Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Signalteori, 7,5 hp Kurskod: HÖ1007 Tentamenstillfälle

Transkript

1 Institutionen för hälsovetenskap och medicin Kod: Ämnesområde Hörselvetenskap A Kurs Signalteori, 7,5 hp Kurskod: HÖ1007 Tentamenstillfälle Datum Tid 4 timmar Kursansvarig Susanne Köbler Tillåtna hjälpmedel Övrig information Miniräknare Linjal Varje provkod besvaras på separata blad- OBS! Tentamensformuläret ska lämnas in tillsammans med tentamenssvaren. Resultat: Max poäng: 95p Väl godkänd: 80,5p Godkänd: 66,5p Ditt resultat:

2 Signalteori 1a) En akustisk signal omvandlas till en audiosignal i en mikrofon. Ursprungssignalen kännetecknas av frekvensen och amplituden som partiklarna i bärmediet oscillerar med runt sitt viloläge. Vad är motsvarigheten för dessa oscillationer i audiosignalen? 1b) När en audiosignal modifieras i ett system påverkar detta ofta signalen gällande dess frekvens- och/eller amplitudegenskaper. Hur systemet modifierar signalena vet man om man känner till dess överföringsfunktion och/eller impulssvar. Ge en kort förklaring av dessa två begrepp. 1c) Vad är att föredra att kunna undersöka när man vill beskriva ett system so noggrant som möjligt, överföringsfunktionen eller impulssvaret? Motivera ditt svar. 2a) Figurerna 1a) och b) visar två pulståg i tidsdomänen. Ange deras frekvens och duty-cycle. a) b) Figur 1 2b) Vilka likheter/skillnader finns det för signalerna i figur 1 om man visar de i frekvensdomänen? Illustrera med både ord och diagram, du behöver inte genomföra exakta beräkningar. (9p) 3a) Inom signalteori stöter man på begreppet Linjär Tidsinvariata (LTI) system. För att ett system ska kunna kallas LTI måste det uppfylla krav om linjaritet (homogenitet och additivitet) samt tidsinvarians. Förklara begreppen homogenitet, additivitet och tidsinvarians. (6p) 3b) Figur 2 visar insignaler som matas genom fem olika system (system A, B, C, D och E). Beskriv hur systemen modifierar insignalen. Observera att system kan utföra flera modifikationer samtidigt! (8p) Sida 2 av 6

3 Figur 2 4a) Figur 3 visar överföringsfunktionen av ett filter. Vilken typ av filter beskrivs? Figur 3 Sida 3 av 6

4 4b) Ett vitt brus med en nivå på 55 db re 20 Pa leds genom filtret i figur 3. Rita både in- och utsignalens spektra. Använd linjär frekvensskala och logaritmisk värdeskala för diagrammen. Använd korrekta axelrubriker och lämplig skala. (7p) 4c) I system som hörapparater kan det förekomma både linjär och olinjär distorsion. Namnge och förklara kort ett exempel i vardera kategorin av linjär och olinjär distorsion. 4d) Vad står förkortningen THD för? (4p) Digitalteknik 5) Namnge och förklara processerna som är nödvändiga i ljudkortet av en dator för att konvertera en analog signal till en digital och tillbaka till en analog. Försäkra dig om att du nämner och diskuterar (bland andra) begreppen vikningsdistorsion, sampling och kvantisering. För dessa 3 begrepp ska du använda dig av kompletterande diagram för att förtydliga dina förklaringar. 6) Inom telefonin gäller, att överföringen ska ha en bandbredd upp till 3,4 khz. Du vill digitalisera telefonförbindelsen. Vilken samplingsfrekvens använder du för att kunna tillhandahålla denna bandbredd? (12p) Hörapparatteknik 7) Hörapparater brukar delas in i linjära och olinjära. Förklara vad som avses med detta. 8) Figur 4 visar frekvenssvaren av en hörapparat (som är anpassad till ett audiogram) som stimulerats med bredbandigt brus med nivåerna 50, 60, 70, 80 och 90 db SPL. Vilka egenskaper har instrumentets signalbehandling? Motivera ditt svar. (4p) Figur 4 Sida 4 av 6

5 9) En hörapparatmätning har genomförts vid olika frekvenser. Dynamikområdet för mätningen sträckte sig mellan mycket låga innivåer och innivåer på 100 db SPL. Rita ett I/O-diagram för mätningen där du använder dig av följande mätvärden: Kurva 1 Kurva 2 Mätfrekvens 500 Hz 4000 Hz Förstärkning upp till 10 db 40 db knäpunkt 1 Knäpunkt 1 70 db SPL 50 db SPL Knäpunkt 2 80 db SPL CR efter knäpunkt 1 2:1 2,5:1 CR efter knäpunkt 2 5:1 Använd korrekta axelrubriker och lämplig skalering! (10p) 10a) Kompressionsprinciperna i moderna hörapparater arbetar ofta i ett flertal frekvensband, så kallad flerkanalig AGC. Grundläggande tankesätt vid flerkanalig AGC är så kallad TILL eller BILL. Vad betyder förkortningarna? 10b) Förklara tankarna bakom begreppet TILL med hjälp av både ord och diagram. (5p) Insatsakustik och preskriptionsmetoder 11) Använd dig av ½-gain rule för att anpassa en hörapparat till nedsättningen i audiogrammet i figur 5. Skriv frekvens- och tillhörande förstärkningsvärden i tabell 1 under audiogrammet. Glöm inte att ange enheter. (4p) Figur 5. Audiogram Sida 5 av 6

6 Tabell 1 12) När omgivningsljudet har förstärkts i en hörapparat når det trumhinnan efter att ha gått genom slangfäste, slang, knä och insats. 12a) Vilka frekvensområden kan påverkas av slangfäste och slang 12b) Varför sätter man in s.k. dämpare i slangfästet/slang? 12c) Hur påverkar placeringen av dessa dämpare hörapparatens förstärkningskurva? 13a) Insatsen innehåller en ljudkanal och en ventilationskanal. Båda kanalerna påverkar förstärkningskurvan. Hur förändras förstärkningskurvan om man ökar ljudkanalens diameter samtidigt som man minskar ventilationskanalens diameter? 13b) Vid en förändring av insatsen enligt uppgift 2a), hur förändras patientens ljudupplevelse? 14) Förklara noggrant effekten och uppkomst av ocklusion samt vad man kan göra för att lindra effekten för hörapparatanvändaren. (6p) Sida 6 av 6