CN104322078B - 类人耳模拟器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种表现人群的耳朵的平均声学耳膜阻抗的耳模拟器。本发明的另一方面涉及一种耳模拟器组件，该耳模拟器组件包括表现平均声学耳膜阻抗的耳模拟器以及可分开的耳道模拟器的以提供一种表现人类耳道或群体的一般人类耳道的声学阻抗的耳模拟器组件。
Description
技术领域
本发明涉及一种表现(represent)人群耳朵的平均声学耳膜阻抗的耳模拟器。本发明的另一方面涉及一种包括表现平均声学耳膜阻抗的耳模拟器和可分开的耳道模拟器的耳模拟器组件，以提供一种表现人类耳道或者群体的一般(average，平均)人类耳道的声学阻抗的耳模拟器组件。
背景技术
目前市场上存在几种不同类型的耳模拟器。这些耳模拟器通常被用于需要模拟人耳的输入/传输阻抗的不同情况下。简单的所谓的2cc耦合器被用于测量和验证便携式电声设备或通信设备(诸如，助听器、头戴式耳机、电话听筒、入耳式耳机等)在制造期间的声学性能参数。2cc耦合器包括提供一般人类耳道的输入阻抗的粗略表示的体积为2cm3的简单几何形状。
遵照IEC 60318-4和ANSI S3.25标准，多个制造商以所谓的771耦合器的形式提供了更加先进类型的耳模拟器。Brüel&Sound和Vibration Measurement A/S以“耳模拟器—4157型(Ear Simulator-Type4157)”为名制造和出售一种类型的711耦合器。
711型耦合器被构造为通过表现在放置有待测试的声音再现器(soundreproducer)的参考测量平面处的适当的输入阻抗或传输阻抗来近似地再生一般人类耳道的声学参数。声音再现器可包括声变换器(acoustic transducer)，例如，该件待测试的便携式的电声设备的电动式、压电式、动片式(moving armature)扬声器。事实上，711耦合器被构造为近似地再生一般人类耳道的声学参数意味着711耦合器的输入阻抗或传输阻抗被设计为表现或模拟一般人类耳膜的输入/传输阻抗和一般人类耳道的输入/传输阻抗的结合。因此，这两个因素在基于711型耳模拟器的任何声学测量中都是密不可分的。
4157耳模拟器包括由多个圆盘组装的主壳体，圆盘的形状形成通过气道或通道耦合至壳体的主体积的环形空气空间(air volume)。1/2英寸的测量麦克风被安装在主空间的测量平面以模拟真实人耳中耳膜的位置。4157耳模拟器的参考平面位于主空间的入口，并且如上所述，在声音再现器的声音出口放置的位置以保证4157耳模拟器的输入/传输阻抗是准确的。此外，711型耳模拟器的主空间的横向横截面轮廓被定位成基本平行于测量平面(测量麦克风的隔膜位于其中)。测量平面的该方位不能准确地模拟在耳膜与耳道之间的交叉处相对于人类耳道倾斜的人类耳膜的方位。
然而，4157耳模拟器以及其他711型耳模拟器的输入阻抗或传输阻抗仅在频率最高至约7kHz时才被认为是准确的。高于此频率，还无法验证输入或传输阻抗是多么好地表现真人耳道的平均输入或传输阻抗。由于在主空间的纵向维度中的半波共振，711型耳模拟器的输入阻抗或传输阻抗突然升高约13.5kHz。这一事实在IEC 60318-4和ANSI 83.25标准中也被清楚地认知到，在频率达高到约8kHz时，该标准对兼容的耳模拟器仅要求准确的阻抗表示。
此外，在低于8kHz的频率范围中，目前为止还不能验证在711型耳模拟器的测量平面(或麦克风隔膜位置)的声学阻抗表现在耳膜处的人耳的平均阻抗(即，耳膜阻抗)的准确度。此验证的缺陷是由于当人耳的测量的输入阻抗转换为相应的耳膜阻抗时进行的假设。由于缺乏对封闭在测量探测器和人类耳膜之间的耳道空间的几何形状的认知，因此在该转换中容易引入较大的误差。
在当今便携式通讯设备中，鉴于具有增强保真度的再生声音的持续态势和频率扩展，例如扩展至频率高于10kHz，或者甚至高于12kHz，711型模拟器的准确性缺陷和未知性能是不期望的。因此，非常期望提供准确地表现真人耳道的平均输入阻抗或传输阻抗的耳模拟器，以便允许便携式通讯设备的宽带或高频率类型能够被合适地评估。
此外，提供能够将不同的人群(例如，婴儿、儿童、亚洲男性等)之间的耳道几何形状的差异考虑在内的耳模拟器组件也是非常有利的。本发明人已经首先通过测量和计算遍及在16kHz上下的扩大频率范围的代表性的人群的耳道输入阻抗来提供这种耳模拟器。其次，本发明人已经成功地将这些宽带耳道阻抗测量转换为相应的耳膜阻抗。第三，通过设计表现人群的平均耳膜阻抗的耳模拟器(“耳膜模拟器”)。该耳膜模拟器在需要人类耳道的准确声学模拟的许多应用中非常有用。例如，为了提供灵活的耳模拟器组件，耳膜模拟器可被耦接至表现目标群体的一般人类耳道的已知的输入/传输阻抗或者表现特定个体的已知的输入/传输阻抗的可分开的或使用者可选择分开的耳道模拟器。此特征使得可以构造或组装准确地表现目标群体的平均耳道输入阻抗或准确表现特定个体的耳道输入阻抗的定制的耳模拟器组件。
定制的耳模拟器组件实现了对通过该件便携式通讯设备所递送的在特定个体递上的扩音(moving armature)和耳膜声压的准确预估。在多种应用中此特性具有重要的优势，例如，其中已知的耳模拟器能够单独地估计平均扩音和平均耳膜声压的助听器装配过程。由于在耳道几何形状和输入阻抗中的检体内(intra-subject)的变化，这些平均值可从特定个体或患者的实际值中绝对地分开。在助听器装配过程中，因为有听力障碍的用户或患者可接收太小或太大的扩音以足够地补偿他的/她的听力丧失或者可能接触到不舒服的大声的最大声压级，因此准确性的缺陷是非常不期望的。
发明内容
根据发明的第一个方面，提供了一种表现人群的耳朵的平均声学耳膜阻抗的耳模拟器。该耳模拟器包括声音进入平面和声音终止平面。多个空气空间通过相应的声道被声学地耦接至声音终止平面。多个空气空间中的至少一个空气空间位于声音终止平面的后面。
本耳模拟器或耳膜模拟器基本排他地模拟人群的平均声学耳膜阻抗而不是如现有技术的耳模拟器的模拟耳膜阻抗和耳道阻抗的结合的能力在便携式电声设备的大量测量和装配应用中非常有用。例如，本耳膜模拟器非常作为耳模拟器组件的一部分非常有用，该耳模拟器组件另外地包括可分开的或使用者可选择分开的耳道模拟器(其表现目标群体的耳模拟器组件一般人类耳道的已知的输入/传输阻抗或者表现特定个体的已知的输入/传输阻抗)。该特征使得能够构造准确地表现目标群体的平均耳道输入阻抗或特定个体的耳道输入阻抗的定制的耳模拟器组件，以准确的预估通过一件便携式电声通讯设备(例如，助听器、头戴式耳机、音乐播放器的入耳式耳机、电话电话等)所递送的在特定的实验人员上的扩音和耳膜声压。
至少一个空气空间的声道的声音入口被优选地布置在声音终止平面处或声音终止平面中。优选地，一个或多个另外的空气空间的声道的相应的声音入口同样地被布置在声音终止平面处或声音终止平面中。在一个实施方式中，多个空气空间的每个空气空间的声道的每个声音入口被布置在声音终止平面处或声音终止平面中。在声音终止平面中或声音终止平面处的一个或多个声音入口的布置提供了一个或多个空气空间与声音终止平面之间直接的声学耦接，这导致以下几种明显的优势，例如：
1)声道的声音入口不干扰所附接的耳道模拟器的几何形状，使得耳道模拟器和耳膜模拟器的相应的声学特性被分离(decouple)。这是有益的，因为人类耳道的声学特性比人类耳膜的声学阻抗变化更加显著；
2)声道位置几近模仿由人类耳膜上的中耳天生提供的人类耳膜上的自然的声学负载，使得在频率高于10kHz处，也可以适当地表现人类耳膜阻抗；
3)一个或多个空气空间及其相关联的声道和声音入口在耳模拟器中紧密地隔开提高了在高频处的耳模拟器的输入阻抗的准确性。
在优选的实施方式中，声音进入平面和声音终止平面基本一致。该实施方式提供了在声音终止平面前面具有基本为零的空腔体积的紧凑的耳模拟器几何形状。本耳模拟器的另一个实施方式包括布置在声音进入平面与声音终止平面之间的预定体积的正面空腔。在后一个实施方式中，通过将至少一个空气空间耦接至声音终止平面仍可提供非常小的空腔体积。优选地，正面空腔的预定体积小于250mm3，例如在2mm3与200mm3之间，甚至更优选地，在5mm3与50mm3之间，这使得正面空腔充分地小于711型耳模拟器的主室。在这样的一个实施方式中，正面空腔的高度可与通往一个或多个空气空间的一个或多个声道的高度相对应并且介于30μm与300μm之间，例如，50μm与200μm之间。在正面空腔的这些优选实施方式中，正面空间(frontal volume)如此之小以至于声音终止和声音进入平面几乎一致，这意味着在声音进入平面测量的耳模拟器的输入阻抗至少在频率高达20KHz处基本等于所期望的平均声学耳膜阻抗。优选地，正面空腔占有在50mm2与200mm2之间的横截面面积，例如，约80mm2。符合1/2英寸或1/4英尺的测量麦克风的隔膜形状，正面空腔可具有圆形轮廓或椭圆形或其他任何合适的轮廓。
如果耳膜模拟器包括以上所讨论的正面空腔，则多个空气空间的一个或多个声道的相应声音入口可被布置在声音进入平面与声音终止平面之间，即，直接被声学地耦接至正面空腔。
在另一个优选的实施方式中，耳模拟器包括位于声音终止平面的后面的第一空气空间，所述第一空气空间具有第一声道，第一声道具有布置在声音终止平面处或声音终止平面中的第一声音入口。此外，具有第二声道的第二空气空间具有布置在声音终止平面处或所述声音终止平面中的第二声音入口。优选地，第二空气空间被布置在声音终止平面的后面。第一空气空间的体积可介于0.4cm3与2cm3之间，例如，约0.8cm3。
耳膜模拟器的后一个实施方式优选地包括具有第三声道的第三空气空间，第三声道具有布置在声音终止平面处或声音终止平面中或者布置在正面空腔中的第三声音入口。该实施方式可另外地包括具有第四声道的第四空气空间，第四声道具有布置在声音终止平面处或声音终止平面中或者布置在正面空腔中的第四声音入口。根据这样一个具体的实施方式，第一和第二空气空间都位于声音终止平面的后面而第三和第四空气空间中的至少一个位于声音终止平面的前面。
在可替代实施方式中，第三和第四空气空间中的至少一个被布置在声音终止平面的后面。
第二和第三空气空间的每一个的体积优选地介于50mm3与1000mm3之间，例如，约300mm3。空气空间尺寸的范围由某些实际构造因素来设定以提供具有紧凑尺寸的耳模拟器并且允许通过已知的制造技术(例如，机械加工或浇铸)的耳模拟器的准确和可重复的机械结构。
耳模拟器被配置为在声音进入平面处提供如下的输入阻抗幅度：
在200Hz处，1.08*108Pa*s/m3+/-3dB；
在1kHz处，3.44*107Pa*s/m3+/-3dB；
在3kHz处，4.44*107Pa*s/m3+/-4dB；
在6kHz处，9.12*107Pa*s/m3+/-5dB；
在8kHz处，7.41*107Pa*s/m3+/-5dB；
在10kHz处，6.41*107Pa*s/m3+10dB/-5dB；
由于这些标称输入阻抗幅值紧密地对应于所测量的人群的耳朵的平均声学耳膜阻抗，因此耳膜模拟器的本实施方式可表现该平均耳膜阻抗。
优选地，与这些输入阻抗值相关联的公差值甚至更狭小，从而使本耳膜模拟器的更优选的实施方式被配置为在声音进入平面处提供如下的输入阻抗幅度：
在200Hz处，1.08*108Pa*s/m3+/-2dB；
在1kHz处，3.44*107Pa*s/m3+/-2dB；
在3kHz处，4.44*107Pa*s/m3+/-3dB；
在6kHz处，9.12*107Pa*s/m3+/-4dB；
在8kHz处，7.41*107Pa*s/m3+/-4dB；
在10kHz处，6.41*107Pa*s/m3+6dB/-4dB；
如以下参照图4、图5和图6进一步详细描述的，现有的耳模拟器(例如，上面所讨论的广泛的IEC 711型耳模拟器)在上述所提到的所有列出的测量频率的范围内不能获得等同的声学耳膜阻抗。某些现有的耳模拟器可能在一个或两个所列出的测量频率(例如，约800Hz和1kHz)处具有在所列出的本耳模拟器的输入阻抗范围内的等同的声学耳膜阻抗，但是在其他测量频率(例如，200Hz和4kHz)处不能提供所列出的输入阻抗值，如下进一步详细描述的。
本发明的另一方面涉及一种表现人类耳道的声学阻抗或多个人类耳道的平均声学阻抗的耳模拟器组件，其包括根据以上所述的任一实施方式的耳模拟器和可分开的耳道模拟器。可分开的耳道模拟器通过在耳模拟器与耳道模拟器之间的交叉平面处的管道终止表面可声学地和机械地连接至耳模拟器。可分开的耳道模拟器包括在管道声音进入平面和管道声音出口平面之间延伸的细长声道。与典型的人类耳道的几何形状一致，声道可基本是笔直的或弯曲的/弯折的。可分开的耳道模拟器是被优选地成形和定型为模拟个体的人类耳道或特定人群的一般人类耳道的结构。因此，在本耳模拟器组件的一个实施方式中，可分开的耳道模拟器的声学输入阻抗表现代表性人群的耳道的平均声学输入阻抗，而在另一个实施方式中，可分开的耳道模拟器的声学输入阻抗表现单个人耳的耳道的声学输入阻抗。
根据耳模拟器组件的有利的实施方式，可分开的耳道模拟器以导致耳模拟器的声音终止平面的成角度的方位的方式耦接至耳模拟器。该特性准确地反应了典型的人类耳膜在耳膜与耳道之间的交汇(intersection，交叉)处相对于附带的耳道的成角度的方位。该方位的准确性在削弱封闭的耳道内部的表面之间的声反射具有很大帮助。根据耳模拟器组件的该实施方式，在交叉平面处的可分开的耳道模拟器的管道终止表面相对于在管道终止表面处穿过细长声道的横向横截平面以在10与80度之间的角度(例如，在30和60度之间)倾斜。
本耳模拟器组件的另一个实施方式包括可连接至在可分开的耳道模拟器的管道输入平面处的入口表面的可分开的耳廓(pinna)或外耳模拟器。可分开的耳廓或外耳模拟器被配置或设计为模拟一般人类耳廓或特定人类耳廓的声学阻抗特征。本耳模拟器组件的该实施方式通过提供模拟人类的外听(outer hearing)系统的声学特性的完整的模拟器链具有很大帮助。技术人员将理解，本耳模拟器组件的该实施方式可被安装在合适的头部与躯干模拟器上，例如，由Brüel&Sound和Vibration Measurement A/S制造的头部与躯干模拟器4128型。
根据本发明的第三方面，提供了可分开的耳道模拟器，其包括在声音进入平面与声音出口平面之间延伸并具有延伸通过其的中心纵向轴的细长声道。
通过本耳膜模拟器的构造或设计实现的小尺寸使得真人耳道的平均声学输入阻抗的准确模拟能够相比已知的耳模拟器达到更高的频率。根据本发明的另一方面，如下面进一步详细说明的，本发明人已经开发了准确地测量和计算人类实验对象的声学耳道阻抗和耳膜阻抗的方法论和设备。所计算的声学耳膜阻抗使本发明人能够确定特定群体的平均声学耳膜阻抗并且开发合适的机械的和声学设计的耳模拟器新类型。本耳膜模拟器基于平均人类耳道特性与其实际设计结合的模拟能力允许对遍及从20Hz至20kHz的全部声频范围的宽带或高频激活的便携式通信设备的的声学特征的适当估计。
附图说明
以下将结合附图更详细地描述本发明的优选实施方式，其中：
图1是用于确定人类实验对象的个体耳膜阻抗的测量装置的示意图，
图2是根据本发明的第一实施方式的模拟人群耳朵的平均声学耳膜阻抗的耳模拟器的示意图，
图3是包括图2中描绘的耳模拟器、细长声道和可分开的耳廓模拟器的耳模拟器组件的示意图，
图4的A)和B)示出了所测量的IEC 711耦合器的输入阻抗以及所计算的对应的耳膜阻抗的曲线图，
图5的A)示出了成年个体的人类耳道的实验性测量的典型输入阻抗的曲线图，
图5的B)示出了25位个体的成人实验群体的所计算的平均耳膜阻抗的曲线图，
图6的A)是示出比较与所计算的IEC 711耦合器的耳膜阻抗相比的实验性测量的人类耳道的一般耳膜阻抗的曲线图；以及
图6的B)是示出比较与所计算的IEC 711耦合器的耳膜阻抗相比的实验性测量的人类耳道的平均耳膜阻抗的上限值和下限值的曲线图。
具体实施方式
人类实验对象的个体耳膜阻抗的该确定可基于大量不同的耳道扫描(scanning，观测)方法论。该方法论包括无接触扫描，例如，通过红外扫描和/或超声扫描提取人类耳道的个体几何形状。其他合适的无接触耳道扫描方法论包括实验对象的耳道的CT扫描或使用在MR扫描期间注入耳道的合适的造影剂对实验对象的耳道的MR扫描。然而，鉴于当前的技术状态，必须注意以获得准确的结果。耳道扫描方法论的另一组合包括已知的耳道印模(ear canal impression)技术的应用。该组可包括将蜡状物(wax)或类似液体的印模材料或者药剂(例如，Silicone(单个形式的Silicast)或)注入到实验对象的耳道内，其被硬化并且随后被收回。此后，硬化的个体的耳道印模可被扫描(例如通过红外扫描仪)以提取相关的耳道尺寸和几何特征。
图1是示意性地示出用于确定人类实验对象的个体的耳膜阻抗的测量装置1。个体定制的耳朵模具(earmold)10位于测试对象的耳道12中，而两个探测管分别连接至声源(发射器)13和麦克风(接收器)15。发射器6产生参考空间速度qin，并且通过接收器15经由其探测器连接测量在所定制的耳朵模具10前面的密闭的耳道空间14中的所伴随的或产生的压力pin。定制的耳朵模具10位于测试对象的耳道12中的合适的位置处。在测量过程期间，耳朵模具或耳塞10的顶端优选地位于测试对象的耳道12内部的10与20mm之间，例如15mm。
通过应用数字计算方法或算法，例如有限元法(FEM)，可以通过使用参考负载空腔的两个设置来校准声源13和接收器15组件以在高于20kHz的延伸的带宽中操作。通过声源13至接收器15传递函数(Hprobe)的先验知识，测试对象的耳道内部的声源13前面的参考平面5处(耳朵模具顶端位于此处)的跨过频率的声学输入阻抗现在可被计算为：
通过所确定的在声源13前面的参考平面5处的声学输入阻抗，可以通过应用数字计算方法或算法(例如有限元法(FEM))基于在参考平面5与耳膜16之间的测试对象的密闭的耳道空间14的个体的已知几何形状来计算在密闭的耳道空间14中的预定表面上的等效阻抗。具体地，在耳膜16处的声学阻抗Zdrum，即，声学耳膜阻抗。通过计算在特定群体的合适人类测试对象组的频率的个体耳膜阻抗，可确定所讨论的群体的耳朵的平均声学耳膜阻抗。
图2是根据本发明的第一实施方式的模拟成年测试对象群体的平均声学耳膜阻抗的示例性耳模拟器20或耳膜模拟器的示意性中心横截面图。耳模拟器20包括壳体21和用于安装具有位于耳模拟器20的声音终止平面23处的隔膜(diaphragm)(未示出)的测量麦克风30的空间。测量麦克风30可包括1/2英寸或1/4英寸的校准测量麦克风。小的正面空腔在声音终止平面23与声音进入平面25之间延伸。该正面空腔可具有基本上为圆柱形的形状以及在2mm3与200mm3之间的空气空间(air volume)，优选地，空气空间小于10mm3或小于5mm3。在一个实施方式中，正面空腔的高度基本对应于分别通向(lead to)第一和第二空气空间或空腔22和24的声道22a、24a的高度。优选地，该高度在30μm与300μm之间(例如，0μm与200μm之间)，这导致前室(front chamber)的空间极度低，使得声音终止和入口平面几乎一致。测量麦克风30的隔膜膜位于声音终止平面23上，并且如图3中进一步详细示出的，隔膜的方位可模拟人类耳膜(其在耳膜与耳道之间的交叉处相对于人类耳道倾斜)的典型布置。如下图3所描绘的，当耳模拟器20的声音进入平面25耦接至耳道模拟器或模拟个体的人类耳道或一般的人类耳道的结构时，该倾斜的方位允许本耳模拟器20在高频处以增加的准确度模拟人类耳朵的声学耳膜阻抗。声音进入平面25优选地具有圆形的或椭圆形的外周(具有与通常为约50mm2的一般人类耳膜的面积很相似的面积)。
除以上提及的正面空腔之外，耳模拟器20包括通过相应的声道被声学地直接耦接至声音终止平面23的四个空气空间或空腔22、24、26和28。四个空气空间或空腔22、24、26和28在测量麦克风30的两个面上被布置在耳模拟器的壳体21内部。技术人员将理解，该耳模拟器的其他实施方式可仅包括3个空气空间或多于四个的空气空间。第一空气空间或空腔22通过第一声音入口和第一声道22a(其形成在薄板型外部壳体表面27a的第一部分下面)来声学地耦接至声音终止平面23。第一声音入口布置在声音终止平面23处的邻近于麦克风隔膜的位置，从而将第一空气空间22直接耦接至声音终止平面23。第一空气空间22延伸通过声音终止平面23，第一空气空间22具有布置在声音终止平面23的前面的正面部分和放置在声音终止平面23后面的背面部分。第二空气空间24也被布置在声音终止平面23处并且通过第二声音入口和第二声道24a(其形成在薄板型外部壳体表面27b的第二部分下面)被声学地耦接至声音终止平面23。第二声音入口在邻近于麦克风隔膜的位置处被声学地耦接至声音终止平面23，虽然在相对于第一声音入口的其相对的一侧处。第一和第二空气空间22和24的每一个可分别具有在0.1cm3与0.8cm3之间的体积。
第三和第四空腔或空气空间26、28分别通过具有布置在声音终止平面23中的相应的声音入口26a、28a的相应的声道直接耦接至声音终止平面23。第三空腔26布置在声音终止平面23的后面，朝向壳体21的后侧与测量麦克风30平行地延伸。第三空腔26经由在一端具有声音入口26a的声道来耦接至声音终止平面23。第四空腔28类似地被布置在声音终止平面23的后面并且经由在一端具有声音入口28a的声道来耦接至声音终止平面23。第四空腔28也被布置在声音终止平面23的后面并且与测量麦克风30平行地朝向壳体21的后侧延伸。优选地，第三空腔26的体积在0.4与2cm3之间，而优选地，第四空腔28的体积介于0.05cm3与0.5cm3之间。
图3是包括图2中描绘的耳膜模拟器20、可分开的耳道模拟器32(成形为细长声道)和可分开的耳廓模拟器33的耳模拟器组件的示意图。可分开的耳道模拟器31包括在管道声音进入平面与管道终止表面处的管道声音出口平面之间延伸的细长声道。可分开的耳道模拟器31经由布置在管道终止表面处的并与耳膜模拟器的相应附接器件相配的合适的机械的附接器件可声学地和机械地耦接至耳膜模拟器20。可分开的耳道模拟器31被成形和定型为模拟个体的人类耳道或者例如代表之前描述的成人测试对象群体的一般人类耳道。耳模拟器组件35进一步包括模拟一般人类耳廓的声学阻抗特征或特定人类耳廓的声学阻抗特征的可分开的耳廓或外耳模拟器33。可分开的耳廓模拟器33通过之前讨论的耳膜模拟器20的管道声音进入平面(未示出)可声学地和机械地耦接至可分开的耳道模拟器32。因此，耳模拟器组件为准确声学模拟个体的低频和高频声学特性或模拟人类目标群体的低频和高频一般声学特性提供了高度通用的工具。
耳膜模拟器20进一步以声音进入平面(图1中的25)的倾斜方位来附接至可分开的耳道模拟器31，如先前所说明的，该倾斜的方位模拟典型的人类耳膜与耳道之间的方位。更特别地，耳膜模拟器20的声音进入平面被取向为平行于所描绘的交叉平面34(其与耳道模拟器31的管道声音出口平面基本一致)。如示出的，在交叉平面34处的管道终止表面相对于在管道终止表面处穿过细长声道31的横向横截平面36以约45度的角度倾斜。倾斜角度可根据耳膜模拟器20和可分开的耳道模拟器31的具体构造细节而改变，但是被优选地选择为在10与80度之间的值，例如，在30与60度之间。
图4的A)的上部曲线图401示出了在参考平面处所测量的标准的(IEC)711型耳模拟器或耦合器的相对于频率的声学输入阻抗的幅度。下部曲线图403示出了IEC 711型耳模拟器的相应“耳膜”声学阻抗的相应的所计算的幅度。
图5的A)的曲线图501示出了25位成人测试对象或个体中的单独一个的在参考平面(图1中的5)处的相对于频率的实验性测量的典型的耳输入阻抗幅度502。图5的B)的曲线图503示出了通过先前提到的FEM方法论从测量的平均耳输入阻抗幅度中计算的平均耳膜阻抗504的幅度。
平均耳膜阻抗计算得出以下阻抗幅度的中间(平均)值：
在50Hz处，3.53*108Pa*s/m3；
在200Hz处，1.08*108Pa*s/m3；
在1kHz处，3.44*107Pa*s/m3；
在3kHz处，4.44*107Pa*s/m3；
在6kHz处，9.12*107Pa*s/m3；
在8kHz处，7.41*107Pa*s/m3；
在10kHz处，6.41*107Pa*s/m3。
以下表1列出了包括在95％置信区间内的输入阻抗值的下限幅值和上限幅值的实验性测量的平均耳输入阻抗：
表1。
图6的A)是将先前讨论的在曲线504上描绘的所计算的平均耳膜阻抗的幅值与IEC711耦合器的所计算的耳膜阻抗曲线602的对比的曲线图601。显然，711型耳模拟器不能准确地模拟或表现成人测试群体的平均耳膜阻抗。遍及从约50Hz至约1000Hz的低频范围，耳膜阻抗的幅度总体过高，并且相反，在从约2kHz至8kHz的频率范围内，幅度过低。
图6的B)示出了将实验性测量的人类耳道的平均耳膜阻抗的上限阻抗605和下限阻抗607与所计算的IEC 711耦合器的耳膜阻抗602相比的比较曲线的曲线图。显然，711型耳模拟器的耳膜阻抗的幅度在50Hz与10kHz之间的几个频带中甚至落在这些上限阻抗和下限阻抗之外。
Claims (26)
1.一种表现人群的耳朵的平均声学耳膜阻抗的耳模拟器，包括：
-声音进入平面和声音终止平面，
-多个空气空间，通过相应的声道被声学地耦接至所述声音终止平面，
-所述多个空气空间中的至少一个空气空间位于所述声音终止平面的后面。
2.根据权利要求1所述的耳模拟器，其中，所述声音进入平面和所述声音终止平面基本一致。
3.根据权利要求1所述的耳模拟器，其中，所述多个空气空间包括布置在所述声音进入平面与所述声音终止平面之间的预定体积的正面空腔。
4.根据权利要求3所述的耳模拟器，其中，所述正面空腔的所述预定体积小于200mm3。
5.根据权利要求3或4所述的耳模拟器，包括：
-位于所述声音终止平面的后面的第一空气空间，所述第一空气空间具有第一声道，所述第一声道具有布置在所述声音终止平面处或所述声音终止平面中的第一声音入口；
-具有第二声道的第二空气空间，所述第二声道包括布置在所述声音终止平面处或所述声音终止平面中的第二声音入口。
6.根据权利要求5所述的耳模拟器，其中，所述第二空气空间布置在所述声音终止平面的后面。
7.根据权利要求5所述的耳模拟器，其中，所述第一空气空间的体积介于0.4cm3与2cm3之间。
8.根据权利要求5所述的耳模拟器，包括：
-具有第三声道的第三空气空间，所述第三声道具有布置在所述声音终止平面处或所述声音终止平面中或者布置在所述正面空腔中的第三声音入口。
9.根据权利要求8所述的耳模拟器，包括：
-具有第四声道的第四空气空间，所述第四声道具有布置在所述声音终止平面处或所述声音终止平面中或者布置在所述正面空腔中的第四声音入口。
10.根据权利要求8所述的耳模拟器，其中，每个所述第二空气空间和所述第三空气空间具有在50mm3与1000mm3之间的体积。
11.根据权利要求9所述的耳模拟器，其中，所述第三空气空间和所述第四空气空间中的至少一个被布置在所述声音终止平面的后面。
12.根据权利要求1至4以及6至11中任一项所述的耳模拟器，被配置为在所述声音进入平面处提供如下的输入阻抗幅度：
在200Hz处，1.08*108Pa*s/m3+/-3dB；
在1kHz处，3.44*107Pa*s/m3+/-3dB；
在3kHz处，4.44*107Pa*s/m3+/-4dB；
在6kHz处，9.12*107Pa*s/m3+/-5dB；
在8kHz处，7.41*107Pa*s/m3+/-5dB；
在10kHz处，6.41*107Pa*s/m3+10dB/-5dB。
13.根据权利要求10所述的耳模拟器，被配置为在所述声音进入平面处提供如下的输入阻抗幅度：
在200Hz处，1.08*108Pa*s/m3+/-2dB；
在1kHz处，3.44*107Pa*s/m3+/-2dB；
在3kHz处，4.44*107Pa*s/m3+/-3dB；
在6kHz处，9.12*107Pa*s/m3+/-4dB；
在8kHz处，7.41*107Pa*s/m3+/-4dB；
在10kHz处，6.41*107Pa*s/m3+6dB/-4dB。
14.根据权利要求6至11中任一项所述的耳模拟器，其中，所述声音进入平面具有在50与200mm2之间的横截面面积。
15.根据权利要求4所述的耳模拟器，其中，所述正面空腔的所述预定体积在2mm3与200mm3之间。
16.根据权利要求4所述的耳模拟器，其中，所述正面空腔的所述预定体积在5mm3和50mm3之间。
17.根据权利要求7所述的耳模拟器，其中，所述第一空气空间的体积为0.8cm3。
18.根据权利要求10所述的耳模拟器，其中，每个所述第二空气空间和所述第三空气空间具有300mm3的体积。
19.根据权利要求14所述的耳模拟器，其中，所述声音进入平面具有80mm2的横截面面积。
20.一种表现人类耳道的声学阻抗或多个人类耳道的平均声学阻抗的耳模拟器组件，包括：
-根据上述权利要求1至19中任一项所述的耳模拟器，
-可分开的耳道模拟器，通过在所述耳模拟器与所述耳道模拟器之间的交叉平面处的管道终止表面可声学地和机械地连接至所述耳模拟器，
-所述可分开的耳道模拟器包括在管道声音进入平面与所述管道声音出口平面之间延伸的细长声道。
21.根据权利要求20所述的耳模拟器组件，其中，所述可分开的耳道模拟器的声学输入阻抗表现人群的耳道的平均声学输入阻抗。
22.根据权利要求20所述的耳模拟器组件，其中，所述可分开的耳道模拟器的声学输入阻抗表现单个人耳的耳道的声学输入阻抗。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的耳模拟器组件，其中，在所述交叉平面处的所述可分开的耳道模拟器的所述管道终止表面相对于在所述管道终止表面处穿过所述细长声道的横向横截平面以在10度与80度之间的角度倾斜。
24.根据权利要求23所述的耳模拟器组件，进一步包括可连接至在所述可分开的耳道模拟器的管道输入平面处的入口表面的可分开的耳廓或外耳模拟器，
-所述可分开的耳廓或外耳模拟器，模拟一般人类耳廓的声学阻抗特征或特定人类耳廓的声学阻抗特征。
25.根据权利要求23所述的耳模拟器组件，其中，在所述交叉平面处的所述可分开的耳道模拟器的所述管道终止表面相对于在所述管道终止表面处穿过所述细长声道的横向横截平面以在30度与60度之间的角度倾斜。
26.一种可分开的耳道模拟器，包括：
-细长声道，在声音进入平面与声音出口平面之间延伸并且具有延伸通过其的中心纵向轴；
-机械附接器件，布置在所述声音出口平面的管道终止表面处并与根据权利要求1所述的耳模拟器的相应附接器件相配。
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