電聲案例 | 助聽器開發(fā)中的機器人控制聲學全息技術(shù)
部分圖片由GN ReSound 提供
# 助聽器開發(fā)中機器人控制聲學全息技術(shù)
GN ReSound是助聽器領(lǐng)域的全球領(lǐng)導者,委托B&K提供一個特殊的整體解決方案,內(nèi)含機器人控制的測量儀器以及統(tǒng)計優(yōu)化的近場聲學全息術(shù)。
背景介紹
總部位于丹麥Ballerup的ReSound公司為GNReSound集團成員。該集團為全球最大的助聽器及聽力診斷儀器供應商之一,其本身也是GN store Nord成員之一。GN ReSound在80 多個國家設(shè)立代表機構(gòu);除丹麥以外,公司在中國和美國也設(shè)立了產(chǎn)品開發(fā)中心。
GN ReSound的歷史可追溯至1943年。多年來,公司創(chuàng)造了許多聽力行業(yè)的第一。寬動態(tài)范圍壓縮技術(shù)為聲音處理領(lǐng)域帶來巨大突破,而數(shù)字反饋抑制技術(shù)則首創(chuàng)了能有效降低助聽器顫噪和聲音失真的系統(tǒng)。他們開發(fā)了世界首款開放標準數(shù)字芯片,設(shè)定了編程靈活性新標準,推出的ReSound AIR產(chǎn)品能提供更為自然的聲音,消除了耳道不適感,預示著全新助聽器類型的誕生。
對于助聽器設(shè)計師來說,識別泄露或振動反饋是一個重要挑戰(zhàn)。GN ReSound是助聽器和音頻儀器領(lǐng)域的全球領(lǐng)導者,委托Brüel & Kj?r提供一個特殊的整體解決方案。該解決方案內(nèi)含機器人控制的測量儀器以及統(tǒng)計優(yōu)化的近場聲學全息術(shù)(SONAH)。該公司有著穩(wěn)定的開發(fā)時間要求,并提出增進其知識庫的最新知識和技術(shù)。

助聽器的挑戰(zhàn)
助聽器制造商孜孜以求,力圖改善語言可懂度和助聽舒適度。研究人員深入開發(fā)計算機輔助技術(shù),通過改善聲音傳播、減少噪生干擾和反饋,從而設(shè)計出更好的助聽器。助聽器等電聲裝置的性能受到聲學及機械反饋量的嚴重限制,這是電聲系統(tǒng)的典型問題。在設(shè)計階段,必須識別在電聲系統(tǒng)組裝后會導致聲學泄漏的零件,它們可能產(chǎn)生聲學反饋途徑,也會導致產(chǎn)生機械反饋途徑的共振。
Poul Kristensen,GNReSound的高級聲學工程師說:“助聽器的一大挑戰(zhàn)是獲得高增益,要做到這一點,你必須能控制反饋。即使是某些高達80dB的增益,也只需要一個很小的裝置,因此你需要多種不同的工具來了解反饋模式。”
本圖顯示的3D保形繪圖是將SONAH計算獲得聲音云圖繪制到網(wǎng)格化的CAD模型上的結(jié)果
解決方案
GN ReSound傾向于能保證精度和可重復性的自動解決方案,因此選擇了Brüel & Kj?r 項目定制部門提供的基于統(tǒng)計優(yōu)化近場聲全息(SONAH)技術(shù)的交鑰匙解決方案。
使用我們的專利SONAH技術(shù)、提供一個機器人整體解決方案,能實現(xiàn)GN ReSound所需要的準確性和可重復性。這個解決方案由三個主要部分組成:持有探針傳聲器的機器人、機器人控制器及LAN-XI模塊、PC工作站。
“采用這一系統(tǒng),我們能測量聲強”Poul說:“這是我們之前無法做到的。采用SONAH系統(tǒng),使這一流程可控。你可以使用自動控制裝置將傳聲器放置在某個特定位置上。我們現(xiàn)在可以測量精細網(wǎng)格,之前我們只能分析聲壓。”
配備探針傳聲器的自動控制裝置。探針傳聲器小巧、輕質(zhì),適合在靠近聲源的局促空間內(nèi)測量聲壓
“在采用SONAH之前,我們在助聽器周圍移動傳聲器,以盡可能獲得聲音信息。但是由于這一過程要求精確,因此我們不得不進行大量測試,因此這一方法并不實用。而新方法則更為精確,并能提供更多信息。”
SONAH 是什么?
Brüel & Kj?r獲得專利的先進全息技術(shù),可采用比聲源更小的陣列實施測量,且不會出現(xiàn)嚴重的空間窗效應。
SONAH指“統(tǒng)計優(yōu)化近場聲全息”
它在處理不規(guī)則陣列時依舊能實施空間FFT計算
它能實施3D保形繪圖
相比傳統(tǒng)的全息繪圖方法,頻率下限更低
結(jié)果
新系統(tǒng)使得聲強精確度達到更高的水準,還能實現(xiàn)小型物體的高分辨率映射。由于系統(tǒng)精確度很高,開發(fā)過程所需的時間——包括建模、模擬和驗證——已降低了20%。而且可重復性也提高了。
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