DK176182B1

DK176182B1 - Method is for detection of and minimizing harmful effects of ultra-sound in listening installation with two or more microphones

Info

Publication number: DK176182B1
Application number: DK200301572A
Authority: DK
Inventors: Kim Spetzler Petersen
Original assignee: Oticon As
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2006-12-11
Also published as: DK200301572A

Abstract

The method is for the detection of and the minimizing of harmful effects of ultra-sound in a listening installation with two or more microphones. The energy content in the microphone signals is determined and timewise variations in the energy content are analyzed with a view to establishing whether any of the microphones are exposed to an ultrasonic field. Signals from the microphone with the lowest ultra-sound content are conducted through a signal processor to an output unit.

Description

i DK 176182 B1 i iin DK 176182 B1 i i

Fremgangsmåde til detektion af ultralyd i lytteindretning med to eller flere mikrofoner, og lytteindretning med to eller flere mikrofoner.Method for detecting ultrasound in listening device with two or more microphones, and listening device with two or more microphones.

Opfindelsen vedrører en fremgremgangsmåde til detektion af ultralyd i en lytteindretning 5 og en lytteindretning med flere mikrofoner, hvori der er tilvejebragt midler til detektion * af tilstedeværelsen af ultralyd.The invention relates to an ultrasonic detection method in a listening device 5 and a multiple microphone listening device in which means are provided for the detection of the presence of ultrasound.

Når et høreapparat udsættes for et ultralydfelt i omgivelserne kan høreapparat brugeren ! opleve meget generende sideeffekter, selv om ultralyden er i et frekvensområde langt I0 over det hørebare område for det menneskelige øre. En sideeffekt er mulig mætning af mikrofonerne og analog til digital konverteren i apparatet. Mætningen er et resultat af de meget stærke lydtryk, som ikke er ualmindelige i forbindelse med ultralydapparater så som automatiske døråbnere eller alarm systemer. En anden side effekt forårsages af ikke-lineariteten hvorved lydbølgerne ofte vil ned-foldes og resultere i dannelsen aflyd i det 15 hørebare frekvensområde, hvor folk kan høre det som støj. Også headsets eller andre lytteindretninger, der har mikrofoner kan blive negativt påvirket af tilstedeværelsen af ultralyd i omgivelserne.When a hearing aid is exposed to an ultrasonic field in the environment, the hearing aid user can! experience very troublesome side effects, although the ultrasound is in a frequency range far I0 above the audible range of the human ear. A side effect is possible saturation of the microphones and analog to the digital converter in the device. The saturation is a result of the very strong sound pressure, which is not uncommon in connection with ultrasonic devices such as automatic door openers or alarm systems. Another side effect is caused by the non-linearity whereby the sound waves will often be folded down and result in the formation of sound in the audible frequency range where people can hear it as noise. Also, headsets or other listening devices that have microphones may be adversely affected by the presence of ultrasound in the environment.

En måde at reducere denne effekt på, er anvendelsen af en % bølge resonator eller andet 20 filter i indgangene foran mikrofonerne, der reducere eller fjerner ultralyden før den når mikrofonerne. Dette arrangement kan være meget dyrt fordi hver mikrofon-indgang skal ændres for at indeholde enten filteret eller % bølgeresonatoren, og desuden komplicerer dette konstruktionen. Dertil kommer, at filtre ikke nødvendigvis i alle tilfælde er tilstrækkelige til at ijeme alle skadelige virkninger af ultralydfeltet.One way to reduce this effect is the use of a% wave resonator or other 20 filter in the inputs in front of the microphones, which reduces or removes the ultrasound before it reaches the microphones. This arrangement can be very expensive because each microphone input needs to be changed to contain either the filter or the% wave resonator, and furthermore, this complicates the construction. In addition, filters are not necessarily sufficient in all cases to mitigate all harmful effects of the ultrasound field.

25 /*25 / *

Opfindelsen vedrører en fremgangsmåde til at detektere ultralyd og eliminere den t. skadelige påvirkning af ultralyd i en lytteindretning, med to eller flere mikrofoner, hvor for det første energi-indholdet i mikrofonsignaleme bestemmes, og hvor tidslige ændringer i energi-indholdet analyseres for at afgøre om nogen af mikrofonerne er udsat 30 for et ultralydfelt, og hvor signalet fra den mikrofon med det laveste indhold af ultralyd ledes gennem en signalbehandlingsindretning til en output enhed.The invention relates to a method of detecting ultrasound and eliminating the detrimental effect of ultrasound in a listening device, with two or more microphones, first determining the energy content of the microphone signals and analyzing temporal changes in the energy content to determine whether any of the microphones is exposed to an ultrasonic field and where the signal from that microphone with the lowest ultrasonic content is passed through a signal processing device to an output device.

DK 176182 B1 2 ! Når en lytteindretning så som et høreapparat med to eller flere mikrofoner anbringes i et | ultralydfelt, bliver de to mikrofoner ofte påvirket ret forskelligt af ultralyden. Som følge af ultralydens meget korte bølgelængde kan den ene mikrofon-indgang blive kraftigt påvirket medens den anden indgang næsten overhovedet ikke påvirkes. Dette anvendes 5 af fremgangsmåden derved at ultralydens påvirkning af mikrofonerne overvåges uafbrudt, og signalet fra den mikrofon-kanal, der er mindst påvirket af ultralyden sendes ,, til en output enhed. Signalbehandlingsenheden er fortrinsvist en digital signal processeringsenhed og output enheden kan være en modtager eller en anden enhed j eksternt eller implanteret i øret eller hjernen for at give en følelse af lyd svarende til 10 lydene i omgivelserne. ! I en yderligere udførelsesform for opfindelsen er i det mindste en mikrofon-indgang beskyttet med en ultralydbeskyttelsesindretning, og i det mindste en mikrofon-indgang er u-beskyttet mod ultralyd, og yderligere er der tilvejebragt midler til at detektere 15 tilstedeværelsen af ultralyd. Ifølge opfindelsen detektere midlerne tilstedeværelsen af ultralyd, og hvis ultralyd er tilstede så sendes signalet fra den beskyttede mikrofon til outputindretningen.DK 176182 B1 2! When a listening device such as a hearing aid with two or more microphones is placed in a | ultrasound field, the two microphones are often affected quite differently by the ultrasound. Due to the very short wavelength of the ultrasound, one microphone input can be greatly affected while the other input is almost unaffected. This is used by the method in that the influence of the ultrasound on the microphones is continuously monitored and the signal from the microphone channel least affected by the ultrasound is sent to an output unit. The signal processing unit is preferably a digital signal processing unit and the output unit may be a receiver or other unit j external or implanted in the ear or brain to give a sense of sound corresponding to the sounds in the environment. ! In a further embodiment of the invention, at least one microphone input is protected by an ultrasonic protection device, and at least one microphone input is un-protected by ultrasound, and further means are provided for detecting the presence of ultrasound. According to the invention, the means detects the presence of ultrasound and if ultrasound is present then the signal from the protected microphone is sent to the output device.

Hvis ultralyd er tilstede, vil styrken i de to kanaler være forskellig eftersom den 20 beskyttede kanal vil dæmpe signalet og den ikke-beskyttede vil ikke. Ved at måle styrken i de to kanaler er det muligt at detektere ultralydsignalet, eftersom vi ved hvilken kanal der er beskyttet. Energien i den beskyttede kanal vil være lavere end energien i den ikke-beskyttede kanal. Vi ved også at energien i signalet er meget kraftig eftersom signalet resultere i mætning af mikrofonerne og/eller A/D omformerne. Hvis ultralyd-25 energien er mindre end mætnings-grænsen vil lyden ikke resultere i problemer for apparatet. Hvis ultralyd måles skifter systemet automatisk til signalet fra den kanal med beskyttelse. } I situationer hvor der ikke er ultralyd vil styrken i de to kanaler være næsten ens fordi 30 ultralydbeskyttelsen kun påvirker højfrekvensområdet med ultralyd.If ultrasound is present, the strength of the two channels will be different since the protected channel will attenuate the signal and the unprotected will not. By measuring the strength of the two channels it is possible to detect the ultrasound signal, since we know which channel is protected. The energy in the protected channel will be lower than the energy in the unprotected channel. We also know that the energy in the signal is very strong since the signal results in saturation of the microphones and / or A / D converters. If the ultrasonic energy is less than the saturation limit, the sound will not cause problems for the apparatus. If ultrasound is measured, the system automatically switches to the signal from that channel with protection. } In situations where there is no ultrasound, the strength of the two channels will be almost equal because the 30 ultrasonic protection only affects the high frequency range of ultrasound.

i DK 176182 B1 i 3in DK 176182 B1 in 3

Opfindelsen omfatter også en lytteindretnign med to eller flere mikrofoner hvor lytteindrctningen har midler til at detektere tilstedeværelsen af ultralyd i i det mindste en mikrofonkanal.The invention also includes a listening device having two or more microphones wherein the listening device has means for detecting the presence of ultrasound in at least one microphone channel.

5 Beskrivelse af tegnignen.5 Description of the character.

Fig. 1 viser indretningen til at detektere ultralyden ifølge opfindelsen.FIG. 1 shows the device for detecting the ultrasound according to the invention.

i 10 Mikrofonerne og A/D omformerne leverer input til systemet. Den efterfølgende signal processering beregner en middelværdi af energien i hver mikrofonkanal. Energien i hver kanal sendes frem til analyseblokken. Denne blok beslutter om signalet, som samles op i af mikrofonerne er ultralyd eller ej.i 10 The microphones and A / D converters provide input to the system. The subsequent signal processing calculates a mean of the energy in each microphone channel. The energy in each channel is forwarded to the analysis block. This block decides whether or not the signal picked up by the microphones is ultrasound.

15 Analyseblokken ser på energi-indholdet i signalet fra mikrofon-kanalerne, og når energien i en eller flere kanaler stiger meget hurtigt over en givet grænse og når en værdi tæt på eller på mætningsgrænsen, ledes signalet ffa en anden mikrofon til høreapparatbrugeren. I tilfælde heraf må enhver løbende direktionalitets- eller fler-mikrofons algoritme afbrydes, og til brug herfor sendes en status-værdi frem fra analyse 20 blokken til en overordnet kontrol blok for lytteindretningen. Tests har vist at når et høreapparat eller en lytteindretning med mikrofoner anbragt tæt på hinanden flyttes rundt i et ultralydfelt vil i det mindste en af mikrofonerne det meste af tiden være relativt u-påvirket af ultralyden. Dette er ret u-ventet, men som vist er det meget anvendeligt da det tillader brugeren aflytteindretningen at have i det mindste en mikrofon, der fungere det 25 meste af tiden, også når brugeren er i et lydfelt fra ultralyd generatorer. Da personen flytter sig i ultralyd-feltet og herved ændrer på situationen må indretningen reagere hurtigt. Formålet med indretningen er at anvende den mikrofon med den mindste mængde energi, når der detekteres ultralyd.The analysis block looks at the energy content of the signal from the microphone channels, and when the energy in one or more channels increases very rapidly over a given limit and reaches a value close to or at the saturation limit, the signal ffa is transferred to another microphone for the hearing aid user. In this case, any continuous directional or multi-microphone algorithm must be interrupted and for this purpose a status value is forwarded from the analysis 20 block to an overall control block for the listening device. Tests have shown that when a hearing aid or listening device with microphones placed close to each other is moved around in an ultrasonic field, at least one of the microphones will be relatively unaffected by the ultrasound most of the time. This is quite unexpected, but as shown, it is very useful as it allows the user listening device to have at least one microphone that works most of the time, even when the user is in a sound field from ultrasonic generators. As the person moves in the ultrasonic field and thereby changes the situation, the device must respond quickly. The purpose of the device is to use the microphone with the least amount of energy when ultrasound is detected.

30 Når en mikrofon med en ultralyd-dæmper anvendes, arbejder analyse-blokken på følgende made: detektere om energien i den ubeskyttede mikrofon er over en given grænse, 4 DK 176182 B1 sammenligne energien fra de to kanaler. Hvis energien i den ubeskyttede kanal er et givet antal gange X større end energien i den beskyttede kanal, så skal outputtet være: ’’ultralyd detekteret”, og den tilsvarende status værdi sendes til den digitale processor.30 When a microphone with an ultrasonic muffler is used, the analysis block works as follows: detecting whether the energy of the unprotected microphone is above a given limit, comparing the energy of the two channels. If the energy of the unprotected channel is a given number of times X greater than the energy of the protected channel, then the output must be: '' ultrasound detected '' and the corresponding status value is sent to the digital processor.

5 Ad. I) Grænseværdien afhænger af mætningen i en mikrofon. For en hørapparat mikrofon er denne grænse omkring 115-120 dB spl.5 Ad. I) The limit value depends on the saturation of a microphone. For a hearing aid microphone, this limit is about 115-120 dB spl.

Ad. 2) Antallet af gange X afhænger af effektiviteten af ultralyd-dæmper indretningen tilvejebragt ved i det mindste den ene mikrofon.Ad. 2) The number of times X depends on the efficiency of the ultrasonic attenuator device provided by at least one microphone.

lO Når en mikrofon uden ultralyd dæmperindretning anvendes arbejder analyseblokken på følgende måde: 1. detektere om energien i en af mikrofonerne er over en given grænse, 2. sammenlign energien fra de to kanaler. Hvis energien i kanalen med den højeste energi er et givet antal gange X højere end energien i den anden kanal, skal outputtet 15 være ’’ultralyd detekteret”, og en tilsvarende statusværdi sendes til den digitale processor-enhed.10 When a microphone without ultrasonic muffler is used, the analysis block works as follows: 1. Detect whether the energy in one of the microphones is above a given limit, 2. Compare the energy of the two channels. If the energy of the highest-energy channel is a given number of times X higher than the energy of the second channel, the output 15 must be '' ultrasound detected '' and a corresponding status value is sent to the digital processor unit.

Ad. 1) Grænseværdien afhænger af grænsen for mætning i en mikrofon. For en høreapparat-mikrofon er grænsen omkring 115-120 dB spl.Ad. 1) The limit value depends on the saturation limit in a microphone. For a hearing aid microphone, the limit is about 115-120 dB spl.

20 Ad. 2) Antallet af gange X afhænger af effektiviteten af ultralyddæmpningsindretningen tilvejebragt i i det mindste den ene mikrofon.20 Ad. 2) The number of times X depends on the efficiency of the ultrasonic attenuator provided in at least one microphone.

Ovennævnte eksempel vedrører en indretning med to mikrofoner, men opfindelsens koncept kan let udvides til indretninger med tre eller flere mikrofoner.The above example relates to a device with two microphones, but the concept of the invention can easily be extended to devices with three or more microphones.

22

Claims

The method of claim 1, wherein at least one signal from a microphone without an ultrasonic attenuator is provided, and at least also a signal 15 from a microphone with an ultrasound attenuator is provided and the signal energy content of the signals from the various microphones are analyzed to determine if the device is in an ultrasonic sound field and where the signals from the microphone or microphones having ultrasonic attenuators are passed through a signal processing device to an output device. 20

A listening device having two or more microphones, each providing an electrical signal, a processing device and a receiver for delivering a signal to the user to provide a sense of sound, wherein the signal processing device comprises means for calculating the energy content of the signal from each microphone and means for detecting a situation whereby the electrical signal from at least one of the microphones reaches an energy content close to or at the saturation point, whereby the signal processor also comprises means for passing the signal from a microphone channel with a lower energy content to the receiver. 30

The listening device of claim 3, wherein the microphones comprise input channels and wherein at least one of the microphone input channels comprises mechanical means for attenuating ultrasound passing from the environment to the hearing aid and wherein at least one microphone input channel is unprotected against ultrasound. , and wherein the means for conducting the signal from a microphone channel to the receiver are arranged to conduct the signal from the microphone channel comprising the mechanical attenuating means. 5

The listening device as claimed in claim 4, wherein the mechanical means comprise a Ά band resonator.

The listening device as claimed in claim 4, wherein the mechanical means comprise an ultrasonic attenuating filter material. 15 j * j i