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1、责任编辑：黄兆宁 出版日期：2010年8月 IDPN: 308-2010-71 课件章数：13,作者 ：胡旭君,助听器学,助听器学,教材名：助听器学 作者：胡旭君 出版社：浙江大学出版社 总章数：十三章 出版号：ISBN 978-7-308-07390-5 出版日期：2010年3月,第2章 助听器的基本结构,2.1 麦克风 2.2 放大器 2.3 受话器 2.4 助听器电池 2.5 助听器配件,第2章 助听器的基本结构,助听器实质上是一个电声放大器。声信号经麦克风转换为电信号，通过放大器放大后，由受话器将电信号传至人耳，如图所示：,电池,放大器,音量音调控制,麦克风,声电转换,受话器,电声转换
2、,2.11 麦克风的种类 2.12 麦克风的性能,2.1 麦克风,2.11 麦克风的种类,按照工作原理可分成动圈式、压电式、静电式、硅胶类等类别。,1.动圈式麦克风,20世纪50年代至60年代中期，助听器多采用该种麦克风,1.动圈式麦克风,优点：可以产生较高的输出级，谐波失真较低 缺点：稳定性和频率特性不够优良,2.压电式麦克风,20世纪60年代后期，压电式麦克风问世,2.压电式麦克风,优点：结构简单、体积小、频率响应宽而平、价格低廉 缺点：对低频振动过于敏感，容易对风噪声、细小的振动产生响应。,3.驻极体麦克风,20世纪70年代初，为了弥补电陶瓷麦克风的缺点，诞生了驻极体麦克风。 驻极体：是
3、一种可以长时间存储电荷的材料，如聚四氟乙烯等。,驻极体麦克风的剖面图,4.硅胶式麦克风,发展中的新的麦克风 解决麦克风低灵敏度和高内部噪声的问题 替代驻极体麦克风，变得更小、更可靠、更容易生产，而且成本低,5.方向性麦克风,方向性麦克风是为了解决助听器在噪声环境下的低信噪比问题而产生的 方向性麦克风将在本书第五章中进行详细介绍,2.12 麦克风的性能,1）麦克风的频率响应 要想获得低频衰减：在前后振动膜之间留一条小的通道，让低频声音几乎同时撞击振动磨的两侧，这样就减少了它们对振动膜的移动效应。开口越大，衰减越多，衰减频率就越广。,2）麦克风的缺陷 （1）易损坏性 （2）麦克风噪声 （3）对振动
4、的敏感性 （4）频率范围易受影响 （5）易受风噪声的影响,3）灵敏度,麦克风灵敏度是其声输入的大小与电输出的关系。 灵敏度方程： lg（E/P） 单位：dB对每帕斯卡伏。 n=灵敏度 E=输出电压（均方根） =声压级（均方根） 麦克风灵敏度与频率有关。,麦克风灵敏度的计算： 例：已知某麦克风2kHz灵敏度为-54dBV/0.1pa.。试计算，当输入声压级分别为40dBSPL及80dBSPL时的输出电压。 解：首先，根据灵敏度方程，20lg(E/P) = -54 dBV/0.1pa lg(E/P)= -2.7 dBV/0.1pa, E/P210-3 V/0.1pa 然后，将相对声压换算成绝对声压
5、。 (1)20lg(P1/P0)=40, lg(P1/P0)=2， P1=102 P0=210-3(Pa)=210-2(0.1Pa) (2). 20lg(P2/P0)=80 lg(P2/P0)=4， P2=104 P0=0.2(Pa)=2(0.1Pa) 最后，输出电压 E12103P1=410-5(V)=0.04(mV) E22103P2=410-3(V)=4(mV) 式中P0为声波在空气中的基准声压，P020Pa,（a）型适用于平坦型听力曲线,（b）型适用于下坡型，斜率不大的听力曲线,（c）、（d）型适用于陡降型听力曲线,（e）型有利于助听器中频增益的提高，适用于中频听阈较差的用户,（f）型
6、的助听器，声音较柔和且不易啸叫。,4）麦克风噪声,设备噪声,输出噪声,5）麦克风的外观,2.2 放大器,2.21 放大器的作用 2.22 放大器的构造 2.23 放大器的滤波器 2.24放大器的失真,2.21 放大器的作用,放大器是助听器的心脏，信号处理的任务都在放大器中完成。放大器的主要作用是把小的电信号变成一个大的电信号。放大方式有： （1）电压放大，电流不放大； （2）电流放大，电压不变； （3）电压和电流都放大。,2.22 放大器的构造,用于放大的基本元件是晶体管。为了获得更好的放大性能，放大器采用多个晶体管、二极管、电阻、电容等组成的集成电路。 现在的助听器放大器、滤波器均已制成可直
7、接焊接的芯片，芯片由焊盘、放大电路板、封装层组成。,助听器芯片,2.23 放大器的滤波器,滤波器用于改变助听器的频率响应，分为有源滤波器和无源滤波器两种。无源滤波器仅由电阻、电容组成；有源滤波器中除无源滤波器外还加入了放大器，它比无源滤波器具有更宽的频率控制范围和更灵活的调节功能。,2.23 放大器的滤波器,滤波器按对频率的过滤功能分低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器。低通滤波器只允许低频信号通过，衰减高频；高通滤波器只允许高频信号通过，衰减低频；带通滤波器由低通滤波器和高通滤波器组合而成，衰减低频和高频，只允许特定频率的信号通过。,2.23 放大器的滤波器,滤波器可通过截止频率和滤波斜率（阶
8、数）来描述。,高、低通滤波器斜率为4阶,高、低通滤波器斜率为8阶,2.24放大器的失真,1谐波失真 当削峰发生时，由于输出信号已不再是正弦波，它包含了输入信号中所没有的频谱成份，从而产生了失真。当输入信号是频率为f的正弦波时，它的频谱为一根单一垂线（基频）。当该信号被削峰时，输出信号中除基频成份外，还有2f成份（二次谐波）、3f成份（三次谐波）nf成份（n次谐波）。这种失真称为谐波失真，这些谐波成份称为失真产物。,2互调失真,当一个更复杂的信号被削峰时，失真产物发生在所有输入信号频率的谐波上，以及与输入信号相结合的频率上。如果输入两个音调，频率f 1和频率f 2，失真成分会发生在2f1，3f1
9、，2f2，3f2，f2-f1，f1+ f2，2f2-f1，2f1-f2（正确的）等等。由于失真产物来自所有输入成分的调制，这种失真称为互调失真，虽然引起失真的机制与谐波失真完全一样。 由于互调失真在助听器中表现不明显，因而一般不作测量。 虽然谐波失真和互调失真主要由削峰产生，但也会由压缩放大引起，不过产生的失真较小。,3失真对言语质量的影响,谐波失真进一步降低了信噪比，导致了言语可懂度的下降。 总谐波失真是衡量助听器音质的重要指标。助听器厂家一般规定总谐波失真不大于15，小于3是助听器的理想目标。3的失真相当于二次谐波分量的能量比基波小30dB（改过），即使是听力正常人也较难分辨；10的失真相
10、当于二次谐波分量比信号声压级小20dB，听力损失较重者就难以分辨。,2.3 受话器,2.3 1 受话器工作原理 2.3 2 受话器的频率响应 2.3 3 受话器的种类 2.3 4受话器特性的类别 2.3 5 受话器使用中应注意的问题,2.3 1 受话器工作原理,授话器是一种将电能转换成声能的装置。用于助听器的授话器采用的是动圈式结构。它的工作原理是电流流过授话器内部线圈产生磁力，带动膜片振动而发声。,2.3 2 受话器的频率响应,1）耳背式助听器授话器的频率响应 大约在1kHz、3 kHz、5 kHz出现三个共振峰。这些共振峰主要是由于传声管引起的，包括在助听器中的短管，耳钩，和与耳模相连的灵
11、活的管道。这些管道的总长度有七十多毫米。,2）耳道式助听器授话器的频率响应,耳道式助听器授话器的频率响应只有两个共振峰，一个在2.23kHz，一个在5kHz。授话器在2.53kHz有共振峰是很理想的，它可以弥补由于助听器插入耳道后改变耳道的残余容积所产生的高频损失。助听器不同的共振频率可以通过使用不同型号的授话器来完成。,3）授话器频率响应与助听器频率响应的关系,由于目前助听器的放大器、麦克风的频率响应宽度均能满足200Hz-8kHz的要求，因而助听器的频率响应宽度主要取决于授话器的频率响应宽度。,2.3 3 受话器的种类,目前，助听器所用授话器可分为4类： A类授话器（甲类授话器） 零偏置授
12、话器 B类授话器（乙类授话器） D 类授话器,2.3 4受话器特性的类别,同类授话器电声特性的分类一般按1KHz灵敏度大小、高频部分阻尼的程度、高频峰值的频率位置来分。,授话器高频阻尼类型图,2.3 5 受话器使用中应注意的问题,1）由于授话器的机械结构精细、轻巧，因而受到冲击后，轻则寿命缩短，重则损坏。因此应尽可能避免授话器受到冲击； 2）对于耳内式尤其是耳道式、深耳道式助听器，由于授话器出声孔深入外耳道，易受耵聍及中耳炎分泌物的影响而损坏； 3）还有一点是切勿用酒精清洗助听器表面，以防酒精进入授话器内部损坏振膜。,2.4 助听器电池,2.41电池的发展及种类 2.42 电池特性 2.43
13、电池选用 2.44电池存储,2.41电池的发展及种类,助听器电池有不同的种类，但都有一个正极和负极。基本上助听器电池分为四类： A675 这是助听器电池型号中外型最大的一种。通常在耳背式助听器中使用。由于其体积相对最大，这类电池存储的能量也相对最多。 A13 通常使用于耳内式助听器的电池，它的存储能量小于A675电池。 A312 通常使用于耳道式助听器的电池，它比A13电池薄，使用时间也短于A13电池。 A10 通常使用于完全耳道式助听器的电池，这类电池的存储能量小于上述几种。,2.42 电池特性,电池是电能的一种。它的最小单位称为原电池，是组成电池的重要组件。一个电池通常包括几个有序连在一起
14、、有独立结构的原电池。当电池终端连接到耗能器上时，存储在每一个原电池中的化学能直接转换成电能。 目前在助听器中广泛应用的锌空电池，阴极锌被氧化，空气中的氧通过电池壳体上的孔进入附着在阳极的碳上，持久的化学反应，产生1.4v的电压。,2.43 电池选用,常用的耳背式助听器电池是A675和A13，分别用于大功率和中大功率耳背式助听器。使用时间约在10-15天左右； 常用的定制式助听器电池是A13、A312和A10。A13电池常用于耳内式助听器，使用时间约10-15天； A312电池常用于耳道式助听器，使用时间约5-8天； A10电池常用于完全耳道式助听器，使用时间约5-8天； 目前有少数定制式助听
15、器采用A5电池，该电池可以有效减小助听器体积，增强患者佩戴的美观性，但由于体积和电量较小的原因，使用时间受到限制，在国内的应用不是非常广泛。,2.44电池存储,电池本身内在固有的电化学系统会逐步损耗电池的能量，这个过程称为自放电现象（self-discharge）。 在所有环境因素中，温度是最大的影响因素。 其次影响因素为湿度。,2.5 助听器配件,2.51 感应拾音线圈 2.52 音量控制及音调微调 2.53 音频输入 2.54 遥控器 2.55 骨传导器,2.51 感应拾音线圈,感应拾音线圈主要用于耳背式与耳内、耳道式助听器，在用户接听电话时使用。 目前耳背式助听器电源一般有三档：“”档为
16、关，“”档使用传声器，“”档使用感应拾音线圈。,2.52 音量控制及音调微调,助听器调节旋钮主要有音量控制（VC）、音调调节低频衰减（NH）、高频衰减（NL）、自动增益控制（AGC）、动态增益控制拐点等。VC微调体积稍大(如图2-17所示，耳内式（ITE）及耳道式（ITC）用VC微调，一般带有开关，可兼作电源开关用。音调微调体积很小，一般直经只有2.54mm，最小的直经只有.9mm（如图2-18所示）。完全耳道式（CIC）中的VC绝大多数采用这种微调。,音量控制,音调微调,2.53 音频输入,让音频信号进入助听器的其它方法包括有线音频输入（助听器与电缆直接相连），无线音频输入等。音频信号的来源有：磁带，麦克风，或频率调制（FM）无线接受器。如果这些装置能将清晰的信号大小适中地输入助听器中，助听器也能输出一个清晰的信号。而且助听器可以为根据佩戴者具体情况改变频率响应，最大输出等等。这避免了助听器麦克风直接拾取信号时由于距离信号源过远所引起的高频损失和信噪比的下降。 目前最常用的形式是F
