PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE102005009892B3 26.10.2006
Titel Messverfahren sowie Messanordnung für adaptive Richtmikrofone
Anmelder Siemens Audiologische Technik GmbH, 91058 Erlangen, DE
Erfinder Hamacher, Volkmar, 91077 Neunkirchen, DE;
Puder, Henning, Dr., 91052 Erlangen, DE
Vertreter Berg, P., Dipl.-Ing., Pat.-Ass., 80339 München
DE-Anmeldedatum 01.03.2005
DE-Aktenzeichen 102005009892
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 26.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.10.2006
IPC-Hauptklasse H04R 29/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H04R 25/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   G01H 17/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Das Adaptionsvermögen eines adaptiven Richtmikrofons (1) soll auf einfache Weise bestimmt werden. Hierfür werden ein Verfahren sowie eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei denen das adaptive Richtmikrofon (1) gleichzeitig aus unterschiedlichen Richtungen von mehreren Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) beschallt wird, wobei die Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) zueinander orthogonale Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) abgeben. Dadurch können die Signalanteile der Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) aus dem von dem Richtmikrofon (1) abgegebenen Mikrofonsignal (y(k)) separiert und die frequenz- und richtungsabhängigen Dämpfungen für die einzelnen Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) bestimmt werden.

Beschreibung[de]

Adaptive Richtmikrofone sind Mikrofone, die in der Lage sind, sich während des laufenden Betriebs an unterschiedliche Umgebungssituationen anzupassen. Dabei wird zumeist das Ziel verfolgt, von einer Nutzschallquelle abgegebenen Nutzschall möglichst gut zu empfangen und weiterzuleiten, während der von einer oder mehreren Störschallquellen ausgehende Störschall in dem von dem adaptiven Richtmikrofon abgegebenen Ausgangssignal möglichst gut gedämpft werden soll.

Aus der WO 00/19770 A1 ist ein Hörgerät mit einem adaptiven Richtmikrofon bekannt, bei dem die richtungsabhängige Verstärkung/Dämpfung entsprechend dem Ergebnis einer Signalanalyse variiert werden kann.

Die Messung des Adaptionsvermögens adaptiver Richtmikrofone ist schwierig und kompliziert, da zur Bestimmung der Dämpfung verschiedener Störquellen diese zur Messung nicht einzeln aktiv sein können, sondern alle gleichzeitig aktiv sein müssen. Sonst würde sich das adaptive Richtmikrofon jeweils nach der einen gerade aktiven Störquelle ausrichten.

Bisher wurde dieses Problem zumeist so gelöst, dass Hersteller ihre Eigenentwicklung getestet haben, indem sie für eine gegebene Situation das Richtmikrofon adaptieren ließen, die Adaption dann „eingefroren" haben und anschließend die Möglichkeit nutzten, das nun statische Richtmikrofon mit einer rotierbaren Quelle zu vermessen und deren winkelabhängige Dämpfung zu bestimmen. Dies ist allerdings nur möglich, wenn man Zugriff auf den Richtmikrofon-Algorithmus hat. Für Benchmark-Test werden bisher hauptsächlich Sprachverständlichkeitstests mit Probanden durchgeführt, die sehr aufwändig sind.

Aus der DE 199 27 278 C1 ist eine Messanordnung bekannt, mit der ein Hörgerät, das ein Richtmikrofon aufweist, gleichzeitig aus unterschiedlichen Richtungen beschallt werden kann. Das Ausgangssignal des Richtmikrofons ist einer Mess- und Auswerteeinheit zugeführt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren sowie eine Messanordnung anzugeben, mittels derer die Messung des Adaptionsvermögens adaptiver Richtmikrofone erleichtert wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie eine Messanordnung gemäß Anspruch 7 gelöst.

Durch die Erfindung wird es möglich, das Adaptionsvermögen eines adaptiven Richtmikrofons in verhältnismäßig einfacher Weise und unter wirklichkeitsnahen Bedingungen zu testen. So können unterschiedliche adaptive Richtmikrofone miteinander verglichen werden. Weiterhin lassen sich Parameteränderungen bei einem adaptiven Richtmikrofon umgehend hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das Adaptionsvermögen überprüfen.

Die Erfindung baut auf der Möglichkeit auf, Schallsignale zu erzeugen und gleichzeitig von mehreren Schallquellen abzugeben, die sehr verschieden, das heißt unähnlich zueinander sind. Diese Schallsignale werden dann von dem Richtmikrofon erfasst, welches ein Ausgangssignal liefert. Eine Auswerteeinheit liefert dann die Signalanteile der von den einzelnen Schallquellen stammenden Schallsignale aus dem Ausgangssignal des adaptiven Richtmikrofons. Daraus lässt sich die frequenz- und richtungsabhängige Dämpfung für jedes der Schallsignale ermitteln.

Zur gleichzeitigen Messung der Dämpfung mehrerer Schallsignale aus verschiedenen Richtungen sind die verwendeten Schallsignale vorzugsweise zumindest weitgehend orthogonal zueinander. Bei orthogonalen Signalen, deren Generierung dem Fachmann bekannt ist, sind die erwünschten Erfordernisse für die Schallsignale realisiert: Die Schallsignale sind unabhängig voneinander, sie lassen sich aus einem gemeinsamen Mikrofonsignal wieder separieren und sie können einen breiten Frequenzbereich abdecken, so dass auch in schmalen Frequenzbändern Signalanteile eines jeden Schallsignals vorhanden sind.

Die Schallsignale mit den genannten Erfordernissen lassen sich entweder direkt mittels geeigneter Signalgeneratoren generieren, beispielsweise als „pseudo noise" – Sequenzen, oder aber mittels komplementärer Filter aus einem Schallsignal erzeugen.

Zur Messung eines adaptiven Richtmikrofons für ein Hörgerät sollten die Schallquellen den von einem Hörgerät übertragenen Frequenzbereich, typisch zwischen 10 Hz und 10 kHz, zumindest weitgehend abdecken. Darüber hinaus sollten bei einer parallelen Signalverarbeitung in dem betreffenden Hörgerät in mehreren Frequenzbändern in jedem Frequenzband mehrere Signalfrequenzen der von den Schallquellen ausgehenden Schallsignale liegen. Nur so lässt sich ein umfassender Funktionstest für das adaptive Richtmikrofon gewährleisten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:

1 Eine Messanordnung zur Beschallung eines adaptiven Richtmikrofons,

2 ein Äquivalentes System und

3 eine Messanordnung für zwei Schallquellen im Blockschaltbild.

1 zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Messung des Adaptionsvermögens eines adaptiven Richtmikrofons 1. Dieses befindet sich an einem Ohr eines Probanden 2 und wird aus unterschiedlichen Richtungen von den Schallquellen Q1-Q4 beschallt. Im Ausführungsbeispiel sind dies die Geradeaus-Blickrichtung (0°), die 90°-Richtung, die 120°-Richtung und die 180°-Richtung. Die Schallquellen Q1-Q4 in den genannten Positionen liefern die Schallsignale x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k). Das adaptive Richtmikrofon 1 empfängt die Schallsignale und liefert das Ausgangssignal y(k).

Gewöhnlich handelt es sich bei der Schallquelle Q1 in 0°-Richtung um die Nutzschallquelle. Das von dieser Schallquelle Q1 ausgehende Schallsignal X1(k) ist demnach das Nutzschallsignal. Dann handelt es sich bei den drei anderen Schallquellen Q2 bis Q4 um Störschallquellen, deren Schallsignale x2(k) bis x4(k) in dem Ausgangssignal y(k) des adaptiven Richtmikrofons 1 gegenüber dem Nutzschallsignal möglichst gut unterdrückt sein sollen.

Zwar wird in der Praxis die Nutzschallquelle – wie oben beschrieben – gewöhnlich in 0°-Richtung zu dem adaptiven Richtmikrofon angeordnet werden, die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Spezialfall beschränkt. Prinzipiell kann eine Nutzschallquelle in beliebiger Richtung zu dem adaptiven Richtmikrofon 1 angeordnet sein. Ebenso verhält es sich mit der oder den Störschallquellen, die vorzugsweise ebenfalls in beliebigen Richtungen zu dem adaptiven Richtmikrofon 1 positioniert werden können.

2 zeigt schematisch ein äquivalentes System zu der in 1 dargestellten Messanordnung. Als Eingangsgrößen in das System liegen die Schallsignale x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) vor. Diese werden mit den Übertragungsfunktionen H1, H2, H3 und H4 von dem adaptiven Richtmikrofon 1 übertragen, woraus nach Addition der resultierenden Signale schließlich das Ausgangssignal y(k) hervorgeht. Ziel ist es, die Übertragungsfunktionen H1-H4 und damit die individuellen frequenzabhängigen Dämpfungen zu bestimmen.

Die Messung wird vorzugsweise mit zumindest nahezu orthogonalen „pseudo noise" – Sequenzen als Schallsignale x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) durchgeführt. Ein Fehler, der durch die nicht vollständige Orthogonalität der Schallsignale entsteht, wird gesondert herausgerechnet. Die Dämpfungen H1, H2, H3 und H4 werden schließlich durch Kreuzkorrelation des Ausgangssignals y(k) mit den Schallsignalen x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) bestimmt.

Alternativ kann die Messung auch mit Schallsignalen x1(k), x2(k), x3(k) und x4(k) durchgeführt werden, die mit komplementären Kammfiltern gefiltert wurden. Durch die Kammfilterung regt jede Quelle unterschiedliche Frequenzkomponenten des feinmaschig aufgeteilten Frequenzspektrums an. Für Komponenten, die die Schallquellen anregen, kann ihre Dämpfung durch das adaptive Richtmikrofon bestimmt werden. Die Dämpfung über das gesamte Spektrum kann denn extrapoliert werden.

3 zeigt eine Messanordnung für 2 Schallquellen für die Messung mit komplementären Kammfiltern im Blockdiagramm. Dabei wird ein Anregungssignal AS zwei Kammfiltern KF1 und KF2 zugeführt, um die Schallsignale x1(k) und x2(k) zu erzeugen. Wie aus den Diagrammen D1 und D2 ersichtlich ist, decken die Schallsignale x1(k) und x2(k) ein breites Frequenzspektrum ab, wobei bei jeder Frequenz zumindest im Wesentlichen immer nur eines der beiden Signale einen hohen Signalpegel aufweist. Die beiden Schallsignale x1(k) und x2(k) sind zumindest näherungsweise orthogonal. Sie werden von einem adaptiven Richtmikrofon 1 gemäß 1 unterschiedlich übertragen, dargestellt durch die Übertragungsfunktionen H1 und H2. Am Ausgang des adaptiven Richtmikrofons liegt das Summensignal y(k) an, ersichtlich aus dem Diagramm D3 in 3. Auch dieses Mikrofon-Ausgangssignal y(k) wird mittels zweier komplementärer Kammfilter KF1 und KF2 aufgespaltet, so dass aus dem Mikrofon-Ausgangssignal y(k) die Signalanteile der beiden Schallsignale x1(k) und x2(k) in dem Mikrofon-Ausgangssignal y(k) sichtbar werden. Die Diagramme D4 und D5 zeigen die Übertragungskennlinien für die beiden Schallsignale x1(k) bzw. x2(k). Dabei weist das aus dem Schallsignal x2(k) hervorgehende Signal über weite Teile des betrachteten Frequenzbereiches eine stärkere Dämpfung auf als das aus dem Schallsignal x1(k) hervorgehende Signal. x2(k) wird somit durch das adaptive Richtmikrofon stärker gedämpft als x1(k).

Aus den resultierenden, in den Diagrammen D4 und D5 dargestellten Übertragungskennlinien können auch die Übertragungsfunktionen H1 und H2 und damit die Dämpfung für die jeweilige Signalquelle bestimmt werden.

Selbstverständlich lässt sich das gezeigte Prinzip prinzipiell auf beliebig viele Schallquellen erweitern.


Anspruch[de]
Verfahren zur Messung des Adaptionsvermögens eines adaptiven Richtmikrofons (1), das aus wenigstens zwei Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) gleichzeitig beschallt wird und ein Ausgangssignal (y(k)) liefert,

– wobei die Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) unterschiedliche Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) abgeben, derart, dass die in dem Ausgangssignal (y(k)) enthaltenen Signalanteile der von den Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) trennbar sind,

– wobei die Signalanteile getrennt werden,

– wobei aus den getrennten Signalanteilen die frequenz- und richtungsabhängige Dämpfung für das jeweilige Schallsignal (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die von den Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) zumindest näherungsweise orthogonal zueinander sind. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die von den Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) durch Filterung eines Anregungssignals (AS) mit komplementären Kammfiltern (KF1, KF2) erzeugt werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die von den Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) von wenigstens einem Signalgenerator derart generiert werden, dass ihre Kreuzkorrelationsfunktion wenigstens im Wesentlichen Null ergibt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das adaptive Richtmikrofon (1) von einer ersten Schallquelle (Q1) aus der 0°-Richtung beschallt wird und von einer zweiten Schallquelle (Q2) aus der 90°-Richtung beschallt wird und von einer dritten Schallquelle (Q3) aus der 120°-Richtung beschallt wird. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das adaptive Richtmikrofon (1) von einer vierten Schallquelle (Q4) aus der 180°-Richtung beschallt wird. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit wenigstens zwei Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4), mittels derer ein adaptives Richtmikrofon (1) gleichzeitig aus unterschiedlichen Richtungen beschallbar ist, Mitteln zum Erzeugen von Schallsignalen (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) für die Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4), wobei die Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) unähnlich zueinander sind, sowie mit Mitteln zum Aufnehmen und Auswerten des von dem adaptiven Richtmikrofon (1) erzeugten Ausgangssignals (y(k)), die derart ausgebildet sind, dass die in dem Ausgangssignal (y(k)) enthaltenen Signalanteile der von den Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) getrennt werden und aus den getrennten Signalanteilen die frequenz- und richtungsabhängige Dämpfung für das jeweilige Schallsignal (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) bestimmbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 7, die derart ausgebildet ist, dass das adaptive Richtmikrofon (1) gleichzeitig aus der 0°-Richtung, der 90°-Richtung und der 120°-Richtung beschallbar ist. Vorrichtung nach Anspruch 8, die derart ausgebildet ist, dass das adaptive Richtmikrofon (1) zusätzlich gleichzeitig auch aus der 180°-Richtung beschallbar ist. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die von den Schallquellen (Q1, Q2, Q3, Q4) gleichzeitig abgegebenen Schallsignale (x1(k), x2(k), x3(k), x4(k)) orthogonal zueinander sind.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com