归一化噪声暴露等级的测定方法及装置与流程

1.本技术涉及噪声指标测定技术领域，特别是涉及一种归一化噪声暴露等级的测定方法及装置。


背景技术：

2.噪声性听力损失不仅是人群职业噪声造成的，而且也是总噪声暴露的结果。因定期的人群职业噪声暴露或日常重复的噪声暴露导致的持久的听力损失风险与噪声暴露声级和噪声暴露时长有关。传统的噪声暴露等级的测定方法，一般沿用gb/t-14366噪声标准，采用的噪声暴露声级的量度使用的一般是暴露年限内额定8h工作日规格化暴露声级，使用l
ex，8h
来表示。
3.然而，研究人员早已发现，在相近的噪声暴露水平下，冲动性噪声或带有脉冲/撞击成分的复杂噪声比连续稳态(高斯)噪声对听力的危害更大。传统的gb/t-14366噪声标准是基于连续稳态噪声造成的听力损失来确定的，它们低估了具有相同等效声压级的非高斯复杂噪声对听力的损害。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对传统噪声暴露等级的测定方法忽略非高斯复杂噪声对听力的损害因素，导致噪声暴露等级测定结果准确性不高，与实际情况存在偏差的问题，提供一种归一化噪声暴露等级的测定方法及装置。
5.本技术提供一种归一化噪声暴露等级的测定方法，包括：
6.获取当前时间节点的噪声信号，将所述噪声信号转换为电压幅值；
7.调取当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值数据；
8.依据所述当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值数据和当前时间节点下的电压幅值，利用公式1计算当前时间节点所归属的时间单元内的波形起伏指数；
[0009][0010]
其中，βj为当前时间节点所归属的时间单元内的波形起伏指数，xi为时间节点i下的电压幅值，n为当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值总数，i为时间节点的序号，j为时间单元的序号；i为n+1时，xi等于当前时间节点下的电压幅值；
[0011]
依据公式2计算整个班次下的波形起伏指数；
[0012][0013]
其中，βn为整个班次下的波形起伏指数，n为整个班次内的历史时间单元总数，i为时间节点的序号，j为时间单元的序号；
[0014]
将整个班次中的每一个时间节点下的电压幅值转化为噪声a计权声压参数；
[0015]
依据公式3计算整个班次的基础噪声暴露等级；
[0016][0017]
其中，为整个班次的基础噪声暴露等级，l
aeq te
为整个班次的噪声等效声级，te为整个班次的工作时间，t0为一个班次的参考时间，c为转换系数，x
i,a
为时间节点i下的噪声a计权声压参数，w是整个班次内的历史电压幅值总数；
[0018]
依据公式4计算对整个班次的基础噪声暴露等级进行修正，得到整个班次的归一化噪声暴露等级；
[0019][0020]
其中，为整个班次的归一化噪声暴露等级，为整个班次的基础噪声暴
露等级，λ为固定系数，β
p
为纯音信号的波形起伏指数，βn为整个班次下的波形起伏指数，n为整个班次内的历史时间单元总数。
[0021]
本技术还涉及一种归一化噪声暴露等级的测定装置，其特征在于，包括：
[0022]
传声器；
[0023]
a/d转换器，与所述传声器通信连接；
[0024]
单片机，与所述a/d转换器通信连接，用于执行如前述内容提及的归一化噪声暴露等级的测定方法；
[0025]
显示器，与所述单片机通信连接。
[0026]
本技术涉及一种归一化噪声暴露等级的测定方法及装置，通过分析噪声信号的统计特性，对噪声暴露量进行修正，从而得到修正后的噪声暴露等级，将修正后的噪声暴露等级作为归一化噪声暴露等级来预测听力损失可以有效提高复杂噪声引起的听力损失的预测准确性。本技术具体采用了波形起伏指数来区分带有脉冲成分的噪声和稳态噪声，一方面，在相同的噪声暴露水平下，波形起伏指数可以区分不同时域结构的噪声造成的听力损伤程度。另一方面，使用波形起伏指数调整来修正噪声水平可以准确评估nihl(噪声性听力损失)。
附图说明
[0027]
图1为本技术一实施例提供的归一化噪声暴露等级的测定方法的流程示意图。
[0028]
图2为本技术一实施例提供的归一化噪声暴露等级的测定装置的结构示意图。
[0029]
图3是纯音信号的时间-电压幅值示意图。
[0030]
图4是高斯噪声的时间-电压幅值示意图。
[0031]
图5是猝发音的时间-电压幅值示意图。
具体实施方式
[0032]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0033]
本技术提供一种归一化噪声暴露等级的测定方法。
[0034]
本技术提供的归一化噪声暴露等级的测定方法不限定其执行主体。可选地，本技术提供的归一化噪声暴露等级的测定方法的执行主体可以为一种归一化噪声暴露等级的测定装置。
[0035]
具体地，执行主体可以为所述归一化噪声暴露等级的测定装置中的单片机。
[0036]
如图1所示，在本技术的一实施例中，所述归一化噪声暴露等级的测定方法包括如下s100至s700：
[0037]
s100，获取当前时间节点的噪声信号，将所述噪声信号转换为电压幅值。
[0038]
具体地，这里的“将所述噪声信号转换为电压幅值”描述的较为简略，下面详细阐述将所述噪声信号转换为电压幅值的具体流程。
[0039]
首先，传声器采集当前时间节点的噪声信号，传声器将当前时间节点的噪声信号发送至a/d转换器。进一步地，a/d转换器将当前时间节点的噪声信号转化为当前时间节点
的电信号，并将当前时间节点的电信号发送至单片机，供单片机识别。最终，单片机将当前时间节点的电信号转化为当前时间节点的数字信号，即当前时间节点的电压幅值。
[0040]
s200，调取当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值数据。
[0041]
具体地，归一化噪声暴露等级的测定装置可以外接一个服务器。归一化噪声暴露等级的测定装置可以从服务器中调取当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值数据。当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值数据包括当前时间节点所归属的时间单元内的各个历史时间节点下的电压幅值。
[0042]
s310，依据所述当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值数据和当前时间节点下的电压幅值，利用公式1计算当前时间节点所归属的时间单元内的波形起伏指数。
[0043][0044]
其中，βj为当前时间节点所归属的时间单元内的波形起伏指数。xi为时间节点i下的电压幅值。n为当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值总数。i为时间节点的序号。j为时间单元的序号。i为n+1时，xi等于当前时间节点下的电压幅值。
[0045]
具体地，由于n为当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值总数，公式1在计算波形起伏指数时，应当加上当前时间节点下的电压幅值，因此公式1里面i都是从1取到n+1。通过本步骤，可以每采集到一个当前时间节点下的电压幅值，就可以立即添加到公式1中去计算波形起伏指数，而不需要等到把所有时间节点下的电压幅值全都采集完毕后再进行计算，计算效率大大提高，实时计算得出的波形起伏指数可以马上在后续步骤中使用。
[0046]
此外，公式1也可以计算各种声音信号的波形起伏指数。经申请人的计算，如图3所示，纯音信号的波形起伏指数为1.5，从图3中可以明显看出纯音信号的波形就是规则的正弦波。如图4所示，高斯噪声的波形起伏指数为3.0，从图4中可以明显看出高斯噪声是粉红噪声的波形。如图5所示，猝发音的波形起伏指数为20，图5显示的是一种周期为0.1秒，持续时间为10毫秒的一种猝发音。s400，依据公式2计算整个班次下噪声信号的波形起伏指数。
[0047][0048]
其中，βn为整个班次下的波形起伏指数。n为整个班次内的历史时间单元总数。i为时间节点的序号。j为时间单元的序号。
[0049]
具体地，一个班次内包含多个时间单元。因此，在s300计算完当前时间节点所归属的时间单元内的波形起伏指数βj后，公式2可以将不同时间单元内的βj进行相加，然后取平均数，得到整个班次下噪声信号的波形起伏指数。因此，βj实际的含义是时间单元j内的波形起伏指数，由于公式1需要使用“当前时间节点所归属的时间单元”这个词来解释，因此公式1中的βj的含义写成了当前时间节点所归属的时间单元内的波形起伏指数，本领域技术人员能够根据公式1和公式2和本技术前后文的叙述，清晰明了的得知βj的含义是时间单元j内的波形起伏指数，而不会发生混淆。
[0050]
s500，将整个班次中的每一个时间节点下的电压幅值转化为噪声a计权声压参数。
[0051]
具体地，依据转换公式6将每一个时间节点下的电压幅值转化为噪声a计权声压参数：
[0052]
x
i,a
＝a0xi+a1x
i-1
+a2x
i-2
+a3x
i-3
+a4x
i-4
+a5x
i-5
+a6x
i-6
[0053]-b1x
i-1,a-b2x
i-2,a-b3x
i-3,a-b4x
i-4,a-b5x
i-5,a-b6x
i-6,a
[0054]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
公式6
[0055]
其中，x
i，a
为时间节点i下的噪声a计权声压参数，x
i-1，a
为时间节点i-1下的噪声a计权声压参数，x
i-2，a
为时间节点i-2下的噪声a计权声压参数...以此类推。
[0056]
xi为时间节点i下的电压幅值，x
i-1
为时间节点i-1下的电压幅值，x
i-2
为时间节点i-1下的电压幅值...以此类推。
[0057]
a0，a1，a2，a3，a4，a5，a6是7个数值互不相同的第一类参数。其中，a0的数值为0.477857。a1的数值为-0.16590。a2的数值为-0.68390。a3的数值为0.03124。a4的数值为0.268102。a5的数值为0.06804。a6的数值为0.00456。
[0058]
b1，b2，b3，b4，b5，b6是6个数值互不相同的第二类参数。b1的数值为-0.936808。b2的数值为-0.91379。b3的数值为0.73910。b4的数值为0.21974。b5的数值为-0.11174。b6的数值为0.0058835。
[0059]
当公式6中任何一个参数的下角标出现负数时，这个参数可以不加入公式中计算。例如，当计算第一时间节点下的电压幅值x
1，a
时，公式6变成x1，a＝a0x1+a1x
0-b1y
0,a
，其他参数可以不加入公式中计算。x0是预设初始电压幅值，为y
0,a
预设初始噪声a计权声压参数。
[0060]
s600，依据公式3计算整个班次的基础噪声暴露等级。
[0061][0062]
其中，为整个班次的基础噪声暴露等级。l
aeq te
为整个班次的噪声等效声级。te为整个班次的工作时间。t0为一个班次的参考时间。c为转换系数。x
i,a
为时间节点i下的噪声a计权声压参数。w是整个班次内的历史电压幅值总数。
[0063]
具体地，c为电压幅值转换到声压参数的转换系数，是一个与传声器的灵敏度有关的常数。t0为一个班次的参考时间，可以设置为8小时。w是整个班次内的历史电压幅值总数，因为这里s500电压幅值已经均转换为噪声a计权声压参数，因此整个班次内的历史电压幅值总数＝整个班次内的历史噪声a计权声压参数总数，即公式3可以用整个班次内的历史电压幅值总数w来计算。
[0064]
s700，依据公式4计算对整个班次的基础噪声暴露等级进行修正，得到整个班次的归一化噪声暴露等级。
[0065][0066]
其中，为整个班次的归一化噪声暴露等级。为整个班次的基础噪声暴露等级。λ为固定系数。β
p
为纯音信号的波形起伏指数。βn为整个班次下的波形起伏指数。n为整个班次内的历史时间单元总数。
[0067]
具体地，λ为固定系数，其数值可以通过统计分析优化后取6.5。β
p
为纯音信号的波形起伏指数，其数值可以根据公式1计算得到，其数值为1.5。
[0068]
本实施例中，通过分析噪声信号的统计特性，对噪声暴露量进行修正，从而得到修正后的噪声暴露等级，将修正后的噪声暴露等级作为归一化噪声暴露等级来预测听力损失可以有效提高复杂噪声引起的听力损失的预测准确性。本技术具体采用了波形起伏指数来区分带有脉冲成分的噪声和稳态噪声，一方面，在相同的噪声暴露水平下，波形起伏指数可以区分不同时域结构的噪声造成的听力损伤程度。另一方面，使用波形起伏指数调整来修正噪声水平可以准确评估nihl(噪声性听力损失)。
[0069]
在本技术的一实施例中，每隔预设时间间隔获取一次当前时间节点的噪声信号。
[0070]
具体地，预设时间间隔可以为设置为1秒。
[0071]
在本技术的一实施例中，在s700之后，所述归一化噪声暴露等级的测定方法还包括如下s810至s820：
[0072]
s810，将当前时间节点下的电压幅值存储于历史电压幅值数据库中，更新历史电压幅值数据库中的当前时间节点所归属的时间单元内的历史电压幅值数据。
[0073]
s820，返回s100。
[0074]
具体地，s810至s820为当前时间节点下的电压幅值进行实时存储的步骤。
[0075]
在本技术的一实施例中，在s100之前，所述归一化噪声暴露等级的测定还包括如下s010至s040：
[0076]
s010，设定整个班次的工作时间。
[0077]
具体地，整个班次的工作时间可以设定为8小时，就是等于一个班次的参考时间t0，也可以是其他数值。
[0078]
s020，将整个班次的工作时间切分为多个时间单元，每个时间单元包含的时间长度相同。
[0079]
具体地，每个时间单元包含的时间长度相同是为了保证每一个时间单元内采集的电压幅值总数都是固定的，尽量消除因时间单元之间的非必要差异性导致的数据突变。
[0080]
s030，将每个时间单元划分为多个时间节点，每相邻的两个时间节点之间的时间
间隔为预设时间间隔。
[0081]
具体地，即s810执行完毕之后，在预设时间间隔之后再执行s820，即返回s100。
[0082]
s040，在历史电压幅值数据库中创建对应不同时间单元对应的存储单元。
[0083]
本实施例中，通过将整个班次的工作时间切分为多个时间单元，并且相邻的两个时间节点之间设置采集噪声信号的预设时间间隔，使得原始数据的采集的密度下降，省去了每个时间都采集一次噪声信号的麻烦，使得工作效率可以大大提高。
[0084]
在本技术的一实施例中，每个时间单元包含的时间长度为60秒。
[0085]
具体地，每个时间单元包含的时间长度可以任意设置。
[0086]
在本技术的一实施例中，所述s810包括如下s811至s812：
[0087]
s811，获取当前时间节点所归属的时间单元。
[0088]
s812，将当前时间节点下的电压幅值存储于历史电压幅值数据库中当前时间节点所归属的时间单元对应的存储单元。
[0089]
具体地，例如一共10个时间单元，分别对应10个存储单元。当前时间节点归属于时间单元c，那么代表之前的2个时间单元的电压幅值全部采集完毕了，将当前时间节点下的电压幅值存储于时间单元c对应的存储单元c中，这样可以有效防止数据丢失，可以让数据有序的存储。
[0090]
在本技术的一实施例中，所述s200包括：
[0091]
s210，调取历史电压幅值数据库中与当前时间节点所归属的时间单元对应的存储单元中的所有电压幅值。
[0092]
具体地，调取时，也是从当前时间节点所归属的时间单元对应的存储单元中调取，这样防止数据提取错误。
[0093]
在本技术的一实施例中，在所述s310之后，所述归一化噪声暴露等级的测定方法还包括如下s321至s324：
[0094]
s321，将当前时间节点所归属的时间单元内的每一个时间节点下的电压幅值转化为噪声a计权声压参数。
[0095]
s322，依据公式5计算当前时间节点所归属的时间单元内的噪声等效声级。
[0096][0097]
其中，l
aeq te
为时间节点i所归属的时间单元内的噪声等效声级。m为时间节点i所归属的时间单元内的历史电压幅值总数。(x
i,a
)为时间节点i下的噪声a计权声压参数。c为转换系数。i为时间节点序号。
[0098]
具体地，公式5是公式3的一部分，参数也是一样的，例如c为电压幅值转换到声压参数的转换系数，是一个与传声器的灵敏度有关的常数。
[0099]
s323，判断当前时间节点所归属的时间单元内的噪声等效声级是否小于听力损害等级阈值。
[0100]
s324，若当前时间节点所归属的时间单元内的噪声等效声级小于听力损害等级阈值，则删除前时间节点下的电压幅值，以及删除当前时间节点下噪声信号的波形起伏指数，返回s100。
[0101]
具体地，若噪声等效声级小于听力损害等级阈值，表明该噪声等效声级对听力的损害忽略不计。
[0102]
本实施例通过引入听力损害等级阈值，以及判断当前时间节点所归属的时间单元内的噪声等效声级是否小于听力损害等级阈值，在当前时间节点所归属的时间单元内的噪声等效声级小于听力损害等级阈值时，删除前时间节点下的电压幅值，以及删除当前时间节点下噪声信号的波形起伏指数，从而使得对听力的损害忽略不计的噪声等效声级对应的电压幅值被删除，删除价值不大的数据。
[0103]
在本技术的一实施例中，所述听力损害等级阈值为70db。
[0104]
具体地，本实施例中采用的单位是db，即分贝。70分贝以下噪声等效声级对听力的损害忽略不计。这样设置较为符合实际情况。
[0105]
本技术还提供一种归一化噪声暴露等级的测定装置。包括：
[0106]
如图2所示，在本技术的一实施例中，所述归一化噪声暴露等级的测定装置包括传声器100、a/d转换器200、单片机300和显示器400。
[0107]
所述a/d转换器200与所述传声器100通信连接。所述单片机300与所述a/d转换器200通信连接。所述单片机300用于执行如前述内容提及的归一化噪声暴露等级的测定方法。所述显示器400与所述单片机300通信连接，用于显示各种检测到的和计算出的数据。
[0108]
具体地，所述归一化噪声暴露等级的测定装置可以外接一个具有存储器的服务器，所述服务器用于存储数据。
[0109]
需要说明的是，前述归一化噪声暴露等级的测定方法中出现的相同名称的部件，为了行文简洁，仅在归一化噪声暴露等级的测定装置的部分(即本实施例)进行标号。
[0110]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，各方法步骤也并不做执行顺序的限制，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0111]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术的保护范围应以所附权利要求为准。