[发明专利]基于差频超声的音频声源产生和气道特性测试方法与系统

权利要求书

1.一种基于差频超声的音频声源产生系统，其特征在于：包括以下部分：

信号产生模块：产生两个频率不同的方波信号；

信号放大模块：对信号产生模块产生的方波信号进行放大，以提高超声探头的驱动电压，增强最终产生的音频声源的有效声压和有效声功率；

超声探头：包括两个中心频率相同的低频宽带超声换能器，分别由放大后的方波信号驱动产生两列不同的超声波，通过非线性相互作用产生频率可控的音频声源；

测试时，将两个超声探头置于外部与组织耦合，确保两个超声探头的位置与目标声源施加位置在同一平面内，利用差频超声产生的音频声源作为气道的输入信号，同时测量气道出口端的音频信号作为气道输出信号，经过信号频率分析最终得到气道的传递特性。

2.根据权利要求1所述的一种基于差频超声的音频声源产生系统，其特征在于：所述信号产生模块产生的方波信号的频率为37~43 kHz。

3.根据权利要求1所述的一种基于差频超声的音频声源产生系统，其特征在于：所述信号产生模块产生的两个频率不同的方波信号的频率差为f，其中，f的范围为1~5000 Hz。

4.根据权利要求1所述的一种基于差频超声的音频声源产生系统，其特征在于：所述信号产生模块通过单片机实现，单片机内设置有定时器，两个频率不同的方波信号通过定时器控制和输出。

5.根据权利要求1所述的一种基于差频超声的音频声源产生系统，其特征在于：所述基于差频超声的音频声源产生系统产生的音频声源频率范围为1~5000 Hz。

6.根据权利要求1所述的一种基于差频超声的音频声源产生系统，其特征在于：所述低频宽带超声换能器的中心频率为40 kHz，阻抗为500Ω，灵敏度为103dB，最大驱动电压为150Vp-p，在30cm距离测量该超声探头产生的声压级（SPL）达到108dB。

7.一种基于权利要求1所述系统的基于无侵入音频声源的气道特性测试方法，其特征在于：利用差频超声产生的音频声源作为气道的输入信号，同时测量气道出口端的音频信号作为气道输出信号，经过信号频率分析最终得到气道的传递特性。

8.根据权利要求7所述的基于无侵入音频声源的气道特性测试方法，其特征在于：气道特性测试可以采用两种不同的音频声源激励方式：单频激励与扫频激励；对于单频激励，直接通过设置频率控制参数实现单一频率声源的产生与激励，直接测量系统输出信号并计算气道特性；对于扫频激励，需要设置扫频的范围与速度，其中，最大频率范围为1~5000 Hz，扫频速度为1~5000 Hz/s。