ohne daß ein Schwellwertbereich mit sowohl negativen als auch positiven Werten überwacht werden muß.

Schließlich besitzt der Oszillationsdetektor ein weiteres Mittelungselement, z. B. einen weiteren Tiefpaß, um die im Vergleichselement festgestellte Differenz zwischen Langzeit- und Kurzzeitmittelwert nochmals auszumitteln und zu glätten.

Beim Vergleich des Langzeit- mit dem Kurzzeitmittelwerts be sitzt das hierzu verwendete Vergleichselement des Oszilla tionsdetektors vorteilhafterweise einen einstellbaren Schwellwert um die Empfindlichkeit des Oszillationsdetektors regulieren zu können. Der Schwellwert kann zum einen manuell eingestellt werden oder aber sich automatisch in Abhängigkeit von erfaßten Umgebungs- oder Störschallsituationen von selbst einstellen.

Ein Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Oszillationser kennung besteht darin, im wesentlichen sinusförmige Eingangs signale des Mikrofons zu detektieren, da beim Vorliegen der artiger Signale üblicherweise von Oszillation und damit vor liegender Rückkopplung auszugehen ist.

Zunächst wird dabei die Anzahl digitalisierter Abtastwerte in aufeinanderfolgenden Perioden des Eingangssignals des Mikro fons festgestellt. Nun geht es darum, festzustellen, ob die Anzahl der ermittelten Abtastwerte in aufeinanderfolgenden Perioden sich verändert oder im wesentlichen identisch ist. Dazu werden ein Langzeitmittelwert N_L und ein Kurzzeitmittel wert N_K der Anzahl der ermittelten Abtastwerte gebildet.

Im folgenden wird eine Differenz von N_L und N_K gebildet, das Vorzeichen der Differenz durch Betragsbildung gegebenenfalls korrigiert und schließlich der Differenzwert von N_L und N_K noch geglättet.

Bei einem darauffolgenden Vergleich des Langzeit- mit dem Kurzzeitmittelwert durch Differenzbildung kann festgestellt werden, ob beide Mittelwerte im wesentlichen identisch sind. Wenn dies der Fall ist, ist davon auszugehen, daß die Peri odendauern aufeinanderfolgender Signalperioden des Eingans gsignals im wesentlichen identisch sind und somit ein im we sentlichen sinusförmiges Signal vorliegt und damit das Vor handensein von Oszillation festzustellen ist.

Insgesamt ermöglicht es das erfindungsgemäße Verfahren, mit einer geringen Anzahl schaltungstechnisch einfach zu reali sierender Verfahrensschritte das Vorhandensein von im wesent lichen sinusförmigen Signalen und damit von Oszillation zu detektieren.

Weitere Einzelheiten und Varianten des erfindungsgemäßen Ver fahrens werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsform des Oszillationsdetektors sowie

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Hörhilfsgeräts mit dem Oszillationsdetektor.

Die Arbeitsweise des Oszillationsdetektors 4 nach Fig. 2 geht aus dem Prinzipschaltbild nach Fig. 1 hervor. Ein Eingangs signal 11 vom Mikrofon 1 wird zunächst im A/D-Wandler 10 mit einer Abtastrate f_s digitalisiert. Der A/D-Wandler 10 kann in den Oszillationsdetektor 4 integriert oder diesem vorgeschal tet sein. Die digitalisierten Abtastwerte des A/D-Wandlers 10 werden dem Periodenmeßelement 5 zugeführt, um dort die Anzahl der Abtastwerte in den jeweiligen aufeinanderfolgenden Peri oden des Eingangssignals 11 festzustellen. Bei einer angenom menen Abtastrate f_s = 20 kHz des A/D-Wandlers 10 könnte somit durch das Periodenmeßelement 5 festgestellt werden, daß die aufeinanderfolgenden Perioden z. B. 4-6 Abtastwerte enthal ten.

Eine derartige Periodenmessung im Periodenmeßelement 5 kann z. B. durch eine Feststellung und Analyse der Nulldurchgänge der digitalisierten Abtastwerte erfolgen. Somit kann ein Vor zeichenwechsel und auch die Richtung des Vorzeichenwechsels (von + nach - oder umgekehrt) erfaßt werden. Insgesamt kann somit der Beginn und das Ende einer Periode des Eingangs signals 11 (Periodendauer) festgestellt werden und kann die Anzahl der digitalen Abtastwerte zwischen Periodenanfang und -ende ermittelt werden.

Über dem Periodenmeßelement 5 nachgeschaltete Mittelungsele mente, nämlich die Tiefpässe 6, 7 werden der Langzeitmittel wert N_L und der Kurzzeitmittelwert N_K der vom Periodenmeßele ment ermittelten Anzahl von Abtastwerten in den jeweiligen Signalperioden des Eingangssignals 11 ermittelt.

Zur Verringerung des Schaltungsaufwandes sind die beiden Tiefpässe 6, 7 als rekursive Systeme erster Ordnung aufge baut, die nach folgender Verarbeitungsvorschrift die jeweili gen Mittelungswerte N_L und N_K ermitteln:

y_t = cy_t-1 + (1-c)x_t

Die Rekursionskonstante c liegt im Bereich von 0 bis 1 und legt die Zeitkonstante der Tiefpässe 6, 7 fest. Wenn im Tief paß 6 der Langzeitmittelwert N_L ermittelt wird, geht in des sen Verarbeitungsvorschrift eine relativ hohe Rekursionskon stante (z. B. c = 0,99) ein. Bei Ermittlung des Kurzzeitmit telwertes N_K im Tiefpaß 7 ist dessen Rekursionskonstante re lativ klein (z. B. c = 0,5). x stellt den Eingangswert (also die Anzahl der ermittelten Abtastwerte pro Periode) und y den jeweiligen Ausgangswert (also N_L oder N_K) der Verarbeitungs vorschrift dar, und zwar jeweils versehen mit den Indices t für das jeweilige Abtastzeitintervall.

Im Differenzelement 12 wird eine Differenz zwischen N_L und N_K gebildet, welche vorteilhafterweise im Betragselement 13 Vor zeichen korrigiert wird, so daß nur positive Werte auftreten. Schließlich erfogt noch eine weitere Glättung durch ein wei teres Mittelungselement, hier z. B. ebenfalls einen Tiefpaß 14 erster Ordnung, erfolgen. Danach wird im Vergleichselement 8 die Größe der Differenz zwischen N_L und 7 und N_K beurteilt. Falls diese unter einem bestimmten einstellbaren Schwellwert liegt, wird davon ausgegangen, daß ein im wesentlichen sinus förmiges Eingangssignal 11 vorliegt und somit vom Vorhanden sein von Oszillation ausgegangen werden kann.

Bei derartig festgestellter Oszillation wird nun im Frequenz ermittler 15 die Oszillationsfrequenz 19 (f_OSZ) ermittelt, und zwar als Produkt der Abtastrate f_s mit dem Kehrwert des Langzeitmittelwertes N_L.

Wenn Oszillation festgestellt wurde und eine Abtastrate f_s = 20 kHz vorliegt und der Langzeitmittelwert N_L = 5 ermittelt wurde, bedeutet dies, daß eine Oszillationsfrequenz f_OSZ = 4 kHz vorliegt. Diese Oszillationsfrequenz f_OSZ kann vom Oszilla tionsdetektor 4 an ein Steuerelement 16 weitergegeben werden, so daß geeignete Filterelemente 17 aktiviert werden können, um z. B. durch Filter mit Kerbwirkung die festgestellte Oszil lation zu unterbinden (vgl. Fig. 2).

Fig. 2 zeigt ein Hörhilfsgerät mit einem Mikrofon 1, einer Si gnalverarbeitungseinrichtung 2 und einem Hörer 3. Alternativ kann nach Fig. 2 ein Pegelmeßelement 18 vorgesehen sein, wel ches einen erhöhten Pegel feststellt und an das Steuerelement 16 weitergibt. Bei vom Oszillationsdetektor 4 gemeldeter vor liegender Oszillation kann dies dann vom Steuerelement 16 dann bestätigt werden, wenn auch ein erhöhter Pegel vorliegt, der vom Pegelmeßelement 18 mitgeteilt wurde. Damit wird ver mieden, daß beim Vorliegen von stark monofrequenten Eingangs signalen 11 in einer rückkopplungsfreien Situation eine Rück kopplung festgestellt wird, ob wohl diese nicht vorliegt. Durch das vom Pegelmeßelement 18 berücksichtigte und z. B. in seinem Schwellwert einstellbare Pegelkriterium wird damit vorliegende Oszillation besonders zuverlässig detektiert.

Claims

1. Hörhilfsgerät mit einem Mikrofon, einer Signalverarbei tungseinrichtung und einem Hörer, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszilla tionsdetektor (4) zur Feststellung von akustischer Rückkopp lung vorgesehen ist und der Oszillationsdetektor (4)

- ein Periodenmeßelement (5) zur Ermittlung der jeweiligen Anzahl digitalisierter Abtastwerte in aufeinanderfolgen den Perioden eines Eingangssignals (11) des Mikrofons (1),
- Mittelungselemente zur Ermittlung eines Langzeitmittel werts in N_L und eines Kurzzeitmittelwertes N_K der vom Pe riodenmeßelement (5) ermittelten Anzahl von Abtastwerten und
- ein Vergleichselement (8) zum Vergleich von N_L und N_K,
- Betragselement (13) zur Vorzeichenkorrektur der Differenz von N_L und N_K und
- ein weiteres Mittelungselement zur Glättung des Diffe renzwertes von N_L und N_K aufweist.

2. Hörhilfsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszilla tionsdetektor (4) einen A/D-Wandler (10) zur Ermittlung digi talisierter Abtastwerte aus dem analogen Eingangssignal (11) des Mikrofons (1) aufweist.

3. Hörhilfsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte lungselemente als Tiefpässe (6, 7, 14) ausgebildet sind.

4. Hörhilfsgerät nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver gleichselement (8) einen einstellbaren Schwellwert zum Ver gleich mit der Differenz von N_L und N_K aufweist.

5. Verfahren zur Oszillationserkennung in einem Hörhilfsge rät mit einem Mikrofon, einer Signalverarbeitungseinrichtung und einem Hörer, insbesondere einem Hörhilfsgerät nach einem der Ansprüche 1-4, gekennzeichnet durch folgende Ver fahrensschritte:

a) Ermittlung der jeweiligen Anzahl digitalisierter Ab tastwerte in aufeinanderfolgenden Perioden eines Ein gangssignals des Mikrofons,
b) Ermittlung eines Langzeitmittelwertes N_L und eines Kurz zeitmittelwertes N_K, der nach a) ermittelten Anzahl von Abtastwerten,
c) Vergleich von N_L und N_K,
d) Betragsbildung der Differenz von N_L und N_K,
e) Glättung des Differenzwertes von N_L und N_K,
f) Vergleich von N_L und N_K sowie
g) Feststellung von Oszillation, wenn N_L und N_K im wesentli chen identisch sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verfah rensschritt a) nach Anspruch 5 eine Feststellung und Analyse der Vorzeichen der digitalisierten Abtastwerte erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verfah rensschritt b) nach Anspruch 5 N_L und N_K durch Tiefpässe er mittelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Tiefpässe er ster Ordnung verwendet werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verfah rensschritt g) nach Anspruch 5 ein einstellbarer Schwellwert vorgesehen ist, bei dessen Überschreitung eine Oszillation detektiert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet, daß bei festge stellter Oszillation nach Verfahrensschritt g) nach Anspruch 5 die Oszillationsfrequenz f_OSZ als Produkt aus der Abtastra te f_s, mit der das Eingangssignal des Mikrofons digitalisiert wurde und dem Kehrwert von N_L ermittelt wird.