本申请涉及测听装置及其使用相关领域，具体是涉及一种入耳式噪音剂量装置及按工作岗位评估噪声水平的方法。
背景技术：
舰艇强噪声（包括稳态噪声及脉冲噪声）暴露常导致急、慢性听觉系统损伤，为明确噪声性听力损伤的发病机制、筛选噪声性耳聋易感人群，急需建立噪声暴露强度实时监测和舰员听力状况动态检测及现有防噪设施降噪效果评估的专业平台与技术手段。
迄今我国仍在使用的噪声测量工具是噪声声级计。这类装置体积过大，大部分带有外部接线，不便操作。现有噪声剂量计全部是有线的盒式设备，其噪声采集麦克风远离受试者的外耳道，所能提供的噪声暴露剂量信息极不稳定，容易受身体周围近场噪声的干扰或影响，大大降低数据的准确性。而国外目前使用的个人无线噪声测量仪，外形较小仅有50余克，没有连接线、控制按钮和显示器。该装置虽可佩戴在受试者的肩部进行测试，已属于近场检测，但由于不是真耳实时监控，距离暴露耳较远，仍无法准确、实时地获得受试者耳内实际的动态噪声信息，并且同样容易受到外部环境的影响，降低数据的准确性。
在技术方法上，目前噪声测试的方法和计算公式为环境声测试，是针对具体噪声暴露环境的静态噪声记录，即“测物不测人”，无法测试以具体工作岗位为记录对象的连续时间内动态噪声剂量，缺乏具体测试区域内不同位置噪声连续暴露的动态累积数据，对于个体噪声防护和降噪处理缺失了重要的现场数据，导致噪声实时检测、噪声性耳聋防护救治效率不高，及噪声性听力损伤现场救治技术薄弱等问题。
技术实现要素：
为解决现有技术存在的上述问题，针对某作业人员噪声暴露的真耳实际噪声进行测试的噪声测量设备，提出一种可提供具体噪声暴露的实际数据以及噪声性防噪耳机降低言语交流可懂度的实际数据的入耳式噪音剂量装置及按工作岗位评估噪声水平的方法。
为实现上述技术效果，本申请的具体方案如下：
入耳式噪音剂量装置，其特征在于：包括放置在人外耳道内的入耳式噪声剂量计、专用数据传输设备和计算机，入耳式噪声剂量计通过专用数据传输设备和计算机连接；由计算机导出所存储的数据，供使用者查看分析。其中采用入耳式噪声剂量计作为噪声测量单元，测量并记录被测作业人员真耳实际噪声暴露量。所述入耳式噪声剂量计包括贴合人外耳道形状的机壳，所述机壳内设置有微型传声器、超微型数字信号处理器、电池和通讯接口，所述微型传声器与超微型数字信号处理器上的音频输入（mic）接口相连，微型传声器的声孔连接声管并固定在机壳的面板上，超微型数字信号处理器通过i2c通讯接口与机壳面板上带通讯接口的电池门相连，超微型数字信号处理器的电源接口与电池相连，电池安置在机壳面板上的电池门内。
微型传声器为楼氏电子的em24346；超微型数字信号处理器为安森美的ezairo5920。
电池为10a的锌空气电池；电池固定在机壳内。
这里提到的贴合人外耳道形状具体是指和人的外耳道形状相同或者相似的结构，方便于使用者进行佩戴.
进一步地，专用数据传输设备包括上位机指令通讯接口、指令解析和协议转换及通路选择装置、入耳式噪声剂量计通讯接口，所述上位机指令通讯接口与指令解析和协议转换及通路选择装置相连，指令解析和协议转换及通路选择装置分别与入耳式噪声剂量计通讯接口相连。
进一步地，所述指令解析和协议转换及通路选择装置包括主控单片机、电平转换集成电路和通路选择集成电路。电平转换和通路选择集成电路包括电平转换集成电路和通路选择集成电路两个电路，两个集成电路的电路结构和集成方式均为现有技术，是本领域技术人员所熟知的技术。
再进一步地，所述主控单片机为意法半导体公司的stm32f103。
进一步地，所述入耳式噪声剂量计通讯接口中的每一路都至少包含1个模拟控制接口和1个数字通讯接口。数字通讯接口目的是在计算机和微型测听装置所采用的专用dsp芯片之间提供通讯适配，并对多个微型测听装置的通讯进行管理。模拟控制接口提供更为丰富的扩展控制接口并将多个受试者的应答信号通知到计算机。本申请可提供多路包括调试通讯接口和模拟电平控制接口（含应答器开关信号输入），并可由计算机通过串口或usb口在这些通路中自由切换，充分满足了一对多原位测听中的需要的各种通讯要求。
进一步地，上位机指令通讯接口具体为串口、并口或usb接口。
再进一步地，上位机指令通讯接口采用usb虚拟串口，由ft232rl集成电路构成。
进一步地，指令解析和协议转换及通路选择装置中的指令解析和协议转换中电平转换集成电路采用max3378集成电路，通路选择集成电路采用74hc4051集成电路。
进一步地，入耳式噪声剂量计通讯接口包括由2个din6插座分别构成1个模拟控制接口和1个数字通讯接口。模拟控制接口的第2脚为电源接地，第1脚不使用，第3脚、第4脚、第5脚和第6脚提供4路通用输入/输出接口，通用输入/输出接口即gpio，可提供开关信号或一个可编程控制的电压。数字通讯接口的din6插座中引脚定义，数字通讯接口的第1脚为电源正极，提供一个固定电压（1.3v）；第2脚为电源接地；第3脚和第4脚分别为通讯接口i2c中的时钟和数据脚；第5脚和第6脚不使用。上述各引脚承担的功能是固定的，但顺序可以任意改变，只要连接的两端顺序是对应的，不影响功能的实现。
除了上述专用数据传输设备以外，也可以采用本领域技术人员知晓的在计算机和微型装置之间提供通讯协议电平转换的适配器，又称编程器，如采用现有dsp厂家提供的标准编程器。
一种按工作岗位评估噪声水平的方法，其具体步骤为：首先将入耳式噪声剂量计佩带在被测人员的外耳道内，记录佩带者未采取噪声保护措施时，在测试时间段内的真耳实际噪声暴露量，并在测试时间结束后，由计算机通过专用数据传输设备下载记录的数据，经统计分析计算出被测试对象所从事的工作岗位在测试时间段内的噪声暴露水平，由此评估出该工作岗位的噪声暴露水平。
进一步地，佩带入耳式噪声剂量计时，佩戴者的耳道外佩带有能隔断噪声的耳罩或主动降噪耳机等噪声保护措施，用于评估降噪措施的效果。不会影响采取在耳道外佩带能隔断噪声的耳罩或主动降噪耳机等噪声保护措施，由于入耳式噪声剂量计位于隔断噪声的耳罩或主动降噪耳机的耳罩内，通过测量隔断噪声的耳罩或主动降噪耳机内的噪声暴露水平，在统计方法与以前完全相同的前提下，能真实评估降噪措施的效果，而现有技术只能通过该措施的隔声量等参数进行估计。
进一步地，本方法采用的统计分析包括但是不限于噪声暴露水平的测量和统计方法，如gb/t17181-1997积分平均声级计，主要是噪声的强度和时间积分，最常用的为8小时等效连续的噪声强度的平均值等。
本申请的噪声评估的计算方法依据国标，如85dba,85dbaleg等，这些数值的表示方法和计算规则都由国标来规定。
超微型数字信号处理器包含由前置放大器和数模转换单元、频率计权单元、能量计算单元、声级记录单元和通讯接口单元，能量计算单元包括平方单元和平均单元，前置放大器和数模转换单元将通过传声器接收到的信号依次经过频率计权单元、平方单元、平均单元、声级记录单元和通讯接口单元。
本申请的频率计权单元、平方单元和平均单元均是通过算法实现的，这些处理都是公知技术，如频率计权单元就是通过a、b、c或不加权的滤波器，对噪声的各频率强度进行修正，平方单元就是对噪声的幅值进行平方运算等，平均单元就是求平均值。
本申请的优点在于：
1、本申请的方法在设备实现微型化以后，可以放置到原来不可能放置的地方，即耳道内，由此带来的好处是，噪声采集点更合理，因此所得的噪声暴露水平值更有价值（即使统计方法相同），因为能比固定一点或几点的测量结果（这个结果并不真实体现人暴露在噪声的时间）更准确地反应岗位的噪声水平。本申请中各个功能单元都是通过dsp对采集的噪声数字信号，用算法进行处理和计算的，而传统技术中一般是通过特定电路实现的。
2、与传统方案相比较，采用超微型、超低功耗专用数字信号处理器和微型麦克风构成，相较传统以模拟技术为主的实现方案，可在超小体积和超低功耗下实现噪声采集和剂量的功能，因此可置于人体外耳道内采集真耳实际噪声水平，采集噪音时无须任何连接线和显示器。从技术方法上，与传统的测量固定位置的噪音水平的方法相比较，是跟随被测人移动的，可以用于采集具体工作岗位为记录对象的连续时间内动态噪声剂量，采集具体测试区域内不同位置噪声连续暴露的动态累积数据。此外，由于可置于人体外耳道内，亦可用于评估噪声防护装置（如防噪耳罩）的实际作用。这是传统设备和方法无法做到的。
3、与现有技术相比，本专利的结构上的创新点是采取了全新的结构，即整体集成的技术方案，现有技术中，各组成模块（如加权模块，积分模块）是通过模拟电路实现的，本申请是通过单个dsp系统实现的，是基于数字技术，通过算法代替了原来的模拟电路的作用，从结构上讲，是采用了一种整体集成的设计（allinone），此外，即使现有技术也有采用了数字电路或dsp的新产品，也没有像本专利一样，采用单个dsp芯片来构建系统的，通常还是部分采用dsp技术，是模拟电路和数字电路的混合设计；当然，也就更没有采用微型dsp的先例，这主要是本专利要求将声级计整体置于人耳道内进行测量，这种结构和设计才能保证整体的尺寸满足需求。
4、本申请专用数据传输设备克服了现有技术中无法提供多路控制接口的缺点，可提供多路包括调试通讯接口和模拟电平控制接口（含应答器开关信号输入），并可由计算机通过串口或usb口在这些通路中自由切换，充分满足了一对多原位测听中的需要的各种通讯要求。将传统编程器的单路通讯接口变成了多路（大于2路）通讯接口，结构上增加了单片机来调度通路的选通和设置，转发通讯信息。针对听力计纯音开关通断控制这一特定需求，在传统编程器的数字通讯接口之外，增加了模拟开关控制通路。
5、本申请专用数据传输设备能提供usb接口连接计算机，可与计算机进行usb通讯，进行指令和数据的收发。提供多路通讯适配链路，满足从计算机端的usb接口到专用dsp芯片的调试端口（i2c接口）的通讯要求。本申请专用数据传输设备能提供多路gpio控制信号传输链路，满足从计算机端的usb接口到专用dsp芯片的gpio接口的控制要求，其控制信号为高、低电平及其通断和提供精准的电压值信号。本申请专用数据传输设备能实现通路切换，在多路通讯和多路控制信号通路中选择一路作为当前使用的通路。
附图说明
图1为本申请与现有技术相比，不同噪声测试点位置和耳道的关系。
图2为本申请整体原理结构图。
图3为入耳式噪声剂量装置结构示意图。
图4为入耳式噪声剂量装置佩带位置示意图。入耳式噪声剂量计位于耳屏和对耳轮之间。
图5为入耳式噪声剂量装置连接关系（电气原理）示意图。
图6为入耳式噪声剂量装置系统结构（算法原理）示意图。
图7为本申请专用数据传输设备的系统结构示意图。
图8为专用数据传输设备的din6插座结构示意图。
附图中：
100-入耳式噪声剂量计，200-专用数据传输设备，300-计算机，101-机壳，102-微型传声器，103-超微型数字信号处理器、105-电池，106-通讯接口，107-音频输入接口，108-电源接口，109-电池门，110-面板，111-声管。
201-上位机指令通讯接口，202-指令解析和协议转换及通路选择装置，203-入耳式噪声剂量计通讯接口，205-主控单片机、206-电平转换集成电路，207-通路选择集成电路，208-模拟控制接口，209-数字通讯接口座，211-第1脚，212-第2脚，213-第3脚，214-第4脚，215-第5脚，216-第6脚。
具体实施方式
实施例1
入耳式噪音剂量装置包括放置在人外耳道内的入耳式噪声剂量计100、专用数据传输设备200和计算机300，入耳式噪声剂量计100通过专用数据传输设备200和计算机300连接；由计算机300导出所存储的数据，供使用者查看分析。其中采用入耳式噪声剂量计100作为噪声测量单元，测量并记录被测作业人员真耳实际噪声暴露量。所述入耳式噪声剂量计100包括贴合人外耳道形状的机壳101，所述机壳101内设置有微型传声器102、超微型数字信号处理器103、电池105和通讯接口106，所述微型传声器102与超微型数字信号处理器103上的音频输入（mic）接口相连，微型传声器102的声孔连接声管111并固定在机壳101的面板110上，超微型数字信号处理器103通过i2c通讯接口106与机壳101面板110上带通讯接口106的电池门109相连，超微型数字信号处理器103的电源接口108与电池105相连，电池105安置在机壳101面板110上的电池门109内。
微型传声器102为楼氏电子的em24346；超微型数字信号处理器103为安森美的ezairo5920。
电池105为10a的锌空气电池105；电池105固定在机壳101内。
这里提到的贴合人外耳道形状具体是指和人的外耳道形状相同或者相似的结构，方便于使用者进行佩戴.
进一步地，专用数据传输设备200包括上位机指令通讯接口201、指令解析和协议转换及通路选择装置202、入耳式噪声剂量计通讯接口203，所述上位机指令通讯接口201与指令解析和协议转换及通路选择装置202相连，指令解析和协议转换及通路选择装置202分别与入耳式噪声剂量计通讯接口203相连。
进一步地，所述指令解析和协议转换及通路选择装置202包括主控单片机205、电平转换集成电路206和通路选择集成电路207。电平转换和通路选择集成电路207包括电平转换集成电路206和通路选择集成电路207两个电路，两个集成电路的电路结构和集成方式均为现有技术，是本领域技术人员所熟知的技术。
再进一步地，所述主控单片机205为意法半导体公司的stm32f103。
进一步地，所述入耳式噪声剂量计通讯接口203中的每一路都至少包含1个模拟控制接口208和1个数字通讯接口106。数字通讯接口106目的是在计算机300和微型测听装置所采用的专用dsp芯片之间提供通讯适配，并对多个微型测听装置的通讯进行管理。模拟控制接口208提供更为丰富的扩展控制接口并将多个受试者的应答信号通知到计算机300。本申请可提供多路包括调试通讯接口106和模拟电平控制接口（含应答器开关信号输入），并可由计算机300通过串口或usb口在这些通路中自由切换，充分满足了一对多原位测听中的需要的各种通讯要求。
进一步地，上位机指令通讯接口201具体为串口、并口或usb接口。
再进一步地，上位机指令通讯接口201采用usb虚拟串口，由ft232rl集成电路构成。
进一步地，指令解析和协议转换及通路选择装置202中的指令解析和协议转换中电平转换集成电路206采用max3378集成电路，通路选择集成电路207采用74hc4051集成电路。
进一步地，入耳式噪声剂量计通讯接口203包括由2个din6插座分别构成1个模拟控制接口208和1个数字通讯接口106。模拟控制接口208的din6插座中引脚定义如图8所示，模拟控制接口208的第2脚212为电源接地，第1脚211不使用，第3脚213、第4脚214、第5脚215和第6脚216提供4路通用输入/输出接口，通用输入/输出接口即gpio，可提供开关信号或一个可编程控制的电压。数字通讯接口106的din6插座中引脚定义如图8所示，数字通讯接口106的第1脚211为电源正极，提供一个固定电压（1.3v）；第2脚212为电源接地；第3脚213和第4脚214分别为通讯接口106i2c中的时钟和数据脚；第5脚215和第6脚216不使用。上述各引脚承担的功能是固定的，但顺序可以任意改变，只要连接的两端顺序是对应的，不影响功能的实现。
除了上述专用数据传输设备200以外，也可以采用本领域技术人员知晓的在计算机300和微型装置之间提供通讯协议电平转换的适配器，又称编程器，如采用现有dsp厂家提供的标准编程器。
实施例2
一种按工作岗位评估噪声水平的方法，其具体步骤为：首先将入耳式噪声剂量计100佩带在被测人员的外耳道内，记录佩带者未采取噪声保护措施时，在测试时间段内的真耳实际噪声暴露量，并在测试时间结束后，由计算机300通过专用数据传输设备200下载记录的数据，经统计分析计算出被测试对象所从事的工作岗位在测试时间段内的噪声暴露水平，由此评估出该工作岗位的噪声暴露水平。
进一步地，佩带入耳式噪声剂量计100时，佩戴者的耳道外佩带有能隔断噪声的耳罩或主动降噪耳机等噪声保护措施，用于评估降噪措施的效果。不会影响采取在耳道外佩带能隔断噪声的耳罩或主动降噪耳机等噪声保护措施，由于入耳式噪声剂量计100位于隔断噪声的耳罩或主动降噪耳机的耳罩内，通过测量隔断噪声的耳罩或主动降噪耳机内的噪声暴露水平，在统计方法与以前完全相同的前提下，能真实评估降噪措施的效果，而现有技术只能通过该措施的隔声量等参数进行估计。
进一步地，本方法采用的统计分析包括但是不限于噪声暴露水平的测量和统计方法，如gb/t17181-1997积分平均声级计，主要是噪声的强度和时间积分，最常用的为8小时等效连续的噪声强度的平均值等。
本申请的噪声评估的计算方法依据国标，如85dba,85dbaleg等，这些数值的表示方法和计算规则都由国标来规定。
超微型数字信号处理器103包含由前置放大器和数模转换单元、频率计权单元、能量计算单元、声级记录单元和通讯接口106单元，能量计算单元包括平方单元和平均单元，前置放大器和数模转换单元将通过传声器接收到的信号依次经过频率计权单元、平方单元、平均单元、声级记录单元和通讯接口106单元。
本申请的频率计权单元、平方单元和平均单元均是通过算法实现的，这些处理都是公知技术，如频率计权单元就是通过a、b、c或不加权的滤波器，对噪声的各频率强度进行修正，平方单元就是对噪声的幅值进行平方运算等，平均单元就是求平均值。
实施例3
一种入耳式噪音剂量装置,由入耳式噪声剂量计100、专用数据传输设备200和计算机300及客户端软件组成。其特征是所述入耳式噪声剂量计100由微型传声器102（楼氏电子的em24346）、超微型数字信号处理器103（安森美的ezairo5920）、电池105(10a锌空气电池105)和贴合人耳外耳道形状的机壳101以及通讯接口106组成。所述入耳式噪声剂量计100可通过专用专用数据传输设备200与计算机300连接和通讯，通过计算机300上的客户端软件导出所存储的数据，供使用者查看分析。
所述入耳式噪声剂量装置通过传声器和数字信号处理器获得各频率的声压数据，并进行声强计算和平均，然后将平均值记录到其存储器内（参见图6，频率计权和声强计算以及平均等为噪声统计的公知技术，但传统噪声测量设备主要通过模拟技术实现，本例中是在数字信号处理器中由算法实现）直到达到设定的工作时间（如8小时）后自动停止工作；通过专用数据传输设备200可以连接入耳式噪声剂量装置与计算机300，专用数据传输设备200从数字信号处理器的通讯接口106与其建立通讯连接，获取存储数据，提交给计算机300上的客户端软件处理。由于入耳式噪音剂量装置佩带在工作人员耳内，可随着工作人员移动而随时记录该工作人员工作时间内的真耳噪声变化情况，因此可以真实地评估某岗位的噪声水平。
1.入耳式噪音剂量装置，其特征在于：包括放置在人外耳道内的入耳式噪声剂量计（100）、专用数据传输设备（200）和计算机（300），入耳式噪声剂量计（100）通过专用数据传输设备（200）和计算机（300）连接；所述入耳式噪声剂量计（100）包括贴合人外耳道形状的机壳（101），所述机壳（101）内设置有微型传声器（102）、超微型数字信号处理器（103）、电池（105）和通讯接口（106），所述微型传声器（102）与超微型数字信号处理器（103）上的音频输入接口（107）相连，微型传声器（102）的声孔连接声管（111）并固定在机壳（101）的面板（110）上，超微型数字信号处理器（103）通过与机壳（101）面板（110）上带通讯接口（106）的电池门（109）相连，超微型数字信号处理器（103）与电池（105）相连，电池（105）安置在机壳（101）面板（110）上的电池门（109）内。
2.根据权利要求1所述的入耳式噪音剂量装置，其特征在于：微型传声器（102）为楼氏电子的em24346；超微型数字信号处理器（103）为安森美的ezairo5920。
3.根据权利要求1所述的入耳式噪音剂量装置，其具体步骤为：超微型数字信号处理器（103）包含由前置放大器和数模转换单元、频率计权单元、能量计算单元、声级记录单元和通讯接口（106）单元，能量计算单元包括平方单元和平均单元，前置放大器和数模转换单元将通过传声器接收到的信号依次经过频率计权单元、平方单元、平均单元、声级记录单元和通讯接口（106）单元。
4.根据权利要求1所述的入耳式噪音剂量装置，其特征在于：专用数据传输设备（200）包括上位机指令通讯接口（201）、指令解析和协议转换及通路选择装置（202）、入耳式噪声剂量计通讯接口（203），所述上位机指令通讯接口（201）与指令解析和协议转换及通路选择装置（202）相连，指令解析和协议转换及通路选择装置（202）分别与入耳式噪声剂量计通讯接口（203）相连。
5.根据权利要求4所述的入耳式噪音剂量装置，其特征在于：所述指令解析和协议转换及通路选择装置（202）包括主控单片机（205）、电平转换集成电路（206）和通路选择集成电路（207）。
6.根据权利要求4所述的入耳式噪音剂量装置，其特征在于：所述入耳式噪声剂量计通讯接口（203）中的每一路都至少包含1个模拟控制接口（208）和1个数字通讯接口（106）。
7.根据权利要求4所述的入耳式噪音剂量装置，其特征在于：入耳式噪声剂量计通讯接口（203）包括由2个din6插座分别构成1个模拟控制接口（208）和1个数字通讯接口（106）；模拟控制接口（208）的第2脚（212）为电源接地，第1脚（211）不使用，第3脚（213）、第4脚（214）、第5脚（215）和第6脚（216）提供4路通用输入/输出接口，数字通讯接口（106）的第1脚（211）为电源正极，提供一个固定电压；第2脚（212）为电源接地；第3脚（213）和第4脚（214）分别为通讯接口（106）i2c中的时钟和数据脚；第5脚（215）和第6脚（216）不使用。
8.一种按工作岗位评估噪声水平的方法，其具体步骤为：首先将入耳式噪声剂量计（100）佩带在被测人员的外耳道内，记录佩带者未采取噪声保护措施时，在测试时间段内的真耳实际噪声暴露量，并在测试时间结束后，由计算机（300）通过专用数据传输设备（200）下载记录的数据，经统计分析计算出被测试对象所从事的工作岗位在测试时间段内的噪声暴露水平，由此评估出该工作岗位的噪声暴露水平。
9.根据权利要求8所述的一种按工作岗位评估噪声水平的方法，其具体步骤为：佩带入耳式噪声剂量计（100）时，佩戴者的耳道外佩带有用于评估降噪措施的效果能隔断噪声的耳罩或主动降噪耳机。
技术总结