Dissertação (Mestrado em Engenharia Elétrica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2015

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T11:40:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232782.pdf: 3294385 bytes, checksum: 0586e8c8a7f3be65f54ad6fed80f04ab (MD5) / Esta tese apresenta medições com resposta impulsiva para a calibração de microfones de medição. Três diferentes métodos de calibrações de microfones serão descritas, contudo sempre utilizando medição com resposta impulsiva. A resposta impulsiva é obtida por meio da resposta à varredura de senos deconvoluída com o sinal de excitação (varredura de senos) previamente armazenado em disco rígido do computador. O primeiro método investigado é o da calibração de microfones por comparação seqüencial em campo livre simulado. Resultados experimentais comprovam que é possível obter a sensibilidade em campo livre de um microfone sem a necessidade da utilização da câmara anecóica. O campo livre é obtido por identificar e suprimir as componentes presentes na resposta impulsiva relacionadas as reflexões sonoras e reverberação. Uma função janela é multiplica pela resposta impulsiva a fim de suprimir as componentes indesejáveis, permitindo assim a criação do campo livre simulado por selecionar somente o sinal do som direto.O segundo método apresentado nesta tese é o da calibração de microfones por comparação seqüencial em campo difuso. No interior de uma câmara reverberante pode-se medir a resposta impulsiva com todas as componentes (som direto-reflexões-reverberação) de interesse para a determinação da sensibilidade do microfone em campo difuso.O terceiro e último método objetiva determinar a sensibilidade do microfone utilizando o vibrômetro a laser para medir a velocidade de partícula no diafragma do microfone. Trata-se de um método absoluto onde a sensibilidade de um microfone é determinada por medir a velocidade do diafragma e a corrente elétrica que circula no microfone. A divisão da velocidade volumétrica do diafragma pela corrente elétrica permite a determinação da sensibilidade do microfone.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:16:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325583.pdf: 2354490 bytes, checksum: 5fc86b47346679816e6220bb5cf728df (MD5) Previous issue date: 2013

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-03-18T20:57:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 332284.pdf: 6353975 bytes, checksum: f75e37c2b68c25906d1189bef2a33114 (MD5) Previous issue date: 2014 / Esta tese apresenta uma análise estatística de uma classe de canceladores de eco acústico (AEC) auxiliados por um arranjo de microfones otimizados de maneira conjunta. A análise é realizada para sistemas em que o conformador de feixes (BF) é implementado na forma direta utilizando o algoritmo constrained least-mean squares e na forma de cancelador de lóbulos generalizado (GSC) utilizando o algoritmo least-mean squares. Para o BF implementado na forma direta, um modelo analítico é desenvolvido para o comportamento estatístico do sistema quando a convergência de ambos AEC e BF é controlada utilizando o mesmo passo de adaptação. Para o BF implementado na forma GSC, a análise é generalizada para considerar o controle de convergência utilizando uma matriz de passos de adaptação. É proposta uma nova formulação analítica, que demonstra que o problema da otimização conjunta é equivalente a um problema de minimização da variância com restrições lineares. Consequentemente, a nova análise leva a modelos analíticos que podem ser utilizados para prever o comportamento transitório de conformadores de feixe de banda larga tanto na forma direta quanto GSC. A generalização para a adaptação utilizando a matriz de passos leva a um modelo mais versátil que permite o estudo do comportamento do sistema sob uma lógica de controle externa. Essa generalização é especialmente interessante para o projeto de canceladores de eco acústicos reais pois a lógica de controle normalmente requer a operação do AEC e do BF com passos de adaptação diferentes durante diferentes condições de adaptação (presença de fala local, mudanças de canal, rastreamento, etc). Modelos estatísticos são determinados para o comportamento transiente e em regime-permanente da potência de eco residual para sinais de entrada Gaussianos e estacionários. A análise de convergência resulta em limites de estabilidade para o passo de adaptação na forma direta e para a matriz de passos na forma GSC. Diretrizes de projeto são obtidas a partir dos modelos analíticos. Simulações de Monte Carlo mostram a precisão dos modelos teóricos e a utilidade das diretrizes de projeto. Exemplos de simulação incluem a operação sob efeito de não-estacionariedades moderadas. Os novos modelos confirmam teoricamente os resultados experimentais que indicam que o mesmo desempenho em cancelamento de AECs com um único microfone pode ser obtido com um AEC de comprimento menor quando há a possibilidade de uso de filtragem espacial. Finalmente, é mostrado que soluções com alta taxa de convergência podem ser obtidas utilizando o BF na forma GSC por meio de uma adaptação baseada em um algoritmo quase-Newton na qual a matriz de passos é projetada para descorrelacionar o vetor de entrada combinado.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T06:24:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 263935.pdf: 10133426 bytes, checksum: 7cbcb4f5cbc79418e56fced5bd3647a1 (MD5) / This work describes the development and the application of an acoustical measurement system for identification of noise sources. Currently known techniques are able to map the noise radiation from a specific region in space using the sound field measured by a fixed array of microphones. The developed system uses a 32-microphones planar array processed by a classical frequency domain Beamforming algorithm. Different array geometries were studied using computational simulation and finally a multi-arm spiral array was designed based on the results from the simulations. To overcome some limitations of the available commercial systems, which are typically expensive and present a lot of operational constraints, low cost microphones and a flexible and portable signal acquisition platform were used. The microphones were designed and built using a commercially available electret cartridge coupled with a simple circuitry for the signal conditioning, making the easily integration with the acquisition system. Experiments on the microphones response characteristics allowed to select the most adequate samples, considering an expected operational range of 15 kHz. To validate the system, experiments were carried out in an anechoic chamber and it showed good agreement between the theoretical and experimental results. Finally, two different cases from the automotive industry were used to test the application of the system for the purpose of noise source identification. First, the sound transmission through a complex automotive structure with acoustic treatment was evaluated, showing clearly the regions of sound leakage, particularly at high frequencies. In a second experiment the radiated noise out of the engine compartment from a vehicle operating at a dynamometer was mapped. In this case the system was capable of presenting good results using the cross spectrum matrix diagonal removal technique, enabling the identification of the major noise sources.

Avaliou-se a eficácia de um procedimento de teleconsulta baseado na internet para a verificação do aparelho de amplificação sonora individual (AASI) por meio da realização de medidas com microfone sonda em adultos deficientes auditivos. Foram comparados os valores da amplitude da resposta de ressonância da orelha externa (REUR), resposta de ressonância da orelha externa com uso da amplificação (REAR) e o ganho de inserção (REIG) realizados face a face (F) e à distância (D). O erro casual das medidas da REUR, REAR e REIG realizadas pelos dois métodos foi analisado. Participaram do estudo: grupo A: sessenta adultos (média de idade de 67 anos) com deficiência auditiva unilateral (n=15) ou bilateral (n=45), totalizando 105 orelhas; grupo B: 19 adultos (média de idade de 28 anos) sem queixas auditivas (19 orelhas). Os AASIs utilizados foram do tipo mini-retroauricular e não possuíam microfone direcional ou algoritmos de cancelamento de retroalimentação e/ou redução de ruído. Para o grupo B foi feito ajuste do AASI resultando na menor saída possível. Cinco fonoaudiólogos voluntários auxiliaram na coleta dos dados à distância. O procedimento face a face foi realizado pela pesquisadora em todos os participantes, utilizando-se o equipamento Unity PC Probe Mic (Siemens) conectado a um computador pessoal. Para realização das medidas à distância esse computador foi conectado à LAN (10 Mpbs). O participante e o fonoaudiólogo voluntário se posicionaram na sala junto ao equipamento (ambiente de teste). A pesquisadora posicionou-se em outra sala denominada ambiente remoto juntamente com um notebook também conectado à LAN. Webcams e headsets foram utilizados para a captura de audio e video, transmitidas em tempo real pelo software Polycom PVX, o qual também foi utilizado para compartilhamento de aplicativos. Por meio desse compartilhamento a pesquisadora realizava as medidas diretamente no participante, com auxílio do fonoaudiólogo voluntário. Quatro repetições das medidas da REUR, REAR e REIG foram obtidas apenas para o grupo B. Correlações (Pearson) muito fortes e significativas foram obtidas entre as medidas realizadas face a face (F) e à distância (D). O teste t pareado revelou diferenças pequenas, porém significativas entre as medidas F e D para a REUR e REAR. A ANOVA mostrou diferenças significativas entre as repetições realizadas. Diferenças entre os métodos F e D foram obtidas apenas na freqüência de 2000 Hz. Os erros causais obtidos pelas medidas face a face e à distância foram muito semelhantes. As diferenças e variações encontradas entre as medidas face a face e à distância não foram maiores do que a magnitude de variabilidade do próprio procedimento de medidas com microfone sonda. É possível realizar medidas de microfone sonda confiáveis via teleconsulta / telessaúde baseada na internet. Outras investigações são necessárias para validar esse procedimento. / The efficacy of an internet based teleconsultation for hearing aid probe microphone measures in hearing impaired adults was evaluated. The amplitudes of face to face (F) and remote (R) real ear unaided response (REUR), real ear aided response (REAR) and real ear insertion gain (REIG) were compared. The measurement error for repeated measures of REUR, REAR and REIG was analyzed. Participated in this study: group A: 60 adults (mean age: 67 years), with unilateral (n=15) or bilateral (n=45) hearing loss, totalizing 105 ears; group B: 19 normal hearing adults (mean age: 28 years) totalizing 19 ears. Behind the ear hearing aids with no directional microphone, noise reduction and/or feedback cancellation were used. For group B these hearing aids were adjusted as to produce the least amount of gain and output. Five audiologists volunteers helped the data collection. The Unity PC Probe Mic (Siemens) coupled to a personal computer were used by the researcher to carry out face to face measures. For the remote measures this equipment was connected to a local area network (LAN 10 Mpbs). The volunteer and the participant were located in this room (test site). At the remote site the researcher used a notebook connected to the LAN. Webcams and headsets were used for audio and video capture which was transmitted in real time by the Polycom PVX software, which was also used for application sharing. By means of remote controlling of the PC Probe Mic equipment the researcher could perform the remote real ear measurements in the participants. Four repeated measures of REUR, REAR and REIG were obtained for group B only. Strong and significant correlations (Pearson) were obtained between face to face and remote real ear measures. Paired t tests revealed small but significant differences between face to face and remote REUR and REAR. Analysis of variance showed significant differences between repeated measures. Measurement errors for face to face and remote real ear measures were very similar. The differences as well as errors found between face to face and remote measures were never higher than the reported variability for probe microphone measures themselves. It is possible to carry out probe microphone measures by means of teleconsultation / telehealth. Further investigations to validate this procedure are necessary.

Tese de mestrado. Multimédia. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:28:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318378.pdf: 2033085 bytes, checksum: 9f27db1ec3d7b3e20181c3d4e83eb208 (MD5) Previous issue date: 2013 / À medida que o Brasil aumenta sua taxa de envelhecimento populacional, mais pessoas adquirem alguma forma de deficiência auditiva, dificultando o convívio social e reduzindo a qualidade de vida. Embora cada deficiência tenha uma causa e, portanto, uma solução específica, o aumento na relação sinal-ruído e sinal-interferência pode reduzir o seu impacto geral.Este trabalho tem foco na redução de ruídos e interferências em sinais de áudio utilizando um arranjo de microfones, implementado adaptativamente através de uma estrutura conhecida como conformador de feixe. Através da redundância obtida pelos múltiplos microfones, esta estrutura tem a capacidade de filtrar sinais tanto em frequência quanto em ângulo de incidência, de forma a dar ênfase a sinais julgados de interesse e atenuar sinais de interferência. Por ser adaptativo, o arranjo pode ainda rastrear deslocamentos dos sinais interferentes de forma a efetuar a atenuação mesmo em ambientes ou sinais não estacionários. Duas estruturas, uma clássica e outra com técnicas mais recentes de processamento, serão comparadas utilizando simulações. Estas estruturas foram construídas através da variação de parâmetros que vão desde a construção do arranjo ao algoritmo de adaptação utilizado no problema de otimização. Neste ponto, serão confrontados o clássico algoritmo CLMS (Constrained Least Mean Squares) e o mais recente Multi-Split LMS (MS-LMS).Como conclusão, a estrutura mais avançada obteve um desempenho substancialmente melhor que o da estrutura clássica, confirmando as expectativas. <br> / Abstract : As the Brazil increases its population aging rate, more peoplegain some form of hearing impairment, which complicates socialinteraction and reduces the quality of life. Although each deficiency hasa cause and, therefore, a specific solution, the increasing of signal-tonoiseand signal-to-interference ratio can reduce their general impact.This work focuses on noise and interference reduction in audiosignals using a microphone array, which is adaptively implemented via astructure known as beamformer. Through the obtained redundancy bythe multiple microphones, this structure has the capacity to filter signalsboth in frequency and in incidence angle, in order to give emphasis tosignals judged as of interest and to reduce interference signals. For beingadaptive, the array can even track shifts of the interfering signals inorder to perform the cancellation even in nonstationaries environmentsor signals.Two structures, one classic and another with more recentprocessing techniques, will be compared using simulations. Thesestructures were built through variation of parameters that ranging from the array's construction to the adaptive algorithm used in theoptimization problem. In this point, it will be confronted the classicCLMS (Constrained Least Mean Squares) algorithm and the more recentMulti-Split LMS (MS-LMS). As conclusion, the more advanced structure has obtained a substantially better performance than the pioneer structure, confirming the expectations.

Avaliou-se a eficácia de um procedimento de teleconsulta baseado na internet para a verificação do aparelho de amplificação sonora individual (AASI) por meio da realização de medidas com microfone sonda em adultos deficientes auditivos. Foram comparados os valores da amplitude da resposta de ressonância da orelha externa (REUR), resposta de ressonância da orelha externa com uso da amplificação (REAR) e o ganho de inserção (REIG) realizados face a face (F) e à distância (D). O erro casual das medidas da REUR, REAR e REIG realizadas pelos dois métodos foi analisado. Participaram do estudo: grupo A: sessenta adultos (média de idade de 67 anos) com deficiência auditiva unilateral (n=15) ou bilateral (n=45), totalizando 105 orelhas; grupo B: 19 adultos (média de idade de 28 anos) sem queixas auditivas (19 orelhas). Os AASIs utilizados foram do tipo mini-retroauricular e não possuíam microfone direcional ou algoritmos de cancelamento de retroalimentação e/ou redução de ruído. Para o grupo B foi feito ajuste do AASI resultando na menor saída possível. Cinco fonoaudiólogos voluntários auxiliaram na coleta dos dados à distância. O procedimento face a face foi realizado pela pesquisadora em todos os participantes, utilizando-se o equipamento Unity PC Probe Mic (Siemens) conectado a um computador pessoal. Para realização das medidas à distância esse computador foi conectado à LAN (10 Mpbs). O participante e o fonoaudiólogo voluntário se posicionaram na sala junto ao equipamento (ambiente de teste). A pesquisadora posicionou-se em outra sala denominada ambiente remoto juntamente com um notebook também conectado à LAN. Webcams e headsets foram utilizados para a captura de audio e video, transmitidas em tempo real pelo software Polycom PVX, o qual também foi utilizado para compartilhamento de aplicativos. Por meio desse compartilhamento a pesquisadora realizava as medidas diretamente no participante, com auxílio do fonoaudiólogo voluntário. Quatro repetições das medidas da REUR, REAR e REIG foram obtidas apenas para o grupo B. Correlações (Pearson) muito fortes e significativas foram obtidas entre as medidas realizadas face a face (F) e à distância (D). O teste t pareado revelou diferenças pequenas, porém significativas entre as medidas F e D para a REUR e REAR. A ANOVA mostrou diferenças significativas entre as repetições realizadas. Diferenças entre os métodos F e D foram obtidas apenas na freqüência de 2000 Hz. Os erros causais obtidos pelas medidas face a face e à distância foram muito semelhantes. As diferenças e variações encontradas entre as medidas face a face e à distância não foram maiores do que a magnitude de variabilidade do próprio procedimento de medidas com microfone sonda. É possível realizar medidas de microfone sonda confiáveis via teleconsulta / telessaúde baseada na internet. Outras investigações são necessárias para validar esse procedimento. / The efficacy of an internet based teleconsultation for hearing aid probe microphone measures in hearing impaired adults was evaluated. The amplitudes of face to face (F) and remote (R) real ear unaided response (REUR), real ear aided response (REAR) and real ear insertion gain (REIG) were compared. The measurement error for repeated measures of REUR, REAR and REIG was analyzed. Participated in this study: group A: 60 adults (mean age: 67 years), with unilateral (n=15) or bilateral (n=45) hearing loss, totalizing 105 ears; group B: 19 normal hearing adults (mean age: 28 years) totalizing 19 ears. Behind the ear hearing aids with no directional microphone, noise reduction and/or feedback cancellation were used. For group B these hearing aids were adjusted as to produce the least amount of gain and output. Five audiologists volunteers helped the data collection. The Unity PC Probe Mic (Siemens) coupled to a personal computer were used by the researcher to carry out face to face measures. For the remote measures this equipment was connected to a local area network (LAN 10 Mpbs). The volunteer and the participant were located in this room (test site). At the remote site the researcher used a notebook connected to the LAN. Webcams and headsets were used for audio and video capture which was transmitted in real time by the Polycom PVX software, which was also used for application sharing. By means of remote controlling of the PC Probe Mic equipment the researcher could perform the remote real ear measurements in the participants. Four repeated measures of REUR, REAR and REIG were obtained for group B only. Strong and significant correlations (Pearson) were obtained between face to face and remote real ear measures. Paired t tests revealed small but significant differences between face to face and remote REUR and REAR. Analysis of variance showed significant differences between repeated measures. Measurement errors for face to face and remote real ear measures were very similar. The differences as well as errors found between face to face and remote measures were never higher than the reported variability for probe microphone measures themselves. It is possible to carry out probe microphone measures by means of teleconsultation / telehealth. Further investigations to validate this procedure are necessary.