一種聽力測試系統及方法與流程
2023-04-25 05:53:41 7
本發明涉及一種聽力測試系統及方法，尤其涉及一種基於具有自校準功能的降噪耳機的聽力測試系統及方法。
背景技術：
由於嘈雜的環境噪聲和不良的用耳習慣導致現代人的聽力都會受到不同程度的損傷，為了確定損傷程度而進行準確的聽力測試，一般都需要去醫院或專業的測試機構才能進行，這給人們在保護聽力能力、預防聽力喪失等方面造成了很大的不便。為此，已經出現了利用智能設備和耳機進行聽力測試的方法，例如中國發明專利申請公開說明書CN105748079 A就公開了一種基於藍牙耳機的聽力測試方法。該方法將藍牙耳機與智能設備相連，並降低藍牙耳機的本體噪聲，最終在智能設備中播放音頻文件，進行聽力測試。該方法便捷，易於實現。由於藍牙耳機接受到的音頻信號與耳機的揚聲器播放後的音頻信號強度大小存在較大的差異，且沒有校準裝置，使得聽力測試結果不準確。因此，通過智能終端與耳機進行聽力測試會出現由於沒有聽力校準而導致的測試結果偏差。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供測試系統和測試方法簡單，測試結果準確可信的一種聽力測試系統及方法。
本發明技術解決方案：一種聽力測試系統，包括：具有自校準功能的降噪耳機、智能終端和聽力測試應用軟體；聽力測試應用軟體安裝於智能終端，並將具有自校準功能的降噪耳機與智能終端相連，利用聽力測試應用軟體和具有自校準功能的降噪耳機，進行聽力測試。
所述具有自校準功能的降噪耳機包括：麥克風、揚聲器、降噪單元和自校準模塊；麥克風採集噪聲信號，降噪單元根據噪聲信號生成消噪信號，揚聲器播放消噪信號，自校準模塊校準揚聲器的輸入電信號。
校準模塊包括靜態校準和動態校準兩部分，校準過程分別如下：
(1)靜態校準：自校準模塊存有從耳廓傳遞到耳膜的聲音強度損失對應的電壓力信號值，輸出該電壓力信號即得到靜態校準信號；
(2)動態校準：自校準模塊利用減法器對揚聲器的輸入電信號與麥克風檢測到的電信號相減，得到動態校準信號。
(3)降準模塊的輸出即為靜態校準信號與動態校準信號相加得到的電信號，利用該信號校準揚聲器的輸入電信號。
所述具有自校準功能的降噪耳機在聽力測試開始之前進行校準，且只需要一次校準即可。
所述智能終端是電腦、平板電腦或智慧型手機。
具有自校準功能的降噪耳機通過USB接口或lightning接口與智能終端相連。
所述聽力測試應用軟體是可安裝於電腦的聽力測試軟體或安裝於智慧型手機或平板電腦的聽力測試應用程式(APP)。
一種聽力測試方法，包括以下步驟：
(1)對具有自校準功能的降噪耳機進行自校準；
(2)將具有自校準功能的降噪耳機與智能終端相連，並開啟降噪功能；
(3)利用位於智能終端中的聽力測試應用軟體，進行聽力測試。
本發明與現有技術相比的優點在於：本發明提出的聽力測試系統包含了具有校準功能的降噪耳機，一方面，耳機的降噪功能有效的消除了環境噪聲；另一方面，通過校準單元補償了聲音從耳廓傳遞到耳膜的強度損失，同時耳機內置的麥克風能夠檢測到揚聲器播放的聲音信號，並據此校準揚聲器接收到的電壓信號。基於上述聽力測試系統的聽力測試方法簡單，易於實施，測試結果準確可信。
附圖說明
圖1為本發明實施例中的聽力測試系統構成框圖；
圖2是本發明本發明實施例中的動態聽力校準信號流程圖；
圖3是本發明本發明實施例中的聽力測試方法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域的技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定，下述的詳細描述不應被用於限制本發明。
如圖1所示，本發明的聽力測試系統包括：1)具有自校準功能的降噪耳機；2)智能終端；3)聽力測試應用軟體。優選地，通過網絡下載聽力測試APP，將其安裝於智能終端，並利用USB接口將具有自校準功能的降噪耳機與智能終端相連。
具有自校準功能的降噪耳機包括：麥克風、揚聲器、降噪單元和自校準模塊；麥克風採集噪聲信號，降噪單元根據噪聲信號生成消噪信號，揚聲器播放消噪信號，自校準模塊校準揚聲器的輸入電信號。
自校準功能模塊針對聲音從耳廓傳遞到耳膜的強度損失以及揚聲器的傳聲偏差進行動態校準，校準過程信號流程如圖2所示。校準模塊發出一個電壓信號1，該電壓信號1驅動揚聲器發出聲音，將該聲音對應的音頻信號記為音頻信號1，音頻信號1被麥克風檢測到並將其轉化為電壓信號2。理想情況下，電壓信號1與音頻信號1存在線性關係，且電壓信號1等於電壓信號2。但由於空氣密度的變化、測試者耳機佩戴方式的改變以及揚聲器本身的結構的差異都會影響麥克風播放的音頻信號1，使得音頻信號1與電壓信號1之間存在非線性偏差，進而使得電壓信號1與電壓信號2存在較大的差異。
為此，根據電壓力信號2，利用校準信號修正電壓力信號1，從而使得修正後的電壓信號1驅動揚聲器得到的音頻信號與原電壓信號1存在理想線性關係。進一步，由於耳機發聲位置是在測試者的耳廓，而聲音經過空氣傳播，真正傳到耳膜的聲音強度會有一定程度的衰減，這種衰減也會引起聽力測試結果的偏差，因此，校準模塊還包括這部分聲音損失的靜態校準，該靜態校準固化在校準模塊內，無需手動調試。
校準模塊包括靜態校準和動態校準兩部分，校準過程分別如下：
(1)靜態校準：自校準模塊存有從耳廓傳遞到耳膜的聲音強度損失對應的電壓力信號值，輸出該電壓力信號即得到靜態校準信號；
(2)動態校準：自校準模塊利用減法器對揚聲器的輸入電信號與麥克風檢測到的電信號相減，得到動態校準信號。
(3)降準模塊的輸出即為靜態校準信號與動態校準信號相加得到的電信號，利用該信號校準揚聲器的輸入電信號。
降噪單元採用主動降噪技術消除環境噪聲。降噪單元根據採集的環境噪聲信號，生成一個與該信號幅值相等、相位相反的消噪信號。
智能終端可以是電腦、平板電腦或智慧型手機。
聽力測試應用軟體可以是安裝於電腦的聽力測試軟體或安裝於智慧型手機或平板電腦的聽力測試應用程式(APP)。
如圖3所示，基於上述的聽力系統的測試方法具體實現如下：
第一步，首先對具有自校準功能的降噪耳機進行自校準。優選地，具有自校準功能的降噪耳機設置有自校準按鈕，按下該按鈕，即開始自校準。該校準過程主要針對揚聲器的傳聲偏差進行動態校準，且只需在聽力測試前進行一次即可。靜態校準無需手動進行。
第二步，將具有自校準功能的降噪耳機與智慧型手機相連，並開啟降噪功能。由於環境噪聲也會影響聽力測試準確性，因此，開啟耳機的降噪功能，消除環境噪聲。由於該降噪單元採用主動降噪技術，能夠實現在更寬頻率段內的深度降噪，因此，保證了測試者在更安靜的環境下進行聽力測試。
第三步，利用位於智能終端中的聽力測試應用軟體，進行聽力測試。優選地，聽力測試應用設置一個開始鍵，點擊該鍵即開始聽力測試。根據聽力測試應用的測試步驟，進行聽力測試。優選地，聽力測試步驟採用一般純音氣導確定聽力閾值的測試步驟：1)設定測試頻率，在該頻率下並給測試者一個聲音，通常從1000Hz 40dB開始；2)如測試者聽得見，則以10dB步幅下降，直至聽不到為止，記錄聽見的最小值；3)在最後一次給音強度的基礎上每次增加5dB，直到受試者又聽見聲音。記錄此值，看是否與上面的最小值相同，兩者相差不能超過5bB,否則需要再次測試；4)依次測試的頻率順序分別為1000Hz、2000Hz、4000Hz、8000Hz、1000Hz、500Hz、250Hz、125Hz；5)兩個倍頻程之間相差20dB或以上，需要測試半倍程；6)測試時，給聲時間一般為1～1.5秒，間歇時間比給聲時間要長一些，並且要有變化，以免出現節律性給聲。完成聽力測試後，得到聽力測試結果。以橫坐標代表頻率，倍頻程為單位分隔，其中高頻是相鄰低頻的兩倍，以縱坐標代表聲音強度。優選地，右耳測試結果用紅色○標記，左耳測試結果藍色×標記，閾值就是頻率與強度的交叉位置。將相應的標記連成一條曲線即為該測試者的聽力測試曲線。測試應用還可以根據聽力測試曲線判斷測試者的聽力狀況，聽力喪失程度等，並給出相關建議。
提供以上實施例僅僅是為了描述本發明的目的，而並非要限制本發明的範圍。本發明的範圍由所附權利要求限定。不脫離本發明的精神和原理而做出的各種等同替換和修改，均應涵蓋在本發明的範圍之內。