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第22章 助听器电声性能(1)

根据国家和国际标准,助听器的电声性能指标主要有输入声压级为90dB时的输出声压级、满档声增益、参考测试频率和参考测试增益、频率响应特性、输入-输出曲线、助听器的失真、等效输入噪声、电池电流、在声频磁场内的感应拾音线圈最大灵敏度等,具有自动增益控制的助听器,还应测量上升时间、恢复时间等。

参考增益控制位置公式:R=S-15dB(R与S均用dB表示)式中:E=标称参考测试增益;S=参考测试频率的饱和级OSPL90在测量这些助听器的电声性能指标前,先简单介绍助听器的校准装置、测试标准和主要电声特性。

6.1助听器的校准装置

6.1.1IEC1262CC耦合腔

测量助听器整机特性,需要有一个标准耦合腔来接收助听器受话器的声压。耦合腔应有一定的形状与体积,并使用非磁性的坚硬材料。国际电工委员会组织于1961年确定IEC1262CC耦合腔为国际标准耦合器。2CC耦合腔的基础类型可分为HA‐1和HA‐2两种,这两种最为常用。HA‐1耦合腔的作用,是与耳道式、完全耳道式、耳内式助听器相连,或者与有耳模的助听器相连,这些助听器的出声孔直接进入耳道。HA‐2耦合器的作用是与盒式、耳背式相连。也有些2CC耦合器只有一种耦合腔,它通过不同的适配器来实现对各种助听器的连接。

耦合腔一端与助听器相连,另一端与麦克风相连。选用2CC这个容积是因为它接近成人佩戴有耳模的助听器时的耳道情况。

但是,用该耦合腔模拟人耳佩戴助听器的声学效果不能完全模拟真实佩戴效果,测量结果与实际存在区别。实际使用时频响曲线较平坦且输出声压级较测量值大,因为它比实际耳道容积要大,同时未能很好地体现高频在耳道内的增益作用。

虽然存在这些不足,但是由于测量结果便于重复及标准化,至今仍得到广泛的应用。IEC118‐7‐1983及ANSIS3.22‐1987都指定助听器在2CC耦合腔中检测。

6.1.2IEC711标准堵耳模拟器

由于2CC耦合腔的不足,1981年国际电工委员会组织推出了新标准。它针对助听器通过耳塞(耳模)耦合到人耳后,根据正常成年人耳的声学特性,模拟了频率范围在100~10000Hz间的鼓膜上的声压,然而没有对耳塞(耳模)与人耳外耳道间的声漏作出有效的模拟。因此,在堵耳模拟器上测得的耳机性能与真耳之间仍有一定的偏离,尤其是在低频区域,测量值较实际值高。IEC118‐0‐1983指定助听器在堵耳模拟器中测试,尽管它也允许用2CC耦合器来替代。

6.1.3IEC959标准助听器声场测量用模拟人体装置

由于上述耦合腔均未考虑助听器在使用时人体对声波产生的绕射、散射等干扰,1975年,美国的Knowles与Burkhard提出了一个人体模拟装置,习惯叫KEMAR(声学研究用楼氏电子学公司人体模型的缩写)。声学模型包括头部和躯干,每一侧耳中有一个耳模拟器。

它的优点在于:

①能作为尺寸始终不变的固定受试者;②能保持同一方法反复放置;③能不受疲劳的时间限制;④堵塞的耳道与敞开的耳道的所有声压均能在鼓膜上测量;⑤采用统计平均尺寸的模特儿,并能更换不同耳翼结构,以研究外耳尺寸的影响。

使用KEMAR测量助听器时必须在隔声室内,其测量结果与真人佩戴时的测量结果较为接近。

6.2助听器的测试标准

6.2.1助听器测试标准的种类

在国际上,助听器电声及电气特性的测试标准有多种,如国际电工委员会组织(IEC)发布的IEC118系列标准、美国ANSIS3.22‐1987标准、日本JISC5512‐1986标准等。大多数国家均采用IEC118系列标准,我国也等效采用IEC118系列标准。

1.IEC118系列的标准

IEC118系列具体有下列几种标准:

①IEC118‐0助听器电声特性的测量方法,相应的国家标准为GB6657‐1986。

②IEC118‐1具有感应拾音线圈输入的助听器电声特性的测量方法,相应的国家标准为GB6658‐1986。

③IEC118‐2具有自动增益控制电路的助听器电声特性测量方法,相应的国家标准为GB6659‐1986。

④IEC118‐3不完全佩戴在听者身上的助听器的特性测量,相应的国家标准为GB11455‐1989。

⑤IEC118‐7助听器交货时质量检验的性能测量,相应的国家标准为GB7263‐1987。

2.其他相关标准

我国另外还有下列助听器相关标准:

①GB6660‐1986助听器及其有关设备的符号与标识。

②GB6661‐1986插入式耳机的乳头状接头。

目前国际上尚未对助听器具体的性能指标制定行业标准,各企业需要对自身的产品制定企业标准(我国现称为医疗器械注册产品标准)。另外,以上几种助听器标准制定的时间较早,那时全数字助听器尚未问世,这些标准已不完全适用于具有宽动态压缩及噪声抑制等功能的全数字助听器,因为适用于模拟线路助听器测试用的扫频纯音或宽带噪声,对于全数字助听器来说有可能被作为噪声而加以抑制,从而影响测试结果的正确性。若需要准确测量全数字助听器,可以将全数字助听器中的部分功能关闭,成为模拟助听器,再用目前的测量方法加以测量。目前也有些测试系统有用调制的宽带信号来测试数字助听器的。

6.2.2测试设备及测试条件

1.测试箱

由于助听器很小,一般都在测试箱中测试。助听器的测试应在200~8000Hz的频率范围内基本满足自由场条件。也就是说,在测试点前后100mm的两点上的声压级偏离距离反比定律之值,在200~400Hz频率范围内不大于±2dB;在400~8000Hz频率范围内不大于±1dB;在测试点左、右、上、下100mm的各点上,在200~8000Hz频率范围内声压级偏离测试点上的声压级不应大于±1dB。

测试箱由一个信号发生器、一个放大器、一个扬声器、一个测试麦克风(一个参考麦克风)组成。信号发生器能提供50~90dB恒定连续扫描纯音。扫描纯音是传统的测试信号,因为线性电路对各频率信号的处理方式相同,用扫描纯音可准确测量助听器的频率增益。但是用它测量宽动态压缩助听器时,如果助听器的压缩放大线路前有一个高(低)通滤波器,由于低(高)频部分的扫描纯音被频率衰减,高(低)频的增益会变大。最近有的测试箱采用一个固定频谱的宽带噪声,它在测量宽动态压缩助听器时,就会比较准确地反映助听器的频谱增益。然而,对于具有宽动态压缩及噪声抑制等功能的数字助听器,这两种信号均不能适用。因为,这些测试信号的声压无变化,数字助听器会对它们加以抑制。数字助听器需要测试箱所产生的测试信号有与真实言语相似的波动。目前有的测试系统能提供数字的言语声,它是一种调制的宽带信号,可以测试有降噪技术的数字助听器。它也可以提供偏置信号,是在数字言语信号的基础上附加一纯音信号,可以测试助听器在噪声环境中各个频率和振幅的反应,来了解助听器的数字滤波器是如何工作的。

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