助听器实验原理的工作原理

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-08-03 14:20 标签： 助听器实验原理

　　很多小伙伴非常好奇助听器产品是如何进行音源定位的，众所周知，助听器产品能够帮助 人耳接收外部声音，声音来源方向不同，助听器传达的声音也不尽相同，这样才能让佩戴助听 器的人精确地判断声音来向，那么它的工作原理是怎样的呢？今天家园网小编为您分享助 听器定位优化原理。

　　定位优化　　在嘈杂环境中听懂谈话内容对于听力有损失的人来说是一个很头疼的事（科赫肯， 1993&1994).适当的放大在多数场合都能带来很大的帮助，可是在需要定位和在人群中辨别出某 个人的声音时却存在着缺陷.这个缺陷有时会涉及到助听器麦克风的定位问题。


　　为了研究助听器麦克风定位对佩戴者听力的影响，先来看看外耳在听觉过程中所扮演的角 色.声波从耳廓，耳道，中耳传到鼓膜时，声音的频谱会发生改变.根据肖（1975）的研究，造 成声音从外界传到鼓膜的变化的因有：耳廓，颅骨和身体对声音的漫射，外耳和内耳形成的共 鸣效应等等.因为耳廓，颅骨和身体来自不同方向声音的漫射，所以引起声音从外界到鼓膜变化 的主要因素是声音的入射角度.声音从外界传到鼓膜造成各个方向上的差异，为收听者辨别声音 是从前还是从后，从上还是从下提供了重要的信息.然而，不仅仅只有外耳能够帮助收听者定位 声源.声音到达两耳的时间差异和强度差异也可以帮助听者判断声源之所在（西曼和托夫曼， 1985;狄龙，2001).


　　定位　　对于佩戴助听器的人来说，声音是从助听器的麦克风收集来的.很明显麦克风的位置决定了 进入声音的范围，就和耳廓收集引导声音的原理一样.这样就可能会产生一些问题，例如定位和 信噪比(SRN）等.把助听器的麦克风安放在耳朵后面是有证可查的。格拉芬和普里威斯（1976） 讨论了利用外耳来提高信噪比和耳内机如何利用这个声学现象来确定麦克风的位置。另外，他 们还猜测这个结果可能会提高语言的可懂度。

　　西曼和托夫曼（1985）用听力有损失的人和正常人分别佩戴耳背机和耳内机来作对比，证 明了麦克风定位的重要性.他们要求试验者在相同的噪音环境下试验3种情况：戴耳背式助听器 ，戴耳内式助听器，不戴助听器.所有的受试验者都反应佩戴耳背机时的效果最差。听力正常的 试验者觉得戴耳内式助听器和不戴助听器是一样的，当然给了他们一点时间来调整和适应助听 器。听力有损失的试验者戴上耳内机时可以听得更多的声音，可能是因为习惯于佩戴助听器吧 ，在没有佩戴助听器的条件下，他们都没有听到声音。



　　这些结论证实了助听器的麦克风放置在耳朵内（例如外耳内和耳道内）能更有效地让佩戴 者定位声音和增加信噪比的猜测。

　　整个的测试过程中，定制机在麦克风定位方面都比耳背机更有优势，同时人们却很少去留 意耳背机的麦克风在不同部位时的差异。就算是这样，在市面上出售的耳背机的麦克风位置还 是不尽相同的。巴乔尔和沃兰森（1995）指出助听器有效的方向特性不单是由麦克风的型号或 是助听器的类型（例如耳背机或耳内机）来决定的，机壳的形状和大小，使用的导管，入声口 和声源的相对位置等也有很大的关系.赫勒（1978）将耳背机的麦克风放置在机壳的4个不同位 置，采用从前方传入声音的方法，分别用KEMAR来测量频率响应曲线。他的报告指出频率响应曲 线最大的不同之处在于高频，从这些结论可以推论出耳背机麦克风的位置对于定位有影响的说 法还是道理的.本次研究的目的是讨论耳背式助听器和耳内式助听器的麦克风不同位置对方向性 的影响。

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助听器是先将声信号转化为电信号，通过对电信号加以放大后，再转换为声信号，从而将声音放大的。在能量转换过程中，实现换能器功能的是麦克风和受话器。

一、 麦克风麦克风是输入换能器，将声能转变为电能。

二、 放大器放大器将麦克风转换好的微弱电压加以放大。

三、 受话器受话器是另一换能器，正好与麦克风相反，它将放大的电信号转换为声信号或机械振动，传递到耳道里。转换为声信号的受话器为气导受话器，转换为机械振动的受话器为骨导受话器。

四、 音量调控音量调控是一个可变电阻或电位器，用以调节通过放大器的电流，音量随电信号的电阻变化而变化。音量调高，则需要的电流也更多；音量调低，通过放大器的电流减少，使声音变轻。

五、 微调电位器在可编程助听器中，通过电脑编程来进行各种微调的调节，使调节更精细准确，能更精细的补偿听力损失，包括：

1.音调调控，改变助听器的频响；

2.削峰,可以控制助听器的最大输出；

3.自动增益压缩调控，控制声音在舒适响度范围之内；

4.增益调控（GC）：调节助听器增益。

六、 电池一般而言，助听器的增益和输出越大，所需的电池能量越大，相应的电池体积也越大。如果一个电池的能量不足的话，将限制助听器的输出声压。

助听器对电池的要求是：体积小、电压恒定、质量可靠、寿命长、对环境无害。如今的助听器电池都是锌空电池（钮扣电池）。

七、 助听器的附件可以包括音频输入和电感线圈：

1.音频输入：大部分助听器都有音频输入的接触片或插孔，主要用于听收音机或看电视。因为音频信号直接来自于声源，没有经过声——电、电——声的转换，因此输入信号的质量比经麦克风转换过的信号质量好。

2.电感线圈：电感是一个磁感应线圈，能对从电话机上的受话器泄露出来的电磁场发生相应，转换为电信号后放大，使助听器可用于听电话。其优点是不会产生啸叫，无干扰，噪音环境下的信噪比高。信噪比是语音信号与环境噪音的差值，信噪比高则语音信号强，易分辨。

原标题：助听器的结构和工作原理

助听器是一个电声放大器，将微弱的声音扩大到适应人耳需要的强度。助听器主要由传声器(麦克风)、放大器、受话器、电池、各种音量、音调控制旋钮等电声学器件组成。

声源 输入换能器 放大器 输出换能器 人耳

输入换能器由传声器(麦克风)、磁感应线圈等部分组成。其作用是将输入声信号转换为电信号传至放大器。放大器将输入电信号放大后，再传至输出换能器。输出换能器由耳机或骨导振动器构成，其作用是把放大的电信号由电能再转为声能输出。电源是供给助听器工作能量不可缺少的部分。

传声器(麦克风)：是将机械声能转换成模拟弱电流的转换器，即接受声音并把它转化为电信号形式。

麦克风按材料可分为三种即电磁麦克风、压电麦克风、驻极体麦克风，他们各具体点，目前广泛使用的是驻极体麦克风。随着科技的进步和助听器技术的发展，根据麦克风方向性功能不同，又出现了以下几种麦克风：

1、全向性麦克风：可感受到所有方向上的声压变化，且在各个方向上收到的声音强度是一样的，与麦克风和声源间的相对位置无关。

2、单一麦克风实现指向性：为了帮助听力障碍者听清前方谈话者的声音，可以将麦克风设计成具有指向性，其对前面传来的声音比对后面传来的声音敏感。

3、双麦克风实现指向性：它采用前后两个麦克风进行定向处理，同样后侧麦克风获得的声信号需延迟，以保证与前麦克风接收到得后方信号同时到达。再将前麦克风信号减去后麦克风信号，这样保留前面的声音信号即得到指向效果。

放大器是将传声器转换好的弱电信号的电压予以放大。助听器中的放大器体积不大，特别是在耳背式和耳内式助听器中非常小。在集成电路出现前，放大器由分立元件组成，如：晶体管、电阻和电容。集成电路是用光化学处理方式在半导体芯片上将非常小的元件、组件集合堆积在一起。从电路图上看到的放大电路与实际看到的放大器有很大的区别。由于要将大量的元件放置在有限的地方，通常这些元件被焊在电路板上。

放大器一般采用多级放大，可分前置放大器和功率放大器。前置放大器除了对信号进行预放大外，还要根据不同的听力损失情况进行特殊调整;功率放大器(或后级放大器)，主要将前置放大器提升和修改过的麦克风信号再进行放大，同时驱动接收器工作。

接收器(耳机)的原理与传声器相反，其功能是将放大后的电信号再转换成声信号，实质是一个电磁转换零件。接收器通常是磁性平衡电容板，通过接收电流产生磁场，其上的膜片随着磁场的变化而振动，膜片周围的空气也随之运动，从而导致声波的传导。

电池提供放大过程所需的电力，它在与助听器线路连通时，将贮存的化学能转换为电能。除了体佩式助听器使用碱性电池外，所有助听器均使用纽扣式电池，大多数为锌-空电池，与空气接触即发生化学反应，并持续放电，电压多为1.4V.。

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