Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
Kravspecifikation
E. Göran Salerud
Version 2.73
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
Kund: IMT, 581 85 Linköping
Kontaktperson hos kund: E. Göran Salerud, 013-28 67 55, [email protected]
Kursansvarig: Urban Forsberg, 013-28 26 27, [email protected]
Handledare Grupp 1: Marcus Larsson 013-28 67 51, [email protected]
Handledare Grupp 2: Hanna Karlsson 013-28 67 50, [email protected]
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
2 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
INNEHÅLL
1
INLEDNING ................................................................................................................................................ 5
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
2
ÖVERSIKT AV SYSTEMET..................................................................................................................... 6
2.1
2.2
2.3
2.4
3
GROV BESKRIVNING AV PRODUKTEN .................................................................................................... 6
PRODUKTKOMPONENTER ...................................................................................................................... 6
BEROENDEN TILL ANDRA SYSTEM......................................................................................................... 7
INGÅENDE DELSYSTEM ......................................................................................................................... 7
DELSYSTEM 1 ........................................................................................................................................... 8
3.1
3.2
4
PARTER ................................................................................................................................................. 5
MÅL...................................................................................................................................................... 5
ANVÄNDNING ....................................................................................................................................... 5
BAKGRUNDSINFORMATION ................................................................................................................... 5
DEFINITIONER ....................................................................................................................................... 5
GENERELLA KRAV FÖR DELSYSTEM 1 ................................................................................................... 8
FUNKTIONELLT KRAV FÖR DELSYSTEM 1 .............................................................................................. 9
DELSYSTEM 2 ......................................................................................................................................... 10
4.1
4.2
4.3
INLEDANDE BESKRIVNING AV DELSYSTEM 2 ....................................................................................... 10
HÖRSELDEFEKTER .............................................................................................................................. 10
DESIGNKRAV ...................................................................................................................................... 11
5
PRESTANDAKRAV ................................................................................................................................. 11
6
UPPGRADERINGSBARHET.................................................................................................................. 12
7
EKONOMI ................................................................................................................................................. 13
8
LEVERANSKRAV OCH DELLEVERANSER ..................................................................................... 13
9
DOKUMENTATION ................................................................................................................................ 14
10
UTBILDNING ........................................................................................................................................... 14
11
REFERENSER .......................................................................................................................................... 14
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
3 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
Dokumenthistorik
version datum
utförda förändringar
utförda av granskad
1.0
2002-09-01
Första versionen
1.1
2004-10-04
Revidering efter möte
Michail Ilias
2.0
2004-10-05
Andra versionen
Michail Ilias
2.1
2005-09-20
Språklig justering
Göran Salerud
2.2
2005-09-28
Förtydligande av krav och språkliga justeringar
Göran Salerud
Erik Häggblad
2.3
2006-09-18
Rättning
Göran Salerud
Michail Ilias
2.4
2007-09-18
Uppdaterad och granskad
Göran Salerud
Mattias Åström
2.5
2008-08-17
Granskad
Göran Salerud
Mattias Åström
2.6
2009-09-18
Rättad och genomgången
Göran Salerud
2.7
2010-09-17
Justering av text och delar av mätprotokoll
Göran Salerud
2.71
2011-09-22
Uppdatering av text, kursinformation, beställare, handledare
Göran Salerud
2.72
2012-09-19
Uppdatering av kursinformation, kravlista och datum
Marcus Larsson
2.73
2013-09-09
Uppdatering av kursinformation, kravlista och datum
Marcus Larsson
Göran Salerud
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
4 (14)

LIPs
LiTH
Modellering och simulering av hörselfunktionen
1 Inledning
Dokumentetbeskriverdekravsombeställarenharställtpåprojektet”Modelleringoch
simuleringavhörselfunktionen”.Förattbättrekunnaföljaprojektetkommervarje
delkravattbeskrivasseparatmedettlöpandekravnummersomkananvändasgenom
helaprojektarbetet.Kravenkanvaraavtypenoriginalkraveller
omarbetade/revideradekravvilketframgåravkolumntvåikravframställan.Kolumn
trereglerarsjälvakravetsbeskrivningiens.k.kravtext.Idenhögrakolumnenanges
prioriteringsgradenhoskravet.”Bas”innebärattkravetärettgrundkravochmåste
varauppfylltförattkundenskallgodkännaresultatet.”Extra”innebärattkravetutförs
imånavtid,efterdetattalla”bas”‐kraväruppfyllda.Ianslutningtillkravenkanäven
förklarandetextfinnasförattytterligareklargörakravet.
1.1
Parter
Projektetsparterutgörsavbeställaren,idettafallE.GöranSalerud(IMT),
projektgruppen,handledaren,idettafallMarcusLarsson(IMT,grupp1)ellerHanna
Karlsson(IMT,grupp2),hörselklinikensamtinstitutionstekniker.
1.2
Mål
Måletmedprojektetärattprojektgruppenskallinhämtakunskapomakustiska
vågfenomenochdärefterutbildakundenihurdessakanregistrerasavettbiologiskt
system.Dessutomskallprojektgruppendemonstreramätningavljudochljudtryckför
olikaljudkällorinförkunden.Gruppenskallvidareredogöraförhurmänniskans
hörselorganfungerarochbeskrivadesselektriskaekvivalentersamtföreslå
ingenjörsmässigalösningartillhörselhjälpmedel.
1.3
Användning
Efterinhämtadkunskapskallprojektgruppenpåettprofessionelltsättkunnauppmäta
ettaudiogrammedvarshjälpdetskallkunnaavgörasompersonenifrågaär
normalhörandeelleräribehovavhörhjälpmedelochisåfallmedvilkenkaraktäristik.
1.4
Bakgrundsinformation
Ettavmänniskansfemsinnenärhörseln.Hörselsystemetellerdelaravdetuppvisar
iblandfelvilketbeskrivssomnedsatthörsel.Teknikutvecklingenharidagkommit
långtochdetärmöjligtattefterliknadettakompliceradesystemsamtanvändasigav
avanceradetekniskalösningarförattåterställaellerunderstödjadefektersom
systemeteventuelltuppvisar.Varfördegraderashörselnochhurkanmanmätaoch
beskrivaettfungerandemenävenettdefektsystem?Meddennakunskapsom
invariablerkanmankonstruerakompenserandesystem,t.ex.hörapparaten,utanatt
operativaingreppföretas?Hurgörmansomingenjörförattbeskrivadetbiologiska
systemetochhurkonstruerarmansitttekniskahjälpsystem?
1.5
Definitioner
Audiometri:mätningavhörselsystemetsfrekvenskaraktäristik
SPL:SoundPressureLevel(sv.nivånförljudtrycket)
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
5 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
2 Översikt av systemet
Ienstudie,beståendeavlitteraturgenomgångocheventuellaföreläsningar,kommer
gruppenattbekantasigmeddeanatomiskaochfunktionellaenheternaimänniskans
hörselsystem.Parallelltskerettkunskapsinhämtande,såvälteoretisktsompraktiskt,
vadavserattmätaakustiskaparametrar.Frekvensavkodningochfrekvensomfånghos
detbiologiskasystemetochenmotsvarandeelektriskanalogiskalljämförasoch
beskrivas.Gruppenskalltaframspecifikationerochgenereratestparametrarföratt
kontrolleradetbiologiskasystemet.Försöksplanering,tillsammansmed
projekthandledareochresurserfråntekniskaudiologiutförsförattgruppensjälvskall
kunnagenomföraochdokumenteragruppmedlemmarnashörselkurvor(sefigur1).
Figur1. Exempelpåkaraktäristiskhörselkurva.
2.1
Grov beskrivning av produkten
Projektgruppenharfåttiuppdragattbyggauppenkunskapsbankavseendeljud,
ljudmätning,audiologi,audiometriochsignalbehandlingförattkunnautbildakunden
inomdessaområden.Materialochlitteraturkanbl.a.finnasidokumentensom
”Elementäraudiologi1&2”samt”Automatiskaudiometri”.Dessafinnsatttillgåefter
rekvisition.
2.2
Produktkomponenter
Slutgiltigaleveransenärattutbildakundengenomattanvändagruppensförvärvade
kunskaperinomområdet.Dessakunskaperkanuppdelasitvåkomponenter:en
teoretiskdelsamtenpraktiskdeldärkunskapernaförfinasochfördjupasunder
laborativaochexperimentellabetingelser.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
6 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
2.3
LiTH
Beroenden till andra system
Sermankunskapenhosprojektgruppensomslutproduktengårdetinteattnekaatt
beroendenfinnstilltidigareerfarenheter,föreställningarochkunskaphos
projektmedlemmarna.Dessaandrareferenssystemsessomnågotpositivtochskall
utnyttjasiprojektarbetetförattmaximerainhämtandetavkunskapbådepåen
individuellnivåsåvälsompåenkollektivnivå.Inomramarnaförprojektarbetet
uppmanasgruppenvärnaomochtatillvaramedlemmarnasfärdigheterförattnå
bästamöjligaresultat.
2.4
Ingående delsystem
Delsystem1omfattarorienteringochkunskapsinhämtandeavljudsomfysikaliskt
fenomensamthörselfunktionen.
Delsystem2omfattarenexperimentellverifikationavettbiologisktsystemgenomatt
utföranedanståendeuppgifter:

dokumenteraochdemonstrerahuraudiometriskmätningutförssamtredovisa
audiometriskaresultatfrånbådenormalthörandepersonsamtpåpersonmed
hörselnedsättning.

medhjälpavMatLab,demonstrerahurfilterkanapplicerasförattskapaen
överföringsfunktion,liknandedensomettfungerandehörselsystemharoch
somskullekunnaimplementerasietthörhjälpmedelmeduppgiftattminimera
inverkanavhörselnedsättningen.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
7 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
3 Delsystem 1
Delsystem1beståravteoretiskkunskapochpraktiskaerfarenhetersomgruppenskall
tillägnasigochvidareförmedlatillkund.Följandeavsnittbeskriverdekravsomställs
pådettasystem,seävenavsnitt2.4.
3.1
Generella krav för delsystem 1
Ljudärenlongitudinellvågrörelse.Vågrörelsenbeståravförtätningaroch
förtunningardåluftmolekylernasvängerframochtillbakakringsinajämviktslägeni
taktmedvågensutbredning.Vihardåenvariationimolekyldensitetenivågens
utbredningsriktning.Dettagörattljudvågorkanbetraktassomtryckvågor(sefigur2).
Förstadelenavkunskapsbankeninnehållersåledesförståelseochbeskrivningavljud
somettfysikalisktfenomen.Förkovringiämnetochvidareutvecklingavovanstående
introduktionutgörförstakravet.
Krav nr 1
Original
Beskrivljudfysikaliskt.(Teknisktkravochkunskapskrav)
Bas
Figur2. Enoscillerandekällagerupphovtilllongitudinellavibrationeriluft.
Storlekenpådeuppkomnatryckförändringarnaharåskådliggjorts
medengråskaladärsvartrepresenterarhögstochvittlägsttryck.
Omljudkällanutförenenkelharmonisksvängningsrörelsekandenlongitudinella
vågrörelsenbeskrivasiettdiagrammedhjälpavensinusformadgraf.Ensådan
vågrörelse,somharkonstantfrekvens,registrerasavvårtörasomenrenton–om
frekvensenliggerinomdetfrekvensområdesomöratkanregistrera.Sinusformade
ljudvågoravolikafrekvensuppfattarvårtörasomtoneravolikahöjd.Juhögre
frekvensdestohögretonhöjd.Icke‐harmoniskaljudvågor,d.v.s.ljudvågorsomalstras
avsvängningarvilkaskettmedslumpmässigtvarierandefrekvenser,uppfattasavörat
sombuller.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
8 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
Krav nr 2
Original
LiTH
Klargörskillnadeniljudintensitetochljudtrycksnivåsamt
presenteraettmatematisktuttryckförljudtrycketsnivå
(SoundPressureLevel,SPL)givetidecibel.(Teknisktkrav)
Bas
Somenkortintroduktionochförklaringtillkravetkannämnasattljudintensitetenär
deneffektsomperareaenhetpasserargenomenytavinkelrätmotljudets
utbredningsriktning.Ljudintensitetenärsåledesettmåttpåljudvågornas
energiinnehållvilketisinturärdirektproportionellmotkvadratenpåvågornas
amplitud.LjudintensitetenangesoftaienhetenW/m2.
Krav nr 3
Original
Utbildakundikorrektanvändningavvägningsfilteravtypen
A,BochC.
Bas
Betraktasengraföveröratsspektralakänslighetsesattdenvarierarmedfrekvensen.
Förattefterliknadetmänskligaöratochhörseluppfattningeninnehåller
ljudnivåmätarefrekvensfiltersomapproximativtsvararmotöratskänslighet.Filtren
ärdefinieradeavIEC(internationellstandard)ochbetecknasmedA,BochC.
Projektgruppenkommerattanvändasigavljudnivåmätareochisambandmeddetta
lärasiganvändadessavägningsfilter.
3.2
Funktionellt krav för delsystem 1
Efterattkunskapsinhämtningskettskallprojektgruppenutföralaboratorieförsöksom
styrkerteoribildningen.Dettaförattkundenskallfåinsiktiskillnadermellanbraoch
dåligljudmiljö.
Krav nr 4
Original
Utförochdokumenteraljudmätningisåvälstudiemiljösamti Bas
extremabullermiljöer.
Krav nr 5
Original
Sammanställaochredovisamätningarnapåett
ingenjörsmässigtsätt.
Bas
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
9 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
4 Delsystem 2
Följandeavsnittbeskriverkravenfördelsystem2vilketrörmänniskanshörselsystem
ochhurdetkanbeskrivas,seävenavsnitt2.4.Generelltangåendehörselsystemkan
detnoterasattdeflestadäggdjurharnågonformavljudregistrerandeorgan.Mer
specifikthosmänniskanärytteröratdenförstalänkenienkompliceradkedjaavolika
strukturer(sefigur3).
Figur3. Människansyttreochdelaravdetinrehörselsystemet
4.1
Inledande beskrivning av delsystem 2
Delsystem1skallidelsystem2användastillattstuderamänniskanshörselsystemur
ettteknisktperspektiv.Dennyvunnakunskapenskalltillsammansmedanatomiska
ochfysiologiskafaktaanvändasfördennatekniskabeskrivning.
4.2
Hörseldefekter
Hosmänniskankanolikahörseldefekteruppstå,bådegenerellaochspecifika.Vid30‐
årsålderbörjarhörselnt.ex.attgradvisförsämras,dockivarierandegradhosolika
individer.Företrädesvisärdetvidfrekvenseröver1kHzsomdennaförsämringmärks
ochkanpåvisasmedettaudiogram.Nedanåterfinnsexempelpåhörselnedsättningar
(figur4)itreolikafrekvensband(dessafinnsävensomxyz.datfilertillMATLAB).
Figur4. Audiogramsomfrånvänstertillhögervisar:Normal,moderatoch
kraftighörselnedsättning
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
10 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
Krav nr 6
Original
Beskrivöratsanatomiingåendesamtgeenöversiktavteorin Bas
omhörandet.(Medicinsktkrav)
Vadbestämmerinomvilketfrekvensområdevikanhöra?Vilkastegärinblandadei
hörandet?Vadmenasmedöratsakustiskaimpedans?Vilkadefekterihörandetkan
uppkomma?
Krav nr 7
Original
Projektgruppenskallbeskrivahurhörselfunktionenkan
kontrollerasförkunden.
Bas
Vilkatesterfinnsatttillgåochhurkandegenomföras?
4.3
Designkrav
Nedanståendekravkanbetraktassomettdesignkrav.Härbestämselementensomär
nödvändigaförattprojektgruppenskallkunnagåvidaretillnästafasochanvändasin
kunskap.
Krav nr 8
Original
Gruppmedlemmarnaskallpåettprofessionelltsättkunna
fastställaochbedömaettaudiogram.(Teknisktkrav)
Bas
Dettakravinnebärattprojektgruppenförberedersiginför(skissar)utförandetavde
audiometriskamätningarna.
5 Prestandakrav
Detärförstmedkravenvilkapresenterasidettaavsnittsom”prestanda”avden
uppbyggdakunskapsbasendefinierasochmäts.Rustademedprojektgruppens
kunskapskallföljandekravuppfyllas.
Krav nr 9
Original
Utbildakundenihuretttonaudiogramframställsförenskilda Bas
individerochgruppersamthurdetkantolkas.
a) Kravetgällerförsåvälnormalhörandesomförnedsatt
hörförmåga.
b) Dessutomgälleratteffektenavexponeringavljudmed
högintensitetpåhörtröskelnobserveras.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
11 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
Förenellerfleragruppmedlemmarskalleffektenavexponeringavljudmedhög
intensitetpåhörtröskelnobserveras.Följandemetodkandåanvändas:
I.
II.
mätuppettton‐audiogramförförsökspersonen,
appliceraentonmedfrekvensen1kHzvidungefär90dBintillettöraunder
10minuter,
III.
mätuppettnyttton‐audiogramdirektefter10minuter,
IV.
väntai20minuterochmätdärefterpånyttuppettton‐audiogram.
Krav nr 10 Original
Hörtröskeln(inom±10dB)skallbestämmasförsamtligai
gruppen.Plottakurvornaisammagrafsamtgeenadekvat
tolkningavresultaten.
Bas
10och20minuterefterexponeringförljudskalleventuellaförändringarav
audiogrammendokumenterasochkommenteras.Vadhändervidenlångvarig
exponeringavljudvid90dB?
Krav nr 11 Original
EnequaliserfunktionskallimplementerasiMatlab.Equalisern Bas
(EQ)skallkompenserafördetbortfallsomnormaltkanses
hosåldrandeindivider.
Krav nr 12 Original
EQ‐funktionenskallutformassåattljudupplevelseni
möjligastemånbibehålls.
Bas
Krav nr 13 Original
Godtyckligöverföringsfunktionskallkunnaimplementeras
Bas
Krav nr 14 Original
EQ‐funktionenskallkunnapåvisasfungerairealtid
Bas
Krav nr 15 Original
EQ‐funktionenskallinnehållaochsäkerställaattljudetklipps Extra
videttSPLav70dB.
Krav nr 16 Original
EQ‐funktionensinställningarskalllättkunnajusteras
Extra
6 Uppgraderingsbarhet
Dettaavsnittbeskriverkravpåsystemetsmöjlighetertillutbyggbarhetoch
uppgradering.
Krav nr 17 Original
Mätningavhörtröskelutanattförsökspersonenaktivt
medverkar.
Extra
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
12 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
7 Ekonomi
Dettaavsnittbeskriverkravvadgällerprojektetsekonomi.
Krav nr 18 Original
Gruppenhartillgångtillmaximalt120timmarperdeltagare
förattutföraprojektet.
Bas
8 Leveranskrav och delleveranser
Dettaavsnittbeskriverkravpåleveranserochdelleveranserunderprojektetsgång.
Vidunderkäntavnågotkravbegärsskriftligavrapporteringellerkomplettering.
Krav nr 19 Original
Projektgruppenskalllevereraenprojektplantillkundsenast Bas
11dagarefterbeställarmötet.
Krav nr 20 Original
Delleverans1(BP3):Ienmuntligredovisning(á20
minuter)skallprojektgruppeninförkundenpresenteraoch
demonstreraattgruppenkanbeskrivaochförklaraljudsom
ettmätbartfysikalisktfenomenenligtkravenbeskrivnai
avsnitt”Delsystem1”.
Bas
Krav nr 21 Original
Delleverans2(BP4):Projektgruppenskalllevereraett
protokollföraudiometrimätningarnasutförande.
Mätningarnafårejpåbörjasinnanprotokolletgodkäntsav
kund.
Bas
Krav nr 22 Original
Bas
Projektgruppenskalllevereraentekniskdokumentation
somskainnehållaenkortintroduktionavprojektuppdraget,
projektetstillvägagångssätt,resultat,analysochslutsatser.
Dokumentationenskatydligtvisapåprojektets
måluppfyllelseiförhållandetillkravspecifikationen.
Dokumentationenskaäveniettseparatteoretisktkapitel
beskrivavadljudärochhurdetmänskligahörselsystemetär
uppbyggt.ItilläggskaävenEqualisernenligtKravnr11(och
efterföljandekrav)levereras.Dentekniskadokumentationen
skalllevereras1veckaföreslutleveransen.
Krav nr 23 Original
Bas
Slutleverans:Ienmuntligredovisning(á20minuter)skall
projektgruppenpresenterasinaresultatomljud,mänskliga
hörselsystemetochuppmätningenavdessfunktionbådeför
normaltochbegränsathörande.Gruppenskallävenredovisa
delaborativaochexperimentellamomenteniprojektet
beskrivnaunder”Delsystem2”.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
13 (14)

LIPs
Modellering och simulering av hörselfunktionen
LiTH
9 Dokumentation
Dettaavsnittbeskriverkravpådenskriftligarapporteringensomgenerelltbörvara
lättlästochuppvisagodkvalitet.
Krav nr 24 Original
Skriftligrapporteringskallföljadereglerochnormersom
finnsbeskrivetiSvenskaskrivreglerutgivnaavSvenska
språknämnden(SaraSantesson,2000).
Bas
FörytterligaretipsangåendeskriftligrapporteringseävenSpråkguidensamtLathund
förrapportskrivning.
Förprojektresultatetstrovärdighetärdetavstorviktattdeteoretiskadelarnaav
projektleveransenärförankradeikällor(artiklarochböcker)somgranskatsavdet
vetenskapligasamfundet.ProjektgruppenskavändasigtillLiUsbibliotekförattfinna
dennatypavkällor.
Krav nr 25 Original
Deteoretiskadelarnaavrapporternaskallvaravetenskapligt Bas
förankrademedkorrektkällhänvisning.
10 Utbildning
Dettaavsnittbeskriverkravvadgällereventuellutbildningförprojektgruppenoch
kunden.
Krav nr 26 Original
Bas
Projektgruppenskallundersinaleveranstillfällenutbilda
kundenochavkundenutvaldapersoner,påämnetaudiometri
ochaudiologi.
11 Referenser
Dettaavsnittinnehållerdereferensersomanvändsidokumentet,internasåvälsom
externa.Eventuellahänvisningartillkompletterandelitteraturkanocksåinfogasi
dettaavsnitt.
- (2000), Svenska skrivregler utgivna av Svenska språknämnden. Sara Santesson (red.).
Skrifter utgivna av svenska språknämnden 82, Liber AB, andra upplagan. 216 s.
ISBN 4704974X
‐(1998)Språkguiden.KarinKristoffersson(red.).LinusochLinnea,71s.
ISBN9163065274
‐(2005)Lathundförrapportskrivning.MagnusMerkel,UlrikaAndersson,Malin
LundquistochBrittaÖnnegren.KursmaterialiTFYY51,Linköpingsuniversitet.
Kravspecifikation
TFYY51, Ingenjörsprojekt
14 (14)

LIPs