耳声发射检测系统的设计

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耳声发射(Otoacoustic Emission简称OAE)的本质是一种音频能量信号,其产生部位于耳蜗,以机械振动的形式经听骨链传至鼓膜,引起鼓膜振动然后释放到外耳道内。耳声发射现象是二十世纪九十年代在听觉研究领域极其重要的发现,很大程度上完善了听觉检测机理,加快了听觉检测仪器的开发进程。OAE的发现证明了很重要的一点,耳蜗不仅可以识别外界环境中的声音信号,还可以自主的向外界环境发射音频信号。目前OAE检测作为一种无创、高效、准确以及客观的听觉检测方法已经在临床上得到了非常广泛的应用,不仅可以检测成人的听力缺陷,也是新生儿听力筛查的主要检测手段。另外以小鼠为实验对象作OAE检测是筛选一些耳毒性药物比较常用的科学研究方法,可以为临床上听觉研究提供比较可靠的实验数据,具有很重要的意义。耳声发射可以分为很多种类,目前临床上应用较多的是畸变产物耳声发射(DPOAE)和瞬态诱发耳声发射(TEOAE)。本文主要讲述了DPOAE检测系统的设计,并且进行了一些相关的实验验证了系统的可行性。文章中分别以人和小鼠为实验对象,由于人与小鼠的听觉范围存在较大的差别,因此对于不同的实验对象设计了不同的DPOAE检测系统,下面概括了文章主要的研究工作。首先是扬声器以及麦克风的选择。对于人耳的测量频率范围为1-6 KHz,频率比较低,大多数的扬声器都可以满足测量的需求,但是小鼠DPOAE检测最高频率为32 KHz,频率比较高,所以要选则特定的高频扬声器和麦克风才能更好的完成实验检测。麦克风是把声学信号转化为电信号的关键器件,音频信号只有转化为电信号后才能被采集进入PC端进行后续的信号处理与结果分析,因此合适的扬声器与麦克风是系统设计成功的前提。本文中还设计了一个探头将麦克风与扬声器集成在一起以满足检测的需求。其次是设计信号处理电路。由于OAE信号是一种非常微弱的声音信号,很容易淹没在环境噪声中,放大滤波电路是系统必不可少的组成部分。文中使用MAX9812与AD8529设计了一个信号处理电路,经过试验测试满足测量需求。然后选择最佳的信号处理与分析方法。文中采用相干平均的方法来题号信号的信噪比,由于DPOAE信号和刺激声信号在时域上是混叠在一起的,但是在频域上是分开的。所以还要对信号进行FFT变换,在频域上观察得到DPOAE信号。最后选择合适的数据采集设备。对于测量频率较低的人耳的DPOAE而言,多媒体声卡就可以较好的完成OAE信号数据的采集;然而小鼠DPOAE检测频率最高为32 KHz,多媒体声卡不能满足采样的需求,文中选用NI公司的USB-6356设备作为数据采集设备,实验结果证明其能够满足实验要求。
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