АУДИОМЕТР
AUDIOMETER

Изобретение относится к медицинской технике и может использоваться для субъективной оценки степени тугоухости человека.
Известен цифровой синтезатор изменяющейся частоты (Авторское свидетельство СССР №1298836, кл. Н03В 29/00, 1987. Цифровой синтезатор изменяющейся частоты. В.Ю. Капустин, В.С. Григорьев, С.В. Попов и Л.В. Иволга), содержащий датчик кода длительности сигнала, первый делитель частоты с переменным коэффициентом деления, датчик кода диапазона частот, первый делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, датчик кода начальной частоты, реверсивный счетчик, второй делитель частоты с дробно-переменным коэффициентом деления, счетчик приращения фазы, вычислитель амплитуд, цифроаналоговый преобразователь, задающий генератор, второй делитель частоты с переменным коэффициентом деления, счетчик, блок памяти и датчик адреса функции.
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.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является 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, 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 и фильтр нижних частот.
Однако недостатком таких синтезаторов является невозможность подачи выходного сигнала на тестируемое ухо с заданным уровнем интенсивности.
Цель изобретения - обеспечить подачу выходного сигнала на тестируемое ухо с заданным уровнем интенсивности.
Поставленная цель достигается тем, что в цифровой синтезатор изменяющейся частоты, содержащий последовательно соединенные датчик адреса периодической функции, блок вычисления периодической функции, коммутатор, первый перемножитель, первый сумматор, блок вычисления фазы, блок вычисления амплитуды, второй перемножитель, цифро-аналоговый преобразователь, фильтр нижних частот, 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, последовательно соединенные датчик адреса амплитудно-модулирующей функции и блок вычисления амплитудно-модулирующей функции, выход которого соединен с вторым входом перемножителя, второй вход блока вычисления амплитудно-модулирующей функции соединен с выходом коммутатора и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с тактовыми входами делителя с переменным коэффициентом деления и блока вычисления фазы, дополнительно введены последовательно соединенные датчик кода интенсивности, второй сумматор, управляемый аттенюатор, управляемый коммутатор, постоянное запоминающее устройство, выход которого подключен ко второму входу второго сумматора, а вход подключен к выходу датчика кода начальной частоты, датчик кода тестируемого уха, выход которого подключен ко второму входу управляемого коммутатора, а второй вход управляемого аттенюатора подключен к выходу фильтра нижних частот.
На Фиг. 1 приведена структурная схема аудиометра. На Фиг. 2 приведена структурная схема блока формирования псевдослучайной последовательности.
Аудиометр содержит последовательно соединенные датчик адреса периодической функции 2, блок вычисления периодической функции 10, 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 21 и управляемый коммутатор 24, а также последовательно соединенные датчик длины псевдослучайной последовательности 3 и блок формирования псевдослучайной последовательности 6, выход которого соединен с вторым входом 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 и блока формирования случайной последовательности 6, датчик кода диапазона частот 4, выход которого соединен с вторым входом первого перемножителя 7, датчик кода начальной частоты 5, выход которого соединен со вторым входом первого сумматора 8 и с адресным входом постоянного запоминающего устройства 20, последовательно соединенные датчик адреса амплитудно-модулирующей функции 15 и блок вычисления амплитудное модулирующей функции 16, выход которого соединен с вторым входом перемножителя 17, второй вход блока вычисления амплитудно-модулирующей функции 16 соединен с выходом коммутатора 11, последовательно соединенные датчик кода интенсивности 25 и второй сумматор 22, выход которого подключен к управляющему входу управляемого аттенюатора 21, а второй вход подключен к выходу постоянного запоминающему устройству 20, датчик кода тестируемого уха 23, выход которого соединен с управляющим входом управляемого коммутатора 24 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
0
i
j
С помощью датчиков 1-5, 15 устанавливают необходимые значения длительности сигнала Т, адреса требуемой функции изменения частоты или длины формируемой М-последовательности, диапазона D изменения частоты, начальной частоты F и адреса амплитудно-модулирующей функции. В зависимости от того, какой выбран закон изменения частоты, регулярный или псевдослучайный, на выход коммутатора 11 будет поступать код q закона изменения частоты либо с выхода блока вычисления периодическом 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 изменения частоты. Делитель с переменным коэффициентом деления 9 обеспечивает отработку необходимой длительности закона изменения частоты
i
0
Отработка необходимого диапазона D изменения частоты обеспечивается первым перемножителем 7, в котором код q умножается на величину D и далее полученный код суммируется сумматором 8 с кодом начальной частоты F. Полученный код Q поступает на вход блока вычисления фазы 13, т.е.
Блок вычисления фазы 13 и блок вычисления амплитуды 14 обеспечивают формирование выходной синусоидальной функции с частотой, определяемой выражением:
где, m - разрядность блока вычисления фазы 13;
*qj - код изменения частоты, который может изменяться в диапазоне от минус единицы до плюс единицы.
c
вых
m
При условии, что F численно равна 2, имеем F, численно равную Q. Таким образом величина Q полностью определяет значение выходной частоты.
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
При установленном диапазоне изменения частот, равным нулю, частота выходного сигнала будет фиксированной и равной значению кода F, 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 F до F+D и, наоборот, если будет использована монотонная ниспадающая функция, то частота выходного сигнала будет изменяться от величины F - D до F. При использовании в качестве периодической функции изменения частоты знакопеременной функции, например, синусоидальной, то частота выходного сигнала будет колебаться от значения F - D до значения F+D. Таким образом видно, что величина F, 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 F полосой от F - D до F+D и при фиксированном знаковом разряде, плюсовом или минусовом, получим соответственно полосовой шум в диапазоне от F до F+D или от F - D до F.
j
Одновременно, код q с выхода 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:
c
m
или при F=2 получим
j
0
В результате получаем на выходе устройства синусоидальный сигнал, амплитуда которого зависит только от текущего значения девиации q сигнала и не зависит от значения начальной частоты F. 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:
0
При D=0; А=1,0 - на выходе аудиометра получаем тональный тестовый сигнал с частотой F определяемой кодом датчика кода начальной частоты 5.
j
При D  0; А=1,0; q=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 D  0; 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; А=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 блоком 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 20 на вход управляемого коммутатора 24. Управляемый коммутатор, в зависимости от кода, поступающего с датчика кода тестируемого уха 23, подает тестовый сигнал либо на правое ухо (выход П), либо на левое ухо (выход Л). Код интенсивности, подаваемый на управляющий вход управляемого аттенюатора 20, состоит из двух частей, кода заданной интенсивности Iз и порогового значения интенсивности Iп для установленной частоты F0.
Пороговые значения интенсивности Iп для каждого значения тестовых частот хранятся в постоянном запоминающем устройстве 20. Код заданной интенсивности выходного сигнала Iз устанавливается с помощью датчика кода интенсивности 25, далее коды заданной интенсивности Iз и пороговой интенсивности Iп поступают на входы второго сумматора 22, где происходит их суммирование. Таким образом если будет установлено значение заданной интенсивности Iз равное нулю, то на выход аудиометра будет подаваться тестовый сигнал любой установленной частоты с интенсивностью равной пороговому значению для этой частоты.
В качестве блока вычисления периодической функции 10 и блока вычисления амплитудно-модулирующей функции 16 могут быть использованы постоянные запоминающие устройства, в которые заранее прошиты 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, один из вариантов реализации, которого представлен на фиг. 3.
Такой генератор состоит из сдвигающего регистра 28 с блоком сумматоров 26 по модулю два и коммутатором 27 в цепи обратной связи. Длина М-последовательности и соответственно разрядность сдвигающего регистра 28 определяется выходным кодом датчика длины псевдослучайной последовательности. Этот код обеспечивает подключение необходимых выходов блока сумматоров 26 по модулю два с помощью коммутатора 27 к последовательному входу регистра сдвига 28. Этот же код одновременно поступает на вход преобразователя кодов 29, который преобразует входной двоичный код в выходной позиционный, в результате на его младших разрядах появятся разрешающие сигналы. Количество разрядов разрешающих сигналов соответствует разрядности регистра сдвига 26. Эти сигналы пропускают через второй коммутатор 30 на выход блока формирования псевдослучайной последовательности только те разряды регистра сдвига 28, которые участвуют в формировании псевдослучайной последовательности.
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 22 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 формирование любых тестовых сигналов, используемых в аудиометрии, с устанавливаемыми длительностью, диапазоном, начальной (центральной) частотой, произвольным законом частотной модуляции, в том числе и псевдослучайным, произвольным законом амплитудной модуляции выходного сигнала в пределах выбранной полосы частот и подачей выходного сигнала на тестируемое ухо с заданным уровнем интенсивности.