專利名稱：助聽器以及用于測試助聽器的方法
技術領域：
本發明涉及助聽器以及助聽器的測試。本發明尤其涉及一種具有自測試功能的助聽器。
人們已經熟知，在助聽器領域，大批被返回維修的助聽器被證明為正確地工作。這樣在很多情況下，關于助聽器的可察覺的問題并不涉及助聽器的缺陷，而是涉及助聽器的調節和使用。在運輸和診斷并不存在缺陷的助聽器上就浪費了大量的時間以及其他資源。
因此人們期望提供一種具有自測試功能的助聽器，能夠允許一個助聽器的操作者校驗助聽器的適當的功能。助聽器的操作者可以是具有聽力障礙的助聽器使用者，也可以是一個對助聽器進行裝配，微調或者進行其它工作的聽覺病矯治專家。
根據本發明，在第一方面，本發明的上述以及其他目的通過一種下面所述的助聽器來實現。所述的助聽器具有一個輸入換能器，用于將一個聲學輸入信號轉換成一個第一電信號，一個信號處理器，其用于通過根據第一電信號產生一個第二電信號，來補償聽力的不足，一個輸出換能器，用于將第二信號轉換成聲音，一個探針，用于在助聽器中的貫穿輸入換能器，信號處理器和輸出換能器的信號路徑上第一點上的信號參數，以及一個測試管理器，其適于控制該探針，從而對助聽器的故障進行檢測。
根據本發明，在第二方面，本發明的上述以及其他目的通過用于校驗一個助聽器的功能的方法來實現，該助聽器具有一個輸入換能器，用于將一個聲學輸入信號轉換成一個第一電信號，一個信號處理器，用于通過根據第一電信號產生的第二電信號來補償聽力的不足，一個輸出換能器，用于將第二信號轉換成聲音，一個探針，用于在助聽器中的貫穿輸入換能器，信號處理器和輸出換能器的信號路徑上第一點上的信號參數，該方法包括使用一個測試管理器，其適于控制該探針，從而對助聽器的故障進行檢測。
而且助聽器還包括一個測試控制器或者一個測試管理器，用于檢測助聽器的故障狀態，測試管理器可以被連接到一個諸如一個音頻發生器，一個噪聲發生器，一個數字字發生器，等的測試激勵發生器(teststimulus generator)，一個用于確定信號參數，例如，信號水平，頻譜，相位特征，自動相關，交叉相關等的探針裝置，以及一個在助聽器中被提供的信號開關。該信號開關被提供用于將一個測試激勵發生器或者一個探針連接到信號路徑上的一個所選的點上，從而測試助聽器的選定部分。而且信號開關還被提供用于將助聽器元件耦合入或者耦合出助聽器的信號路徑。
信號路徑包括助聽器的元件以及傳輸路徑，其接收，處理以及傳送來自于助聽器的第一電信號的信號。
例如，測試管理器可以被用于操作每一個信號路徑開關，使得輸入換能器在助聽處理器的入口處與信號路徑斷開，并且激活探針裝置在信號路徑的后面階段的一個選定的或者特定的點上確定信號水平，其中由諸如輸入電路的助聽處理器的各個部分所產生的噪聲水平可以被確定。
一個探針所確定的信號參數的值可以與一個從助聽器的一個存儲器或者從一個助聽器的外部設備中恢復的參考值相比較。如果檢測的值位于包括該參考值的一個預定的范圍之外，測試管理器可以警告助聽器的使用者該助聽器已經發生了故障，缺陷的類型也可以被信號化。例如，輸出換能器可以產生一個音頻或者一系列音頻從而向聽力障礙使用者表明該助聽器已經出現了故障。一種特殊的音頻或者一個特殊序列的音頻可以相應于一個特殊的缺陷。
如果助聽器被連接到一個具有一個顯示器的助聽器程序化設備，助聽器存在故障的事實可以被表示在顯示器上，而且，故障類型的標識也能夠被顯示。例如，如果噪聲水平大于一個預定的參考值，其可以被信號化表明助聽器已經存在故障。
典型的，聽力缺陷是隨頻率變化的，對于每一個使用者是特殊的。提供一個多頻道助聽器，其中處理器被分成多個頻道，從而使得每個頻帶可以被不同的處理，例如，利用不同的增益來放大，在該領域已經為人所熟知。一個多頻道助聽器可以進一步包括一個具有帶通濾波器的濾波器組，用于將第一電信號分成一組帶通濾波的導出第一電信號，并且處理器可以被用于通過對每個導出第一電信號濾波進行分別處理并且將處理后的濾波導出相加來產生第二電信號從而提供第二電信號。對于一個多頻道助聽器，測試管理器可以被用于有選擇地將一個期望的測試激勵發生器或者一個期望的探針連接到一個選定的帶通濾波器的輸出端。例如，一個用于水平檢測的探針可以被連接到一個選定的帶通濾波器的輸出端，從而在每一個頻帶上確定噪聲水平。
在本發明的一個實施例中，測試激勵發生器被提供，其受控于測試管理器，用于產生一個被輸送到助聽器的輸出換能器的一個預定的測試激勵，用于被轉換成一個聲音信號。對于一種測試類型，助聽器可以被放置在具有硬壁的分隔室中，其中一部分產生的聲音信號將被反射從而被聲音輸入換能器所接收。測試管理器進一步被用于操作一個信號開關使之將一個選定的探針，例如，一個水平檢測器等，連接到輸出換能器，用于確定一個信號參數，例如，每個所產生的第一電信號的信號水平。
信號參數的確定值可以進一步與來自于助聽器中的一個存儲器的參考值進行比較，并且如果檢測到的值偏離參考值，那么測試管理器可以，如前所述，警告助聽器的使用者該助聽器已經存在故障。故障的類型也可以被信號化。例如，程序化設備的顯示器可以顯示一個消息，該消息表明由于耳垢，正被檢測的輸入換能器有問題的端口應當被檢查。
連接到信號路徑的一個輸入換能器可以是一個拾取線圈。該助聽器中的拾取線圈可以用與先前所述的用于聲學輸入換能器的相似的方式來測試，這是因為輸出換能器通常產生一個被拾取線圈所拾取的強大的磁場。
在具有一個濾波器組的實施例中，探針可以被連接到一個選定的帶通濾波器的輸出端，從而在相應的頻帶內確定第一電信號濾波器產生的信號水平。探針也可以繼續被連接到多個或者全部帶通濾波器的輸出上從而在多個或者全部頻帶內確定正被檢測的有問題的信號參數。以這種方式，產生的第一電信號的頻譜可以被確定，或者諧波失真能夠被確定。例如，測試管理器可以被用于將一個用于水平確定的選定的探針連接到用于確定諧波失真的拾取測試激勵發生器的輸出的第三諧波的帶通濾波器的輸出端。
信號開關可以被提供用于將比如一個聲音發生器的測試激勵發生器連接到信號處理器的輸入端，以及用于將一個探針連接到信號處理器的輸出端，信號處理器的增益從而可以被確定。而且，信號處理器的增益可以被確定作為該頻率的函數。
而且，信號處理器的壓縮，即作為輸入水平的函數的增益，能夠被確定，例如，作為頻率的函數。
在現有技術中已經知道，在助聽器中包括一個適配反饋補償器(adaptive feedback canceller)，其包括一個適配濾波器，用于補償聲音反饋。聲音反饋可以在助聽器的輸入換能器接收并且檢測了輸出換能器所產生的聲音輸出信號的情況下發生。檢測信號的放大可以導致產生一個更強的聲輸出信號，其可以循環到輸入端，并且最終助聽器可以震蕩。適配濾波器估算包括從輸出換能器到輸入換能器的聲學傳播路徑的助聽器的從輸出到輸入的轉換函數。適配濾波器的輸入端被連接到助聽器的輸出端，并且適配濾波器計算出一個合適的應訊信號(countersignal)，該信號是從輸入換能器信號中被減去來補償任何聲學反饋的信號。一種這樣類型的助聽器被公開在美國專利US5402496當中。
測試管理器可以被用于校驗適配反饋補償器的操作，例如，測試管理器可以控制一個信號開關將反饋補償器從信號路徑上斷開，并且增加信號處理器的增益，直到震蕩發生。在該測試中，助聽器最好被放置在具有硬壁的分隔室當中。測試管理器可以進一步被用于將適配反饋補償器與信號路徑重新連接，其中如果適配反饋補償器工作正常的話，震蕩應當停止。
在一個實施例中，助聽器包括一個測試激勵發生器，用于將一個數字信號注入到助聽器的信號路徑的數字部分上的一個選定的第二點上，例如，在信號處理器的輸入點上。
響應于信號被注入到第二點上，一個運行良好的助聽器將產生在信號路徑的選定的第一點上產生一個具有特定參數值的信號。該參數可以與頻率，幅度，頻譜，調制，相位等相關。這些參數值可以與通過將一個已知的運行良好的助聽器進行一個類似的測試所得到的規范值(canonic values)相比較。測試管理器進一步適于將實際響應信號的參數值與規范信號相比較，從而確定助聽器是否存在故障。如果檢測到的值位于包括每個規范值的預定的范圍之外，就可以得出結論被測試的助聽器已經存在故障。故障的出現可以如前所述，被信號化通知給助聽器的操作者。
通過用戶對安裝在助聽器外殼上的開關的激活而啟動一個自測試過程，該開關也可位于助聽器程序化設備上，用于控制助聽器的遠程控制單元上，或者在一個固定系統上等。優選有兩個開關同時或者依次激勵，從而避免自測試的意外起動。
本發明的其他目的將在本領域的技術人員通過下文中對本發明的更為詳細的描述中而變得清楚。通過實施例的方式，已經示出并且描述了本發明的一個優選實施例。應該能夠理解，本發明可以采用其它的實施例，并且其在不背離本發明的范圍內可以具有各種改變。因此，附圖和描述將被看作是示例性的，而不應當顯示本發明的范圍限制。在附圖中
圖1表明了根據本發明的助聽器的方框示意圖，以及圖2-5表明了根據本發明每個被顯示在助聽器的程序化設備上的自測試信息，以及圖6表明了根據本發明的一個實施例的測試設定。
附圖1表明了一個助聽器10，其具有作為輸入換能器的兩個聲學麥克風12，14以及一個電磁拾取線圈16，也被稱為一個遠距線圈(telcoil)。一個信號開關矩陣18選擇性的將每一個輸入換能器12，14，16連接到一個選定的A/D轉換器20，22。為了簡化，第二A/D轉換器22的輸出連接沒有被示出。來自于A/D轉換器20的輸出信號24被一組帶通濾波器26分成一組導出帶通濾波信號241，242，…，24n。處理器28被分成多個頻道從而使得每個頻帶能夠被不同的處理，例如，利用不同的增益進行放大。處理器28通過對每一個導出第一電信號濾波241，242，…，24n的單獨處理并且將處理后的電信號相加來產生第二信號30。一個D/A轉換器32將數字輸出信號30轉換成模擬信號34。一個輸出換能器38將模擬信號34轉換成聲音。
對于本領域的技術人員來說，很明顯圖1中所示的電路可以利用數字或者模擬電路，或者它們的任意組合來實現。在本實施例中，數字信號處理被使用，這樣，信號處理器28和濾波器組26是數字信號處理電路。在本實施例中，助聽器10中的所有的數字電路都可以在一個單獨的數字信號處理芯片上實現，或者該電路可以以另外的方式被分布在多個集成電路芯片上。
信號開關361，362，…36p在助聽器電路的信號路徑上的多個點上被提供，這些電路用于將一個測試激勵發生器40，例如，一個語音發生器40，或者一個探針42，例如一個水平檢測器42連接到助聽器10的信號電路的多個點上。一個測試管理器44控制信號開關361，362，…36p的設定，從而管理助聽器10的信號路徑的各個部分的測試過程。為了簡化，將測試管理器44與每一個信號開關361，362，…36p連接起來的控制線沒有在圖1中顯示出來。測試管理器44進一步控制信號開關矩陣18，用于連接麥克風12，14和拾取線圈16以及將它們與助聽器10的信號路徑分開。而且，測試管理器44被用于控制測試激勵發生器40，例如產生一個選定的頻率，例如1kHz的電信號，例如，利用一個選定的幅度和/或頻率調制，以及控制探針42從而確定一個選定的信號參數，例如rms值。
測試管理器44可以包括一個用于數據存儲的存儲器，存儲諸如助聽器的類型標識，換能器的校準數據以及測試參數的規范值數據。
例如，在第二個頻帶內的噪聲水平可以通過控制信號轉換矩陣18將輸入換能器的所有輸入端12，14，16與A/D轉換器20，22斷開，并且將水平檢測器40連接到帶通濾波器262的輸出端242而由測試管理器44所確定。然后，聲學換能器的第一個被連接到每個輸入端，并且輸出信號水平被確定。接下來，第一個聲學換能器被斷開，第二個聲學換能器被連接到每個輸入端并且輸出信號水平被確定。水平可以被比較。假定一個穩態的噪聲環境，水平應當是相似的，并且因此一個差就表明了聲學輸入換能器中的一個或者每個相連的輸入端存在一個校準誤差或者一個故障。
在一個進一步的測試階段中，一個遠距線圈被連接到每個A/D轉換器并且輸出信號水平被檢測。由于遠距線圈通常能夠拾取電磁背景噪聲，輸出信號水平可以被期望與沒有遠距線圈時的水平不同。如果沒有差被產生的話，可以假設在遠距線圈或者與之相連的輸入端存在一個故障。
通常，測試管理器44可以控制信號開關361以將測試激勵發生器40連接到信號處理電路26，28的輸入端，并且同時將該輸入端與其他的信號源斷開，以及信號開關364將探針42連接到信號處理器28的輸出端，從而使得在信號處理電路26，28中所執行的信號處理法則的任何測試能夠較為容易的進行。對于任何特定的由測試激勵發生器40所產生的測試激勵，通過將一個相似的測試激勵施加到一個已知為好的信號處理器而獲得的輸出信號的規范值可以被存儲在助聽器10中的一個存儲器(未示出)中。這樣，在一個測試過程中，測試管理器44可以將檢測到的信號處理器28的輸出信號的參數與相應的規范值進行比較從而確定助聽器10是否存在故障。
一個用于在信號開關362之前中斷信號路徑30，并且被測試管理器44所控制的信號開關363被進一步提供。已經截取了信號30，測試管理器激勵音頻發生器40產生一個選定頻率，例如1kHz的信號，該信號被傳送到助聽器10的輸出換能器38用于轉換成一個聲音信號。在該測試過程中，助聽器10將被放置在具有一個硬壁的分隔室當中，從而使得產生的聲音信號的大部分被聲音輸入換能器12，14接收。測試管理器44進一步控制信號開關36i將探針42連接到聲音輸入換能器12，14中的一個用于在每一個頻帶i內確定每一個導出第一電信號的信號水平。
現在參考圖6描述根據本發明的一個實施例的測試設定。在該設定中，助聽器10通過一個電纜53被連接到一個程序化設備50，并且被放置在一個具有硬壁的上端開口的分隔室51當中。分隔室51可以是具有能夠將至少一部分換能器輸出信號反射到麥克風的能力的任何分隔室。一個直徑70mm，高度100mm，壁厚0.3mm，具有上邊開口，以及平的封閉底部的圓柱形形狀的不銹鋼杯子結構已經被發現是最合適的。助聽器被簡單的放置杯子底部的任意方向上。
當從激勵裝置46接收到信號48，自測試就被起動。激勵裝置可以由放置在助聽器10的外殼內的一個或者多個開關構成，或者激勵裝置可以包括用于接收一個命令49的接口裝置，比如一個遠程控制單元，一個助聽器程序化設備50，一個固定設備，一個個人計算機等，該命令用于從一個外部設備起動自測試。
例如，助聽器10可以被連接到一個具有顯示器52的一個助聽器程序化設備50。操作者可以通過在程序化設備50上按下一個特殊按鈕，或者一組按鈕54來起動自測試。然后該設備50顯示其已經準備好執行一個自測試處理，如圖2所示。然后通過按鈕56的激勵自測試開始。程序化設備向助聽器10的激勵裝置46傳送一個相應的命令，并且表明自測試已經在處理，如圖3所示。
在該測試過程中，信息可以被顯示在顯示器上。該信息可以要求用戶進行互動。例如，在前面部分描述的測試可以表明缺少麥克風12，14中的一個所拾取的信號。一個可能的原因在于連接到每一個麥克風的輸入端口已經被耳垢所阻塞。這樣，操作者就被要求檢查是否存在問題(參考圖4)。如果在自測試過程中沒有揭示出問題，那么一個相應的消息就被顯示出來，如圖5所示。
連接到信號路徑的輸入換能器可以是拾取線圈16。助聽器10中的拾取線圈16可以像一個聲學輸入換能器12，14那樣被測試，這是由于輸出換能器38通常產生一個可以被拾取線圈16所拾取的顯著的磁場。
測試管理器44控制信號開關矩陣18將輸入換能器12，14，16的所有輸入端與信號路徑斷開，并且通過信號開關361將測試激勵發生器40連接到信號路徑上。探針42通過信號開關364被連接到信號處理器28的輸出端。通過控制測試激勵發生器40產生一序列具有不同頻率的信號，信號處理器28的增益就被確定作為該頻率的函數。
而且，信號處理器28的壓縮，即，作為輸入水平的函數的增益能夠被確定，例如，作為頻率的函數。
權利要求
1.一種助聽器，具有一個輸入換能器，用于將一個聲學輸入信號轉換為一個第一電信號，一個信號處理器，用于通過根據第一電信號產生一個第二電信號來補償聽力的不足，一個輸出換能器，用于將第二信號轉換成聲音，一個探針，用于在助聽器中貫穿輸入換能器，信號處理器和輸出換能器的信號路徑的第一點上確定信號參數，以及一個測試管理器，用于控制探針從而檢測助聽器中的故障。
2.根據權利要求1所述的助聽器，其中測試管理器被用于將輸入換能器與信號路徑電路斷開，并且激活探針，從而確定信號水平，從而助聽器的輸入電路所產生的信號水平可以被確定。
3.根據權利要求1或2所述的助聽器，包括一個由測試管理器所控制的測試激勵發生器，用于在信號路徑的第二點上施加一個測試激勵。
4.根據權利要求3所述的助聽器，其中測試管理器適用于將在第一點產生的信號參數與規范值相比較，從而確定助聽器是否存在故障。
5.根據權利要求3或4所述的助聽器，其中第二點被選擇從而使得測試激勵被轉換成一個聲音信號，并且其中測試管理器被用于將探針與輸入換能器相連接。
6.根據前述任意一項權利要求所述的助聽器，包括兩個聲學輸入換能器，其中測試管理器適用于確定關于每一個聲學換能器的信號水平以及比較每個信號水平。
7.根據前述任意一項權利要求所述的助聽器，包括一個電磁輸入換能器。
8.根據前述任意一項權利要求所述的助聽器，包括一個具有帶通濾波器的濾波器組，用于將第一電信號分割成一組帶通濾波導出的第一電信號，其中處理器適用于產生第二電信號，其通過分別處理每一個導出的第一電信號并且將處理后的電信號相加來提供第二電信號，并且其中測試管理器適用于有選擇的將探針連接到一個帶通濾波器的輸出端上。
9.根據權利要求8所述的助聽器，其中測試管理器被用于將探針連接到一個選定的帶通濾波器的輸出端從而拾取測試激勵發生器輸出的第三個諧波，用于確定諧波失真。
10.根據權利要求2-9的任意一項所述的助聽器，其中測試管理器被用于校驗一個諸如信號處理器的增益，作為頻率的函數的信號處理器的增益或者信號處理器的壓縮的參數。
11.根據權利要求2-10的任意一項所述的助聽器，包括一個適配反饋補償器，用于抑制聲學反饋，并且其中測試管理器適用于校驗適配反饋補償器的操作。
12.根據權利要求2-11的任意一項所述的助聽器，包括用于激勵測試管理器起動自測試的激勵裝置。
13.根據權利要求12所述的助聽器，其中激勵裝置包括用于從一個用于操作助聽器的遠程控制裝置，一個固定裝置或者一個用于對助聽器進行編程的程序化設備接收命令的接口裝置。
14.一種用于校驗一個助聽器的功能的方法，該助聽器具有一個輸入換能器，用于將一個聲學輸入信號轉換為一個第一電信號，一個信號處理器，用于通過根據第一電信號產生一個第二電信號來補償聽力的不足，一個輸出換能器，用于將第二信號轉換成聲音，一個探針，用于在助聽器中貫穿輸入換能器，信號處理器和輸出換能器的信號路徑的第一點上確定信號參數，該方法包括使用一個測試管理器控制探針從而檢測助聽器中的故障。
15.根據權利要求14所述的方法，包括使用測試管理器將輸入換能器與信號路徑電路分開，并且激勵探針，從而確定信號水平，這樣助聽器的輸入電路所產生的噪聲信號水平可以被確定。
16.根據權利要求14或15所述的方法，包括使用測試管理器控制一個測試激勵發生器，從而在信號路徑的第二點上施加一個測試激勵。
17.根據權利要求16所述的方法，包括將在第一點產生的信號參數與規范值相比較，從而確定助聽器是否存在故障。
18.根據權利要求16或17所述的方法，包括選擇第二點從而獲得測試激勵被轉換成一個聲音信號，將探針與麥克風相連接，將助聽器放置在具有厚壁的分隔室中，并且確定麥克風所拾取的信號。
19.根據權利要求18所述的方法，包括使用含兩個聲學輸入換能器的助聽器中的測試管理器，來確定關于每個聲學換能器的信號水平，并且將每個信號水平相比較。
20.根據權利要求14-19中任何一個所述的方法，包括使用具有帶通濾波器的一個濾波器組用于將第一電信號分成一組帶通濾波導出后的第一電信號，處理每一個導出第一電信號并且將處理后的電信號相加從而提供第二電信號，以及使用測試管理器有選擇的將探針連接到一個帶通濾波器的輸出端。
21.根據權利要求20所述的方法，包括使用測試管理器將探針連接到選定的帶通濾波器的輸出端從而拾取測試激勵發生器的輸出端的第三個諧波信號，從而來確定諧波失真。
22.根據權利要求15-21中任意一項所述的方法，包括使用測試管理器校驗諸如信號處理器的增益，作為頻率的函數的信號處理器的增益或者信號處理器的壓縮的參數。
23.根據權利要求15-22中任意一項所述的方法，包括在助聽器中使用具有一個適配反饋補償器的測試管理器，用來抑制聲學反饋，并且校驗適配反饋補償器的操作。
24.一種助聽器，具有至少一個輸入換能器，用于將一個聲學輸入信號轉換成一個第一電信號，一個信號處理器，用于通過根據第一電信號產生一個第二電信號來補償聽力的不足，一個輸出換能器，用于將第二信號轉換成聲音，以及一個探針裝置，用于在助聽器的信號路徑的第一點上確定一個信號參數。
全文摘要
提供了一種具有一個用于在助聽器的信號路徑上確定故障的測試管理器(44)的助聽器(10)。測試管理器控制一個測試激勵發生器(40)以及一個探針(42)，從而確定一個信號參數，例如，信號水平，頻譜，相位特性，自相關，交叉相關等。一組由測試管理器控制的信號開關(3文檔編號H04R25/00GK1524398SQ02813688
公開日2004年8月25日 申請日期2002年7月5日 優先權日2001年7月9日
發明者K·H·尼爾森, L·B·詹森, K H 尼爾森, 詹森 申請人:威德克斯公司