醫(yī)療器械報(bào)警音頻的分析和制作

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yy0709醫(yī)療器械報(bào)警音頻的分析和制作

1、YY0709-2023醫(yī)用電氣設(shè)備第1－8部分安全通用要求并列標(biāo)準(zhǔn)：通用要求，醫(yī)用電氣設(shè)備和醫(yī)用電氣系統(tǒng)中報(bào)警系統(tǒng)的測(cè)試和指南中給出了醫(yī)療器械需要的的報(bào)警系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于視頻警告無非是做幾個(gè)顯示燈按一定頻率閃爍而已，這個(gè)相對(duì)比較簡(jiǎn)單；而該標(biāo)準(zhǔn)的難點(diǎn)在于音頻報(bào)警信號(hào)的發(fā)出。

2、介紹音頻報(bào)警信號(hào)的特性的關(guān)鍵部分主要為表203，表204，圖201和附錄EEE中的表EEE.1，表EEE.2；弄懂了這幾個(gè)表，基本上就可以理解該標(biāo)準(zhǔn)的音頻報(bào)警信號(hào)了。

3、表EEE.1如下：

到這里就需要分析一下音調(diào)了，根據(jù)一個(gè)博客的分析大約了解下就可以了，中引用一個(gè)圖如下：

yy0709醫(yī)療器械報(bào)警音頻的分析和制作

標(biāo)準(zhǔn)中的頻率范圍為150HZ-1000HZ，滿足條件的有3,4,5列的音調(diào)；標(biāo)準(zhǔn)中的通用的中優(yōu)先級(jí)的報(bào)警信號(hào)用的為ccc，即使用C4的頻率，發(fā)出C4的音調(diào)；高優(yōu)先級(jí)的報(bào)警信號(hào)用ccc-cc，發(fā)出三個(gè)C4的音調(diào)，然后長(zhǎng)停頓一下再發(fā)兩個(gè)C4的音調(diào)。其它的非通用的警報(bào)按這樣分析就行了，只是音調(diào)選擇有些不同而已，如心臟的報(bào)警信號(hào)中優(yōu)先級(jí)為ceg，即為C4調(diào)、E4調(diào)、G4調(diào)，頻率為261.63HZ、329.63HZ、392.00HZ。

4、該國(guó)標(biāo)和國(guó)外的IEC60601-1-8：2023的標(biāo)準(zhǔn)是一樣的，所以只要是符合IEC60601-1-8：2023的音頻報(bào)警信號(hào)拿來用就可以滿足國(guó)標(biāo)YY0709-2023了。

5、國(guó)外已經(jīng)有人制作了IEC60601-1-8：2023標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的音頻信號(hào)，假使只是拿來用直接使用別人制作的音頻就可以了，而我的目的則是根據(jù)音頻信號(hào)分析其特點(diǎn)，達(dá)到可以自己制作符合標(biāo)準(zhǔn)的音頻。

6、在中點(diǎn)擊General(通用)行對(duì)應(yīng)的中優(yōu)先級(jí)的C4C4C4，得到genmed.wav文件，和高優(yōu)先級(jí)的C4C4C4-C4C4得到genhi.wav。

這里我就只分析通用的報(bào)警信號(hào)了，其它非通用的只是有幾個(gè)不同音調(diào)而已，即將某一些位置的頻率換一下就行了。

7、使用cooledit軟件開啟genmed.wav，按快捷鍵ALT+Z調(diào)出頻譜分析器得到的圖形如下圖所示：

圖中我標(biāo)示了幾個(gè)需要注意的地方，第一個(gè)地方為263.92HZ(C4+15),表示基頻是263.92HZ，音調(diào)為C4調(diào)加了15，不過C4調(diào)的頻率應(yīng)當(dāng)為261.63HZ，由于使用的窗函數(shù)不同，經(jīng)過FFT變換后的頻率也有點(diǎn)不太一樣，這里需要點(diǎn)擊2的位置，高級(jí)選項(xiàng)選擇使用漢明窗(Hanmming0)則可以看到顯示的基頻為261.6HZ。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定基頻的諧波頻率至少為4個(gè)，該音頻文件使用4個(gè)諧波在3的位置可以看出，諧波頻率分別為基頻的3,5,7,9倍，即784.89HZ,1308.15HZ,1831.41HZ,2354.67HZ。位置4可以看出信號(hào)的幅度比后面兩個(gè)小，估計(jì)目的是為了使聲音剛發(fā)音時(shí)相對(duì)低些，以免給人突然的感覺。位置5查看信號(hào)的大小，使用dB為單位。

接下來根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分析波形。

a、表204規(guī)定脈沖頻率f0的范圍為150HZ-1000HZ，諧波分量至少為4個(gè)，諧波頻率范圍為300HZ-4000HZ。

根據(jù)以上的分析，該波形滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

b、表204規(guī)定上升時(shí)間tr為td的10%-20%，可知從幅度變化上升到幅度穩(wěn)定經(jīng)過的周期為8個(gè)，幅度穩(wěn)定為

40個(gè)周期，從穩(wěn)定幅度到幅度變化到最小經(jīng)歷25個(gè)周期。這里我假設(shè)的幅度是線性變換的，便利計(jì)算，該文件音頻信號(hào)的幅度實(shí)際上并不是完全線性變換的。假使幅度按線性變換，可得出

tr=8*(1/261.63)*0.8s=24.5ms，td=8*(1/261.63)*0.1+40*(1/261.63)+25*(1/261.63)*0.1s=43.3*(1/261.63)s=165.5ms,下降時(shí)間tf=25*(1/261.63)*0.8s=76.4ms；td=165.5ms滿足標(biāo)準(zhǔn)的125ms-250ms的要求，tr/td=14.8%滿足

10%-20%的范圍，對(duì)于下降時(shí)間，tf=ts(脈沖間隔)-tr，實(shí)際上只需要前后脈沖群不重疊就行，由圖中看以看出，確定是不重疊的，所以，下降時(shí)間也滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。三個(gè)脈沖群的時(shí)間都是一致，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，只是第一個(gè)脈沖群的幅度比后面兩個(gè)小一些而已。

c、表203規(guī)定中優(yōu)先級(jí)的脈沖群數(shù)為3個(gè)，直接觀測(cè)波形可知是滿足要求的；介于第一和其次脈沖的時(shí)間為y，

實(shí)際測(cè)量為122ms，這點(diǎn)貌似沒有滿足125ms-250ms的要求；脈沖群間隔為播放該音頻文件到下次播放的間隔時(shí)間，由程序中去實(shí)現(xiàn)；任何兩脈沖振幅的差異不超過10dB,時(shí)間測(cè)量第一脈沖群穩(wěn)定振幅時(shí)為-5.8dB,其次、三脈沖群穩(wěn)定穩(wěn)定振幅時(shí)為-3.7dB,振幅差異為2.1dB滿足要求。

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d、通用的中優(yōu)先級(jí)genmed.wav文件的波形大約分析就是這樣，基本滿足要求，只有脈沖間隔有些不達(dá)標(biāo)。

8、使用cooledit軟件開啟genhi.wav文件，圖就不貼出來。

a、基頻顯示為261.5HZ有一點(diǎn)點(diǎn)小偏差而已，這里我仍舊依照C4的頻率261.63HZ來計(jì)算，諧波頻率同樣為基頻的3,5,7,9倍，即784.89HZ,1308.15HZ,1831.41HZ,2354.67HZ，諧波分量為4個(gè)，滿足表204規(guī)定的脈沖在150HZ-1000HZ范圍，諧波分量至少4個(gè)，諧波頻率在300HZ-4000HZ范圍。

b、從幅度變化上升到幅度穩(wěn)定經(jīng)過的周期為6個(gè)，幅度穩(wěn)定為28個(gè)周期，從穩(wěn)定幅度到幅度變化到最小經(jīng)歷5個(gè)周期。可得出tr=6*(1/261.63)*0.8s=18.3ms，

td=6*(1/261.63)*0.1+28*(1/261.63)+5*(1/261.63)*0.1s=29.1*(1/261.63)s=111.2ms,下降時(shí)間

tf=5*(1/261.63)*0.8s=15.3ms；td=111.2ms滿足標(biāo)準(zhǔn)的50ms-125ms的要求，tr/td=16.4%滿足10%-20%的范圍，由圖中看以看出，前后脈沖群是不重疊的，所以，下降時(shí)間也滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。10個(gè)脈沖群的時(shí)間都是一致，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求，只是第一個(gè)脈沖群的幅度比后面的小一些而已。

c、表203規(guī)定中優(yōu)先級(jí)的脈沖群數(shù)為10個(gè)，直接觀測(cè)波形可知是滿足要求的；介于第一和其次脈沖的時(shí)間為x，實(shí)際測(cè)量為120ms，滿足50ms-125ms的要求；介于其次和第三脈沖的時(shí)間為x，實(shí)際測(cè)量為120ms，滿足50ms-125ms的要求；介于第三和第四脈沖的時(shí)間為2x+td，實(shí)際測(cè)量為387ms，貌似超過了2*120+111.2ms=351.2ms的要求；介于第四和第五脈沖的時(shí)間為x，實(shí)際測(cè)量為120ms，滿足50ms-125ms的要求；介于第五和第六脈沖的時(shí)間應(yīng)在0.35-1.3s的范圍，實(shí)際測(cè)量為1.597s，超過了范圍；后面一組5個(gè)脈沖群是前一組的重復(fù)，所以，也類似的分析只介于第八和第九脈沖的時(shí)間不滿足要求。實(shí)際測(cè)量前一組的第一脈沖群穩(wěn)定振幅時(shí)為-3.2dB,后面四個(gè)脈沖群穩(wěn)定穩(wěn)定振幅時(shí)為0dB,振幅差異為3.2dB滿足任何兩脈沖振幅的差異不超過10dB的要求。

d、標(biāo)準(zhǔn)中還規(guī)定了高優(yōu)先級(jí)的聲壓級(jí)=中優(yōu)先級(jí)的聲壓級(jí)=低優(yōu)先級(jí)的聲壓級(jí)，上面的分析可以知道對(duì)于穩(wěn)定后的高優(yōu)先級(jí)的振幅為0dB,中優(yōu)先級(jí)的振幅為-3.7dB，滿足標(biāo)準(zhǔn)的聲壓級(jí)要求。

9、低優(yōu)先級(jí)的分析方法同上，這里就不分析了。

二、下面來自己制作符合標(biāo)準(zhǔn)的音頻波形。

1、符合中優(yōu)先級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的波形制作。

a、開啟cooledit，選擇菜單欄的生成音調(diào)，采樣率選擇22050，聲道選擇單聲道，采樣精度選擇8位。

b、這里制作通用的中優(yōu)先級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的波形，所以，選用的頻率為C4調(diào)的261.63HZ，基礎(chǔ)頻率填

261.63HZ/2HZ=130.815HZ,頻率成份第一個(gè)條形推到100，下面填2，表示生成261.63HZ的頻率波形，其它條形推到0，調(diào)制和調(diào)制頻率都填0，音量選擇-12dB，持續(xù)時(shí)間填(8+40+25)*(1/261.63)=0.279即73周期的波形，其它默認(rèn)不用修改；生成波形后，另存為1.wav。

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b、選擇文件—》新建,出來的對(duì)話框會(huì)保持上次修改的值，所以，直接確定就行。

c、選擇生成—》音調(diào)，基礎(chǔ)頻率填130.815HZ,頻率成份第一個(gè)條形推到0，后面4條推到100下面填6,10,14,18，表示生成261.63HZ頻率的3,5,7,9倍頻的波形，音量選擇-6dB，持續(xù)時(shí)間填0.279即73周期的波形，其它默認(rèn)不用修改；生成波形后，另存為2.wav。

d、選擇查看—》多軌操作窗，在音軌1中右鍵插入方才保存的1.wav文件；在音軌2中右鍵插入方才保存的2.wav文件；

e、按住crtl鍵選中1和2的波形，然后右鍵選擇單聲道混縮，然后另存為3.wav文件。

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選中前面8個(gè)周期的波形

選擇效果—》波形振幅—》漸變，切換到淡入/出，初始值填-30,終止值填0，選擇線性改變

同理，選中后面25個(gè)周期的波形，選擇效果—》波形振幅—》漸變，切換到淡入/出，初始值填0,終止值填-30，選擇線性改變。這樣一個(gè)混合頻的音調(diào)就制作完成了，另存為4.wav。

f、開啟4.wav，選擇效果—》波形振幅—》漸變，切換到恒量改變，填3dB，相當(dāng)于是該波形整體增加3dB的音量，另存為5.wav

g、選擇查看—》多軌操作窗，將之前插入的wav文件刪除，起始點(diǎn)調(diào)整到0位置，右鍵插入音頻文件，選擇4.wav；時(shí)間間隔我選擇120ms，所以雙擊始下面，填寫279+120=399，這樣光標(biāo)就自動(dòng)跳到399偏移的位置，然后右鍵插入音頻文件，選擇5.wav。

再修改始下面的值，改為399+279+120=798，然后右鍵插入音頻文