一种YY0709—2009中听觉报警信号测试系统的设计

张海明，齐丽晶

一种YY0709—2009中听觉报警信号测试系统的设计

张海明，齐丽晶

目的：设计一种听觉报警信号测试系统，以满足YY 0709—2009标准的测试要求。方法：采用心型指向的电容式麦克风作为听觉报警信号的采集模块。选取采样率达90 kHz的外置模数转换卡作为信号转换模块并直接连接于麦克风输出端，将采集到的数字信号传入计算机。在计算机中编写分析软件对数据进行分析，从而得到待测结果。结果：可实现对YY 0709—2009标准条款的高效准确测试。结论：该系统具有集成度高、操作简便、显示结果直观等优点，但仍需多次移动游标以完成测试，如可实现软件自动测量，从而直接给出待测参数数值将可进一步提升测试的效率和准确性，这也是课题组的下一步研究重点。

报警系统；听觉报警；麦克风；Matlab

0 引言

YY 0709—2009《医用电气设备第 1-8部分：安全通用要求 并列标准：通用要求，医用电气设备和医用电气系统中报警系统的测试和指南》已于2010年12月1日正式实施。其中一项重要内容是对听觉报警信号特征的要求[1-2]。它包含对听觉报警信号的脉冲间隔、脉冲群间隔、脉冲振幅差异、脉冲频率、谐频数量、谐频频率、谐频与基频幅值差异和脉冲持续时间等多个参数的要求[3]。为了满足这些测试要求，我们设计了一种听觉报警信号测试系统以满足实际检测的需要。

图1 测试系统逻辑结构图

1 系统功能逻辑结构

测试系统的逻辑结构如图1所示。

由图1可知，该系统主要由信号采集模块、信号转换模块、信号处理模块及测试结果显示模块组成，各模块的主要功能如下：

（1）信号采集模块：此模块的作用是采集待测的听觉报警信号，可以采用一个电容式麦克风来实现。

（2）信号转换模块：此模块将所采集到的信号转换为易于处理的数字信号，可以采用数据采集卡来实现，由于本装置测试源的频率处于100~4 000 Hz，故完全可以用声卡来实现。

（3）信号处理模块：此模块主要实现2个功能，一是从源信号中提取出待测的报警信号片段；二是将报警信号的时域和频域信号分别处理成波形数据。它可以使用Labview、Matlab等语言编程来实现该模块的功能[4-6]。

（4）测试结果显示模块：此模块会将测试的总体结论和各参数值简洁有序地显示出来，可选用C#、

C++以及VB等语言编程来实现该模块的功能。

该测试系统使用麦克风采集听觉报警信号，经过信号转换模块将采集到的模拟信号转化为数字信号后通过数据传输线将该信号输入到装有数据分析软件的PC机中，通过PC机上的数据分析软件对采集到的信号进行分析，从而得到所需要测试的相关参数。

2 系统设计

2.1 硬件

我们选取了一款心型指向的电容式麦克风作为信号采集模块，该麦克风具有频率响应平坦及单指向的优点，相关特性如图2所示。选取外置模数转换卡作为信号转换模块并直接连接于麦克风输出端，这样可以缩短模拟信号传输的距离，从而降低信号失真。该模数转换卡采样频率可达90 kHz，完全可以满足信号采样的需求。之后将采集到的数字信号送入PC机，以便利用PC中的分析软件对数据进行分析。

图2 麦克风的频响特性及指向性

2.2 软件

软件采用Matlab和C#联合编程实现，其中Matlab主要完成信号实时显示、数值分析及信号处理工作；C#主要完成软件界面的开发工作[7-9]。

编程思路：在Matlab中通过plot函数可简单地实时显示采集数据波形[10]，在实时显示采集波形的同时将所得数据封装为矩阵函数，当按下 “信号分析”键时，开始对所存储数据进行条件化分析，自动显示判定为听觉报警信号的时域及频域图像；之后测试人员可通过提供的游标对所需参数进行测量，从而得到目标测试参数。软件测试界面如图3所示。

3 应用效果分析

听觉报警信号测试系统与传统的示波器接报警驱动电信号测试方法相比，具有准确度高、测试效率高、操作便捷等优势；与麦克风连接示波器法相比，具有显示结果直观及操作便捷的优势。本测试系统在实际应用中已完成多台呼吸机、麻醉机及输液泵设备报警系统的测试，经与不同测试方法比对，该系统测试过程高效便捷、测试结果准确。

图3 软件测试界面

4 讨论

该系统可较好地完成YY 0709—2009中听觉报警信号的测试，且具有集成度高、操作简便、显示结果直观等优点。

同时，本系统仍有待完善之处：因测试参数繁多，检测人员需要多次操作游标以完成相关测试，这在降低效率的同时也带入了更多的人为误差。若此系统可直接给出测试参数的数值而无需测试人员依次移动游标进行测试，将大大提高听觉报警信号测试的效率和准确度，目前本课题组对此问题的研究仍在进行之中。

[1]YY 0709—2009 医用电气设备第1-8部分：安全通用要求并列标准：通用要求，医用电气设备和医用电气系统中报警系统的测试和指南[S].

[2]IEC 60601-1-8：2006 Medical electrical equipment——Part 1-8：General requirements for basic safety and essential performance——Collateral standard：General requirements，tests and guidance for alarm systems in medical electrical equipment and medical electrical systems[S].

[3]齐丽晶，张海明.解读YY 0709—2009 医用报警系统的测试[J].中国医疗器械杂志，2011，35（4）：291-293.

[4]全必胜，李斌.基于声卡和MATLAB的数据采集与分析系统[J].计算机仿真，2003，20（8）：148-150.

[5]王坤.Matlab在计算机数据采集系统中的应用[J].软件导刊，2012，11（6）：102-104.

[6]曾明岗，赖万昌，毛伟，等.基于声卡和Labview的虚拟数字示波器的设计[J].电子设计工程，2013，21（3）：121-122.

[7]王娟，周万珍，李媛，等.C#.net与Matlab混合编程的快速实现[J].科技咨询，2006（33）：60-61.

[8]杜泽明，鲍峰.基于C#和MATLAB的实用测量数据处理[J].现代测绘，2010，33（2）：36-37.

[9]朱玉颖，吴斌，刘宏伟，等.一种C#与Matlab混合编程的快速实现方法[J].电脑知识与技术，2009，5（28）：7 884-7 885，7 906.

[10]张晓利.Matlab中二维数据可视化及应用[J].电脑知识与技术，2011，7（19）：4 748-4 749.

（收稿：2013-06-24 修回：2013-09-02）

Design of Audible Alarm Signal Test System Based on YY 0709-2009 Standard

ZHANG Hai-ming,QI Li-jing
(Tianjin Medical Devices Quality Supervision and Testing Center, State Food and Drug Administration,Tianjin 300384,China)

Objective To design an audible alarm signal test system based on YY 0709—2009 Standard.Methods A capacitor microphone was used as the acquisition module of the audible alarm signal.An external analogue-to-digital converter with a sampling rate of90 kHzwas connected with the outletend of themicrophone.The acquired digitalsignalswere transmitted into the computer,then the softwarewas developed toanalyze the data to get the results.Results The items in YY 0709—2009 Stan- dard were tested efficiently and accurately.Conclusion The system is highly integrated and operated easily;furthermore it can display the results visually.But itstillneeds to complete the testbymoving the cursor for several times,and the software has to be developed toenhance the efficiency and accuracy.[Chinese Medical Equipment Journal，2014，35（3）：32-33]

alarm system;audible alarm;microphone;Matlab

R318

A

1003-8868（2014）03-0032-02

10.7687/J.ISSN1003-8868.2014.03.032

国家科技支撑计划项目（2012BAI22B04）

张海明（1982—），男，硕士，工程师，主要从事医疗器械检测方面的研究工作，E-mail：32595515@qq.com。

300384天津，国家食品药品监督管理局天津医疗器械质量监督检验中心（张海明，齐丽晶）