福建新一代USB声卡特征

信号检测模块信号检测模块，其中含有ABR检测模块、MLR检测模块和LLR检测模块。三个模块能完成不同刺激模式设置，包括声强、刺激声频率、数字滤波范围、伪迹上限、刺激次数等参数，并能进行叠加平均算法，实现AEP成分提取和AEP的检测结果显示。数据存储模块数据管理模块负责建立受试者信息档案，可保存受试者信息、刺激模式、原始听觉诱发电位信号数据和检测结果，并可实现相关数据的打印。4ABR检测实验对本检测系统的检测结果进行了准确性、稳定可重复性及相关性的验证。ABR作为AEP中弱成分，幅度约为～1μV，并且其采样率是AEP检测中要求高的，因此ABR是AEP中较难检测的成分[1]。本文设计了一个常规ABR检测实验，在本系统下对同一受试者重复进行两次常规ABR记录。本ABR检测中使用长度为ms的Click刺激声，采样率为20kHz及刺激次数为1200，另外，电极安置及实验操作等要求均按照常规ABR检测实验的要求[1]。ABR是发生在刺激开始后10ms潜伏期内的反应，包括3-7个反应波，依次标记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ波，其中。Ⅰ、Ⅲ及Ⅴ波出现率较高。上位机保存的ABR原始数据经MATLAB2013b软件重新画，两次记录的ABR波形。USB声卡通常具有多个输入输出接口，可以连接多个音频设备，满足不同的需求。福建新一代USB声卡特征

0引言听觉诱发电位(AuditoryEvokedPotential，AEP)是听觉系统收到特定的声音后，系统产生的与外界刺激相关的生物电变化，按潜伏期分为听性脑干反应(AuditoryBrainstemResponse，ABR)、中潜伏期反应(MiddleLatencyResponse，MLR)和晚潜伏期反应(LateLatencyResponse，LLR)。听觉诱发电位是研究听觉疾病的重要手段，在临床有广泛应用，采用常规刺激率诱发的听性脑干反应可用于听力筛查、听阈评估、听神经和脑干病变及神经性耳聋诊断等方面。目前，AEP的临床应用还处于研究阶段，有些新的AEP检测和分析方法对常规设备的刺激方案和数据提取处理算法提出了更高和更多的要求，因此，方便可靠的检测设备是必须的。传统听觉诱发电位仪，采用封闭式设计的专门电路，价格昂贵且体积庞大、新技术应用落后。目前高性能的计算机声卡是一种声学指标优异的模拟输入输出接口，其各项指标完全可以满足AEP检测中刺激声音的输出功能。而声卡的输入端口的带宽可达240MHz，满足常规AEP的带宽要求。利用高性能声卡的上述特性，本文设计一种基于USB声卡的便携式听觉诱发电位检测系统，以计算机作为主要工作平台，利用USB多媒体声卡来完成声音发放和数据采集的功能。云南移动USB声卡标准USB声卡的价格相对较低，是改善音频性能的经济实惠选择。

同时利用多余的输入输出通道实现刺激和采集同步信息的获取；并配合输入端口的技术指标，设计了一个信号预处理模块实现和脑电电极的阻抗匹配和模拟放大。上位机程序设计可实现USB声卡的控制，完成不同刺激模式下AEP的采集。本系统具有操作方便、刺激模式灵活、便携性、低功耗及低成本的优点。1系统设计本检测系统的结构框图，主要由USB声卡、预处理电路、耳机和电极、电源电路及便携式计算机等部分构成。本系统以便携式计算机作为主要工作平台，以外置USB声卡作为数据采集工具；以耳机及电极作为传感器，通过Windows操作系统下编程实现对USB声卡的控制，实现同步的刺激声发放和AEP数据采集，配合上位机程序完成AEP的处理分析、结果显示及数据管理。2硬件平台设计USB声卡本系统采用创新SoundBlaster的USB多媒体声卡替代传统数据采集卡的功能，实现信号的D/A及A/D转换，充分提高便携性。本声卡具有24bit高采样精度、96kHz高采样率及高共模抑制比（CommonModeRejectionRatio，CMRR）等特点，利用声卡LineOut端口完成对音频数字信号的D/A转换，实现刺激声发放；利用声卡LineIn端口完成对AEP信号的A/D转换，实现信号数据采集。

电源电路本系统采用浮置电源形式设计供电电源，直接采用便携式计算机USB接口供电。计算机USB接口提供5V、500mA电能输出，满足预处理电路的功耗≤1W的低功耗要求。利用DC-DC升压电源电路将USB接口+5V转换成预处理电路所需的±9V电压，避免了使用电池供电时间短、电压转换电路庞大等问题，并可减少整个系统中工频噪声干扰，从而提高系统的共模抑制比。3软件平台设计为了增加系统软件的可移植性和可靠性，本系统软件选用Window7操作系统和VisualC#作为编程开发平台，采用多线程控制技术实现对USB声卡的控制，达到AEP检测分析及结果显示的效果。从功能上看：系统软件分为档案建立、声音刺激产生、AEP数据采集、数据存储、数据处理及界面显示6个部分。上位机界面主要包含声卡通信模块、信号检测模块及数据管理模块。声卡通信模块声卡通信模块，负责完成上位机与声卡间通信。利用微软公司提供的WindowsMediaPlayer和DirectSound多媒体组件，结合USB全双工工作模式。USB声卡通常具有音量控制和音频平衡调节功能，方便用户进行个性化设置。

声卡具有体积小巧、低功耗、噪声低、可移植性强等性能。此外，该声卡基于USB传输协议与便携式计算机进行数据通信，全双工工作方式满足了实际AEP检测中刺激声发放和AEP数据采集同步进行要求。听觉诱发电位是幅度为μV级的微弱信号，而幅度一般为几十至几百mV的背景噪声干扰远比AEP要大，AEP则易被这些噪声所淹没，因此需要用锁相叠加平均算法处理AEP，提高其信噪比并提取出有效的AEP成分。因为AEP在声音刺激后的固定时间内，具有锁相保持和极性不变的特性，噪声干扰信号则无此特性[5]。因此，AEP检测要求刺激声发放和信号采集的同步进行，并记录同步标记位，即刺激声的起始位置，用于信号锁相分段的叠加平均算法。本声卡具有双LineIn和LineOut端口的特点，利用高性能屏蔽线把USB声卡的LineOut1和LineIn2连接，通过回采的形式把所发放的刺激声记录下来，作为同步标记信号，用于叠加平均算法时AEP数据的锁相分段。预处理电路为了更好地提取出听觉诱发电位信号，从电极引出的AEP先经过预处理电路调理后，再传入USB声卡的LineIn1端口中，进行A/D转换为数字信号，完成AEP的数据采集。USB声卡可以为音乐制作人和DJ提供更多的音频输出选项。广东移动USB声卡标准

通过USB声卡，您可以将音频信号传输到耳机、扬声器或其他音频设备。福建新一代USB声卡特征

USB总线的优先级远不如PCI总线，这就使得在系统忙的状态下，USB总线往往得不到足够的CPU时间，对于大多数USB设备这没有什么问题，但对于实时数据需求量很大的USB声卡来说，就会出现断断续续的现象。而且，用户使用的USB设备也是一个问题，由于USB总线采用了共享模式，所以USB硬盘、USB光驱这些同样需要大数据流量的设备会和USB声卡争夺有限的数据带宽，从而导致USB声卡和这些设备共用的时候就会出现如当年PCI声卡和PCI显卡所出现的爆音现象。所以，当使用这些设备的时候，一定不要把它们和USB声卡同时连在一个USB接口(其实严格说是一个USB控制器)上。总而言之，USB声卡与内置声卡特别是板载的AC’97软声卡相比，比较大的优势就是能够获得更好的音质输出，但受USB总线先天不足的限制，比板载软声卡更不适合游戏之类对CPU资源和系统带宽需求迫切的应用。 福建新一代USB声卡特征