АУДИОМЕТР Российский патент 2023 года по МПК A61B5/12 

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться для субъективной оценки степени тугоухости человека.

Известен цифровой синтезатор изменяющейся частоты (Авторское свидетельство СССР №1578800, кл. Н03В 23/00, 1990. Цифровой синтезатор изменяющейся частоты. В.Ю. Капустин, В.С. Григорьев и О.Л. Лапаухова), содержащий датчик кода длительности сигнала, датчик адреса функции, датчик кода диапазона частот, датчик кода начальной частоты, блок памяти, перемножитель, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, накапливающий сумматор, сумматор, генератор тактовых импульсов, блок вычисления фазы, вычислитель амплитуды и цифроаналоговый преобразователь.

Известен цифровой синтезатор изменяющейся частоты (Патент на изобретение №2765264, кл. Н03В 23/00, 2022. Цифровой синтезатор изменяющейся частоты. В.Ю. Капустин), содержащий датчик кода длительности сигнала, датчик адреса периодической функции, датчик длины псевдослучайной последовательности, датчик кода диапазона частот, датчик кода начальной частоты, блока формирования случайной последовательности, первый перемножитель, первый сумматор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, блок вычисления периодической функции, коммутатор, генератор тактовых импульсов, блок вычисления фазы, блок вычисления амплитуды, датчик адреса амплитудно-модулирующей функции, блок вычисления амплитудно-модулирующей функции, второй перемножитель, цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является аудиометр (Патент на изобретение №2791159, кл. МПК А61В 5/12, 2022. Аудиометр. В.Ю. Капустин), содержащий датчик кода длительности сигнала, датчик адреса периодической функции, датчик длины псевдослучайной последовательности, датчик кода диапазона частот, датчик кода начальной частоты, блока формирования случайной последовательности, первый перемножитель, первый сумматор, делитель частоты с переменным коэффициентом деления, блок вычисления периодической функции, коммутатор, генератор тактовых импульсов, блок вычисления фазы, блок вычисления амплитуды, датчик адреса амплитудно-модулирующей функции, блок вычисления амплитудно-модулирующей функции, второй перемножитель, цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, управляемый аттенюатор, управляемый коммутатор, постоянное запоминающее устройство, сумматор интенсивностей, датчик кода интенсивности и датчик кода активного уха.

Однако недостатком таких аудиометров является невозможность ограничения максимальных значений интенсивностей выходного сигнала при изменении частоты тестового сигнала. При изменении частоты тестового сигнала, с учетом суммирования установленной интенсивности с предустановленными значениями опорного эквивалентного порогового уровня звукового давления, суммарное значение интенсивности может оказаться выше допустимого и нанести вред испытуемому.

Цель изобретения - ограничение максимальных значений интенсивностей выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в аудиометр содержащий последовательно соединенные датчик адреса периодической функции, блок вычисления периодической функции, первый коммутатор, первый перемножитель, первый сумматор, блок вычисления фазы, блок вычисления амплитуды, второй перемножитель, цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, управляемый аттенюатор, управляемый коммутатор, а также последовательно соединенные датчик длины псевдослучайной последовательности и блок формирования псевдослучайной последовательности, выход которого соединен с вторым входом коммутатора, последовательно соединенные датчик кода длительности сигнала и делитель с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с тактовыми входами блока вычисления периодической функции и блока формирования случайной последовательности, датчик кода диапазона частот, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя, датчик кода начальной частоты, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора и с входом блока хранения опорных значений интенсивностей, последовательно соединенные датчик адреса амплитудно-модулирующей функции и блок вычисления амплитудно-модулирующей функции, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя, второй вход блока вычисления амплитудно-модулирующей функции соединен с выходом первого коммутатора, последовательно соединенные блок хранения опорных значений интенсивностей и второй сумматор, датчик кода интенсивности, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, датчик кода тестируемого уха, выход которого соединен с вторым входом управляемого коммутатора, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами делителя с переменным коэффициентом деления и блока вычисления фазы, дополнительно введены последовательно соединенные блок хранения максимальных значений интенсивностей, вход которого соединен с выходом датчика кода начальной частоты, схема сравнения, второй вход которой соединен с выходом второго сумматора, второй коммутатор, второй вход которого соединен с выходом блока хранения максимальных значений интенсивностей, третий вход соединен с выходом второго сумматора, а выход соединен с вторым входом управляемого аттенюатора.

На Фиг. 1 приведена структурная схема аудиометра.

Аудиометр содержит последовательно соединенные датчик адреса периодической функции 2, блок вычисления периодической функции 10, первый коммутатор 11, первый перемножитель 7, первый сумматор 8, блок вычисления фазы 13, блок вычисления амплитуды 14, второй перемножитель 17, цифро-аналоговый преобразователь 18, фильтр нижних частот 19, управляемый аттенюатор 22 и управляемый коммутатор 27, а также последовательно соединенные датчик длины псевдослучайной последовательности 3 и блок формирования псевдослучайной последовательности 6, выход которого соединен с вторым входом первого коммутатора 11, последовательно соединенные датчик кода длительности сигнала 1 и делитель с переменным коэффициентом деления 9, выход которого соединен с тактовыми входами блока вычисления периодической функции 10, блока формирования случайной последовательности 6, датчик кода диапазона частот 4, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя 7, последовательно соединенные датчик кода начальной частоты 5, блок хранения опорных значений интенсивностей 21, второй сумматор 25, схема сравнения 24, второй коммутатор 23, выход которого соединен с вторым входом управляемого аттенюатора 22, выход датчика кода начальной частоты 5 соединен также с вторым входом первого сумматора 8 и с адресным входом блока хранения максимальных значений интенсивностей 20, выход которого соединен с вторым входом схемы сравнения 24 и вторым входом коммутатора 23, третий вход которого соединен с выходом второго сумматора 25, последовательно соединенные датчик адреса амплитудно-модулирующей функции 15 и блок вычисления амплитудно-модулирующей функции 16, выход которого соединен с вторым входом второго перемножителя 17, а второй вход блока вычисления амплитудно-модулирующей функции 16 соединен с выходом первого коммутатора 11, датчик кода интенсивности 28, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора 25, датчик кода тестируемого уха 26, выход которого соединен с управляющим входом управляемого коммутатора 27 и генератор тактовых импульсов 12, выход которого соединен с тактовыми входами делителя с переменным коэффициентом деления 9 и блока вычисления фазы 13.

Аудиометр работает следующим образом.

С помощью датчиков 1 - 5, 15 устанавливают необходимые значения длительности сигнала Т_с, адреса требуемой функции изменения частоты или длины формируемой М-последовательности, диапазона D изменения частоты, начальной частоты F₀ и адреса амплитудно-модулирующей функции. В зависимости от того, какой выбран закон изменения частоты, регулярный или псевдослучайный, на выход первого коммутатора 11 будет поступать код q_i закона изменения частоты либо с выхода блока вычисления периодической функции 10, либо с выхода блока формирования псевдослучайной последовательности 6. По каждому импульсу с выхода делителя с переменным коэффициентом деления 9 на вход первого перемножителя 7 будет поступать новое значение кода q_j изменения частоты. Делитель с переменным коэффициентом деления 9 обеспечивает отработку необходимой длительности закона изменения частоты

Т_ч=К*Т_мин.

Отработка необходимого диапазона D изменения частоты обеспечивается первым перемножителем 7, в котором код q_i умножается на величину D и далее полученный код суммируется сумматором 8 с кодом начальной частоты F₀. Полученный код Q поступает на вход блока вычисления фазы 13, т.е.

Q=F₀+D*q_j.

Блок вычисления фазы 13 и блок вычисления амплитуды 14 обеспечивают формирование выходной синусоидальной функции с частотой, определяемой выражением:

F_вых=F_с*Q/2^m=(F₀+D*q_j)*Fc/2^m,

где, m - разрядность блока вычисления фазы 13;

*q_j - код изменения частоты, который может изменяться в диапазоне от минус единицы до плюс единицы.

При условии, что F_c численно равна 2^m, имеем F_вых, численно равную Q. Таким образом величина Q полностью определяет значение выходной частоты.

F_вых=Q=(F₀+D*q_j).

При установленном диапазоне изменения частот, равным нулю, частота выходного сигнала будет фиксированной и равной значению кода F₀, т.е. на выходе мы получим тональный сигнал. Если в качестве периодической функции изменения частоты будет использована какая-либо монотонная возрастающая функция, например, линейная, то частоты выходного сигнала будет меняться от значения F₀ до F₀+D и, наоборот, если будет использована монотонная ниспадающая функция, то частота выходного сигнала будет изменяться от величины F₀ - D до F₀. При использовании в качестве периодической функции изменения частоты знакопеременной функции, например, синусоидальной, то частота выходного сигнала будет колебаться от значения F₀ - D до значения F₀+D. Таким образом видно, что величина F₀, в зависимости от используемой функции изменения частоты может быть значением начальной частоты, конечной частоты и средней частоты. Точно также, при использовании в качестве функции изменения выходной частоты псевдослучайной М-последовательности, можно получить в качестве выходного сигнала узкополосный шум с центральной частотой F₀ полосой от F₀ - D до F₀+D и при фиксированном знаковом разряде, плюсовом или минусовом, получим соответственно полосовой шум в диапазоне от F₀ до F₀+D или от F₀ - D до F₀.

Одновременно, код q_j с выхода первого коммутатора 11 поступает на вход блока вычисления амплитудно-модулирующей функции 16, который формирует код амплитуды выходного сигнала, в зависимости от текущего значения девиации. Полученный код амплитуды, поступает на вход второго перемножителя 17. В результате на выходе получаем синусоидальный сигнал, амплитуда которого определяется выражением:

или при F_c=2^m получим

В результате получаем на выходе устройства синусоидальный сигнал, амплитуда которого зависит только от текущего значения девиации q_j сигнала и не зависит от значения начальной частоты F₀. При этом закон изменения амплитудной модуляции не зависит от величины девиации D и действует только в пределах выбранной полосы частот выходного сигнала.

Таким образом, устанавливая параметры аудиометра следующим образом: При D=0; А=1,0 - на выходе аудиометра получаем тональный тестовый сигнал с частотой F0 определяемой кодом датчика кода начальной частоты 5.

При А=1,0; qj=Sin(X) - на выходе аудиометра получаем частотно-

модулированный тестовый сигнал с центральной частотой F0 определяемой кодом датчика кода начальной частоты 5 и девиацией частоты ±D определяемой датчиком кода диапазона частот 4 и синусоидальным законом модуляции, устанавливаемым блоком вычисления периодической функции 10.

При А=1,0; qj=±Случай(Х) - на выходе аудиометра получаем частотно-модулированный тестовый сигнал с центральной частотой F0 определяемой кодом датчика кода начальной частоты 5 и девиацией частоты ±D определяемой датчиком кода диапазона частот 4 и псевдослучайным законом модуляции по частоте, устанавливаемым блоком формирования случайной последовательности 6 или другими словами, получим узкополосный шум с девиацией ±D и центральной частотой F0.

При D=F; F0=0; A=1,0; qj=+Случай(Х) - на выходе аудиометра получаем частотно-модулированный тестовый сигнал с девиацией частоты от 0 до +F определяемой датчиком кода диапазона частот 4 и псевдослучайным законом модуляции по частоте, устанавливаемым блоком формирования случайной последовательности 6, или другими словами, получим белый шум в диапазоне частот от 0 до +F.

При D=F; F0=0; А=Речь(Х); qj=+Случай(Х) - на выходе аудиометра получаем частотно-модулированный тестовый сигнал с девиацией частоты от 0 до +F определяемой датчиком кода диапазона частот 4 и псевдослучайным законом модуляции по частоте, устанавливаемым блоком формирования случайной последовательности 6, и речевой функцией модуляции по амплитуде, устанавливаемой датчиком адреса амплитудно-модулирующей функции 15, или другими словами, получим речевой шум в диапазоне частот от 0 до +F.

Полученный тестовый цифровой сигнал, после преобразования в аналоговый вид с помощью цифроаналогового преобразователя 18 и фильтра низкой частоты 19, поступает через управляемый аттенюатор 22 на вход управляемого коммутатора 27. Управляемый коммутатор, в зависимости от кода поступающего с датчика кода тестируемого уха 26 подает тестовый сигнал либо на правое ухо (выход П), либо на левое ухо (выход Л). Код интенсивности, подаваемый на управляющий вход управляемого аттенюатора 22 состоит из двух частей, кода заданной интенсивности Iз и опорного эквивалентного порогового уровня звукового давления Iп для установленной частоты F0.

I=Iз+Iп.

Опорные эквивалентные пороговые уровни звукового давления Iп для каждого значения тестовых частот хранятся в блоке хранения опорных значений интенсивностей 21. Код заданной интенсивности выходного сигнала Iз устанавливается с помощью датчика кода интенсивности 28, далее коды заданной интенсивности Iз и опорные эквивалентные пороговые уровни звукового давления Iп поступают на входы второго сумматора 25, где происходит их суммирование. Таким образом если будет установлено значение заданной интенсивности Iз равное нулю, то на выходе сумматора будет установлена интенсивность равная опорному эквивалентному пороговому уровню звукового давления для этой частоты. Далее код интенсивности с выхода второго сумматора 25 поступает на вход схемы сравнения 24, где происходит сравнение этого кода с кодом максимального значения интенсивности для установленной частоты, поступающего с блока хранения максимальных значений интенсивности 20. Если код с выхода второго сумматора 25 будет меньше или равен коду поступающему с выхода блока хранения максимальных значений интенсивностей 20, то на выход второго коммутатора 23 будет пропускаться установленное значение интенсивности с выхода второго сумматора 25 без изменения. Если код с выхода второго сумматора 25 будет больше кода поступающего с выхода блока хранения максимальных значений интенсивностей 20, то на выход второго коммутатора 23 будет пропускаться код с выхода блока хранения максимальных значений интенсивностей 20. Таким образом на выход коммутатора 32 и соответственно на вход управляемого аттенюатора 22 всегда будет поступать код не более установленных максимальных значений интенсивностей.

В качестве блока вычисления периодической функции 10 и блока вычисления амплитудно-модулирующей функции 16 могут быть использованы постоянные запоминающие устройства, в которые заранее занесены значения используемой функции изменения частоты и амплитуды, или любое другое вычислительное устройство, например, микропроцессор, который обеспечивает вычисления функции изменения частоты и амплитуды по заранее определенному алгоритму. Блок формирования псевдослучайной последовательности 6 может представлять собой обычный генератор М-последовательности, состоящий из регистра сдвига с сумматорами по модулю 2 в цепи обратной связи.

В качестве блока хранения максимальных значений интенсивностей 20 и блока хранения опорных значений интенсивностей 21 могут быть использованы постоянные запоминающие устройства, в которые заранее занесены максимальные значения интенсивностей и значения опорного эквивалентного порогового уровня звукового давления для каждой используемой частоты тестового сигнала.

Реализован блок формирования псевдослучайной последовательности 6 может быть также с использованием микропроцессора. Первый перемножитель 7 представляет собой устройство умножения кода без знака, поступающего с датчика кода диапазона частот 4, на код со знаком, поступающего с выхода коммутатора 11. В качестве сумматоров 8 и 25 используются обычные двоичные сумматоры кодов со знаками. Блок вычисления фазы 13 представляет собой накопительный сумматор. В качестве блока вычисления амплитуды 14 может быть использовано постоянное запоминающее устройство, в которое заранее занесены значения выходного сигнала, например, синусоидального сигнала, либо любое вычислительное устройство, например, на основе микропроцессора. Второй перемножитель 17 представляет собой устройство умножения кода без знака, поступающего с блока вычисления амплитудно-модулирующей функции 16, на код со знаком, поступающего с выхода блока вычисления амплитуды 14. При выборе достаточно мощного и быстродействующего микропроцессора, аудиометр может быть весь реализован на его основе.

Таким образом, предлагаемый аудиометр обеспечивает ограничение максимальных значений интенсивностей выходного сигнала при изменении частоты тестового сигнала.

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться для субъективной оценки степени тугоухости человека. Аудиометр содержит датчик адреса периодической функции 2, блок вычисления периодической функции 10, первый коммутатор 11, первый перемножитель 7, первый сумматор 8, блок вычисления фазы 13, блок вычисления амплитуды 14, второй перемножитель 17, цифроаналоговый преобразователь 18, фильтр нижних частот 19, управляемые аттенюатор 22 и коммутатор 27, а также датчик длины псевдослучайной последовательности 3 и блок формирования псевдослучайной последовательности 6, датчик кода длительности сигнала 1 и делитель с переменным коэффициентом деления 9, датчик кода диапазона частот 4, датчик кода начальной частоты 5, датчик адреса амплитудно-модулирующей функции 15 и блок вычисления амплитудно-модулирующей функции 16, блок хранения опорных значений интенсивностей 21, второй сумматор 25, датчик кода интенсивности 28, датчик кода тестируемого уха 26, генератор тактовых импульсов 12, блок вычисления фазы 13. С целью ограничения максимальных значений интенсивностей выходного сигнала введены последовательно соединенные блок хранения максимальных значений интенсивностей 20, схема сравнения 24, второй коммутатор 23. Достигается ограничение максимальных значений интенсивностей выходного сигнала. 1 ил.

Аудиометр, содержащий последовательно соединенные датчик адреса периодической функции, блок вычисления периодической функции, первый коммутатор, первый перемножитель, первый сумматор, блок вычисления фазы, блок вычисления амплитуды, второй перемножитель, цифроаналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, управляемый аттенюатор, управляемый коммутатор, а также последовательно соединенные датчик длины псевдослучайной последовательности и блок формирования псевдослучайной последовательности, выход которого соединен со вторым входом коммутатора, последовательно соединенные датчик кода длительности сигнала и делитель с переменным коэффициентом деления, выход которого соединен с тактовыми входами блока вычисления периодической функции и блока формирования случайной последовательности, датчик кода диапазона частот, выход которого соединен со вторым входом первого перемножителя, датчик кода начальной частоты, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора и с входом блока хранения опорных значений интенсивностей, последовательно соединенные датчик адреса амплитудно-модулирующей функции и блок вычисления амплитудно-модулирующей функции, выход которого соединен со вторым входом второго перемножителя, второй вход блока вычисления амплитудно-модулирующей функции соединен с выходом первого коммутатора, последовательно соединенные блок хранения опорных значений интенсивностей и второй сумматор, датчик кода интенсивности, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора, датчик кода тестируемого уха, выход которого соединен со вторым входом управляемого коммутатора, и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами делителя с переменным коэффициентом деления и блока вычисления фазы, отличающийся тем, что с целью ограничения максимальных значений интенсивностей выходного сигнала введены последовательно соединенные блок хранения максимальных значений интенсивностей, вход которого соединен с выходом датчика кода начальной частоты, схема сравнения, второй вход которой соединен с выходом второго сумматора, второй коммутатор, второй вход которого соединен с выходом блока хранения максимальных значений интенсивностей, третий вход соединен с выходом второго сумматора, а выход соединен со вторым входом управляемого аттенюатора.