一种测量助听器反馈路径的方法
【专利摘要】本发明公开一种测量助听器反馈路径的方法，其包括如下测量步骤：步骤1：产生测试信号，该测试信号能被提取线性分量和非线性分量，以反馈路径的完整信息；步骤2：向受话器输出测试信号，该测试信号经由受话器和反馈路径到达麦克风；步骤3：获得麦克风输出的信号；对麦克风输出的信号分别进行非线性分量提取和线性分量提取；步骤4：判断麦克风输出的信号是否完整，如果信号不完整，则对该信号发生参数进行调整，然后请求再次产生测试信号，重复步骤1-步骤3，直到判断麦克风输出的信号是完整的；步骤5：计算反馈路径，并输出结果。
【专利说明】一种测量助听器反馈路径的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于在助听器中测量反馈路径的方法。
【背景技术】
[0002] 助听器是帮助听力有损人群恢复听力的一种电子医疗器件。助听器的基本功能 是根据听力损失提高增益。然而由于从受话器到麦克风的反馈路径的存在，使得助听器提 供的增益在超过一定的范围后出现啸叫等不稳定状态，从而导致验配范围缩小，无法使用。 因此，助听器在机械和电声设计过程中需要测量反馈路径，检验机械和电声设计是否达到 标准。此外，测量的反馈路径可以用来提取反馈路径模型和特征，在助听器反馈抑制和反 馈消除算法中使用（参见文章 Feedback cancellation improvements，US 6,498, 858B2， Dec. 24, 2002.)，进一步提高助听器的可使用增益。
[0003] 助听器的反馈路径包括以下几个部分：数模转换（DA)、受话器（receiver)、声学 反馈路径、麦克风（microphone)、模数转换（AD)等部分。有的助听器中还有除AD以外的专 门去除直流分量的算法，也包含在反馈路径中。反馈路径的测量，通常采用的办法是断开前 向通路，如图1所示。
[0004] 受话器发出一定的测试信号，通过麦克风接收反馈信号，然后估计出传输函数。理 论上，任何宽带信号都可以完成反馈路径传输函数的估计。然而由于以下几个原因，我们需 要对测量方法提出较高的要求：
[0005] 1.外界环境干扰总是存在的，测量方法需要有一定抗干扰的能力；
[0006] 2.我们经常需要测量实际生活环境下的反馈路径，这时候外界的干扰是随机、动 态和复杂的。需要测量方法对非稳态噪声干扰稳健；
[0007] 3.反馈路径的测量精度要求是很高的，不仅需要幅度信息，而且需要相位信息，对 测量误差的控制要求也很高。
[0008] 由于上述原因，反馈路径的测量方法在保证精度的情况下必须能够抵抗外界环境 和突发非稳态噪声的影响。目前，通常采用的办法是发出具有干扰能力的一些信号，比如 MLS (maximum-length-sequence)信号，通过持续较长时间并且维持在高输出声压级的方法 来提高信噪比，从而达到需要的测量精度。在为佩戴者做测量的时候，这种方法会引起很大 的不适。为了减小输出声压级、缩短持续时间，自动调节声压级的测量办法被开始使用（参 见文章Hearing instrument with improved initialization of parameters of digital feedback suppression circuitry, Us 8, 243, 939B2, Aug. 14,2012.)〇
[0009]目前反馈路径的测量都是基于反馈路径是线性的这一假设，主要专注于如何在满 足信噪比的条件下缩短测量时间和减小声压级，却没有考虑到电声元器件（受话器、麦克 风）在高声压级下必然会出现的非线性失真，从而给测量带来的如下问题：
[0010] 1.奇次的非线性失真会引入系统误差，使得估计的反馈路径线性部分偏离实际反 馈路径的线性部分；
[0011] 2.无法判断非线性失真的程度，因此也无法知道是否需要在反馈抑制/消除算法 中增加非线性滤波器以提高性能，也不知道该如何设计非线性滤波器。这在大功率助听器 中是一个比较严重的问题。
[0012] 常用的MLS信号尽管对外界噪声非常稳健，却对非线性失真异常敏感。在其他声 学测量系统中常用的扫频信号（swe印sine，也叫chirp)，虽然可以区分非线性失真，但是 对外界噪声非常敏感，所以在实际生活环境中无法用于测量反馈路径。
【发明内容】
[0013] 因此，针对上述的问题，本发明提出一种测量助听器反馈路径的方法，采用周期性 随机相位多重正弦波PRPM(Periodic Random-Phase Multisine，周期性随机相位多重正弦 波）信号测量反馈路径。通过对PRPM信号发生的控制，不但具有MLS对外界噪声稳健的优 点，而且能够无偏的估计线性部分，并且能够分析各种非线性失真的大小，从而解决现有技 术之不足。
[0014] 为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，一种测量助听器反馈路径 的方法，包括如下测量步骤：
[0015] 步骤1 :产生测试信号，该测试信号能被提取线性分量和非线性分量，以反馈路径 的完整信息；
[0016] 步骤2 :向受话器输出测试信号，该测试信号经由受话器和反馈路径到达麦克风；
[0017] 步骤3 :获得麦克风输出的信号；对麦克风输出的信号分别进行非线性分量提取 和线性分量提取；
[0018] 步骤4:判断麦克风输出的信号是否完整，如果信号不完整，则对该信号发生参数 进行调整，然后请求再次产生测试信号，重复步骤1-步骤3,直到判断麦克风输出的信号是 完整的；
[0019] 步骤5 :计算反馈路径，并输出结果。其中，反馈路径计算是现有技术，不是本发明 的重点，因此这里不再赘述，本领域的技术人员可参阅相关资料来获得相应计算方法。
[0020] 进一步的，作为一种可行的方案，该测试信号可以是PRPM(Peri 〇dic Random-Phase Multisine，周期性随机相位多重正弦波）信号，也可以是重复多次的chirp 信号（线性调频信号）。
[0021] 具体的，步骤1产生测试信号的过程如下：PRPM信号是通过重复发送产生的RPM 信号u(t)得到的，一共发送P个周期；其中，RPM(Random-Phase Multisine，随机相位多重 正弦波）信号表不为：
【权利要求】
1. 一种测量助听器反馈路径的方法，包括如下测量步骤： 步骤1 :产生测试信号，该测试信号能被提取线性分量和非线性分量，以反馈路径的完 整信息； 步骤2 :向受话器输出测试信号，该测试信号经由受话器和反馈路径到达麦克风； 步骤3 :获得麦克风输出的信号；对麦克风输出的信号分别进行非线性分量提取和线 性分量提取； 步骤4 :判断麦克风输出的信号是否完整，如果信号不完整，则对该信号发生参数进行 调整，然后请求再次产生测试信号，重复步骤1-步骤3,直到判断麦克风输出的信号是完整 的； 步骤5 :计算反馈路径，并输出结果。
2. 根据权利要求1所述的测量助听器反馈路径的方法，其特征在于：所述测试信号是 PRPM信号。
3. 根据权利要求2所述的测量助听器反馈路径的方法，其特征在于：步骤1产生测试 信号的过程如下：PRPM信号是通过重复发送产生的RPM信号u(t)得到的，一共发送P个周 期；其中，RPM信号表示为：
其中f〇为第一谐波，由离散傅立叶变换DFT的分辨率决定，F是谐波数，Uk是事先确定 的谐波幅度，Vfc是在[0,2π)内均匀分布的随机相位。
4. 根据权利要求3所述的测量助听器反馈路径的方法，其特征在于：步骤5计算反馈 路径中，具体包括如下过程：对于每个u(t)，麦克风接收到信号y(t)，反馈路径的频响函数 由以下公式计算出来：
其中Cok = 2πkf(i ;G(J_c〇k)中包含了反馈路径的3个分量：线性分量、随机非线性和外 界噪声分量、以及系统性的非线性分量；上述分量的计算方法如下： 线性分量通过对全部信号周期的G(jc〇k)做平均得出； 随机非线性和外界噪声分量通过计算P个周期内G(jc〇k)的方差得出； 系统性的非线性分量的测量通过只发送u(t)中奇次谐波分量（k为奇数）的方法得 出。
5. 根据权利要求4所述的测量助听器反馈路径的方法，其特征在于：步骤4中，对信号 发生参数进行调整，具体包括如下过程： 步骤41 :首先选取一个较大的信号幅度Uk，然后分析反馈路径的3个分量：线性分量、 随机非线性和外界噪声分量、以及系统性的非线性分量； 步骤42 :减小信号幅度Uk，重复步骤41，直至非线性失真低于一定的阈值或者不再减 小，此时采集的信息已经包含了所需的线性和非线性信息，表示该信号已经完整。
【文档编号】H04R29/00GK104320750SQ201410685349
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】马桂林, 梁维谦, 薛行栋, 陈高鋆 申请人:厦门莱亚特医疗器械有限公司