CN115629131A - 一种入耳式护听器隔声量测量方法 - Google Patents

一种入耳式护听器隔声量测量方法 Download PDF

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张国英
王坤
谢连科
臧玉魏
尹建光
刘颖琳
胥婷
陈超
张兆波
马俊杰
李方伟
陈曼
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Abstract

本发明涉及一种入耳式护听器隔声量测量方法，包括以下步骤：校准测量所需的测试传声器和入耳传声器后，将其安装到待测试的入耳式护听器中并连接测量系统，通过测量系统控制入耳式护听器插入至测试人员的耳道内；在测试空间内，利用声源发出噪声，通过测量系统基于测试传声器和入耳传声器，分别获得入耳式护听器外界和内部的声压级I和声压级II，经频谱分析得到待测试入耳式护听器的隔声量＝声压级II‑声压级I；其中，校准入耳传声器，具体为：分别获得测量系统中的声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，经拟合后得到校准值。

Description

一种入耳式护听器隔声量测量方法
技术领域
本发明涉及隔声测量技术领域，具体为一种入耳式护听器隔声量测量方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
入耳式护听器是能够减少听力损害的防护装备，在一些高噪声作业场所需要作业人员佩戴，针对入耳式护听器的隔声效果，现有技术以主观感受为测试依据，由于采用不同个体(人)参加试验，不同受试者之间的个体差异，得出的隔音感觉不同，只能近似评估防噪入耳式护听器的隔音效果，不能准确获得不同入耳式护听器的隔声量或隔音效果。
为了应对上述问题，现有技术中，通过声导管将两个传声器连接在入耳式护听器的内侧和外侧，在同一外界声源下，分别获得外界环境声源的数据和测试者耳道内的数据，两者的差为入耳式护听器的隔声量，此种方式虽然解决了传统方式中过于主观的问题，但由于其声导管的影响，检测声压的传声器获取的数据与真实数据之间存在误差，仍然难以可靠的反映入耳式护听器的声衰减效果。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种入耳式护听器隔声量测量方法，分别获得声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，经公式化后得到针对测试传声器和入耳传声器的校准值，从而使后续的测试过程更加贴近真实环境，从而更加精确的得到入耳式护听器的隔声量，以反映其真实的声衰减效果。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一个方面提供一种入耳式护听器隔声量测量方法，包括：
校准测量所需的测试传声器和入耳传声器后，将其安装到待测试的入耳式护听器中并连接测量系统，通过测量系统控制入耳式护听器插入至测试人员的耳道内；
在测试空间内，利用声源发出噪声，通过测量系统基于测试传声器和入耳传声器，分别获得入耳式护听器外界和内部的声压级I和声压级II，经频谱分析得到待测试入耳式护听器的隔声量＝声压级II-声压级I；
其中，校准入耳传声器，具体为：分别获得测量系统中的声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，利用下式拟合后得到校准值：
Figure BDA0003921148540000021
LA’为测量系统的声压级修正值，LA为测量系统获取的声压级测定值，n为倍频带数量，f(k)为倍频带中心频率，k为声导管校准系数，djt为接头的修正值，des为打孔耳塞的修正值。
分别获得测量系统中的声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，包括：
在同一实验条件下，利用不同频率的声源分别获得与声源对应的声压级Lf(k)1，和与声源经声导管传递后的声压级Lf(k)2，计算在不同频段下的校准系数k＝Lf(k)2/Lf(k)1，根据测量系统实际使用的声导管选择对应的校准系数；
接头连接在声导管和传声器之间，利用两个传声器，一个连接接头另一个不连接接头，在同一测试场景中基于同一声源分别获得两个传声器的数据，取二者的差值为接头的修正值；
在同一测试场景中基于同一声源利用人工头模拟器分别佩戴完整耳塞和打孔耳塞，得到完整耳塞和打孔耳塞声音数据之间的差值作为耳塞的修正值。
测量系统包括用于与入耳式护听器连接的声导管，声导管与隔声套筒的开口端密封连接，声导管远离隔声套筒的一端设有入耳传声器，隔声套筒内部设有测试传声器，入耳传声器和测试传声器分别与频谱分析仪连接。
待测试的入耳式护听器为软橡胶或软塑料制成的耳塞，耳塞经打孔后插入声导管形成与测量系统的连接。
声源包括AHAI2034声源、AHAI2043功放和信号发生器，信号发生器控制AHAI2043功放和AHAI2034声源发声，以发出各类噪声提供声场。
测试传声器和入耳传声器均为AHAI14615E传声器。
通过测量系统测量耳道内的声压级I时，测试人员在测试空间内的不同位置进行多次测试。
测试空间为消声室或半消声室，气压为65kPa～108kPa，测试空间的气温为-10℃～50℃，测试空间的相对湿度为：25％～90％。
与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
1、分别获得声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，经公式化后得到针对传声器的校准值，从而使后续的测试过程更加贴近真实环境，更加精确的得到入耳式护听器的隔声量，以反映其真实的声衰减效果。
2、能够精确的获得在不同噪声频率不同款式的入耳式护听器的隔声量，测试中考虑了测试装置(系统)中声导管的结构型式、接头的连接方式以及入耳式护听器的耳塞型式带来的误差，预先对测量系统中的声导管、接头和打孔所需的耳塞进行校准，从而更加贴近真实的声衰减效果。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明一个或多个实施例提供的入耳式护听器隔声量测量流程图；
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术中所描述的，现有技术采取声导管携带两个传声器的方式，虽然解决了传统方式中过于主观的问题，但由于其声导管的影响，检测声压的传声器获取的数据与真实数据之间存在误差，仍然难以可靠的反映入耳式护听器的声衰减效果。
因此，以下实施例给出了一种入耳式护听器隔声量测量方法，在耳式护听器佩带到测试人员耳部之前，利用人工头模拟器分别获得声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，经公式化后得到针对测试传声器和入耳传声器的校准值，从而使后续的测试过程更加贴近真实环境，从而更加精确的得到入耳式护听器的隔声量，以反映其真实的声衰减效果。
实施例一：
一种入耳式护听器隔声量测量方法，包括以下步骤：
测试传声器和入耳传声器校准；
测试传声器和入耳传声器安装到待测试的入耳式护听器上；
测试传声器连接测量系统，测试人员佩带安装了入耳传声器的入耳式护听器；
在测试空间内，利用声源发出噪声；
利用测试传声器和入耳传声器，分别获得入耳式护听器外界和内部的声压级I和声压级II；
频谱分析声压级I和声压级II，得到待测试入耳式护听器的隔声量＝声压级II-声压级I。
具体的：
a.将需要测试的入耳式护听器安装在测量系统上，测量系统佩戴在测试人员的耳朵上，通过测量系统连同入耳式护听器插入至测试人员的耳道内；测量系统包括：声导管、隔音套筒、入耳传声器、测试传声器和挂耳支架；测试传声器和入耳传声器采用相同的传声器，优选为1/4”测试传声器；测量系统的具体结构为现有技术CN113418686中的“隔声量测量系统”。
b.在测试空间内，声源包括AHAI2034声源、AHAI2043功放和信号发生器，信号发生器控制AHAI2043功放和AHAI2034声源发声，以发出各类噪声提供声场。利用声源发出噪声，通过测量系统中的入耳传声器获取耳道内的声压级L内，通过位于耳外的测试传声器获取耳道外的声压级L外；测试传声器可以为AHAI14615E传声器。将声源分别放置在测试人员上下、左右和前后的六个方向，并通过测量系统和测试传声器分别进行六次测量，得到平均值声压级L内和平均值声压级L外。
步骤b中，本实施例控制声源发出粉红噪声。
步骤b中，本实施例的声源发出的粉红噪声的噪声频率在100～10000Hz之间。
步骤b中，本实施例的声源与测量系统和测试传声器之间的距离为1米，且测量系统和本实施例传声器并列放置。
步骤b中，测试空间内的混响时间对于每个测试信号的混响时间不超过1.6秒。
步骤b中，通过测量系统测量耳道内的声压级I时，测试人员在测试空间内的不同位置进行多次测试。
步骤b中，测试空间为消声室或半消声室。
步骤b中，测试空间的气压为65kPa～108kPa，测试空间的气温为-10℃～50℃，测试空间的相对湿度为：25％～90％。
需要测试的入耳式护听器为软橡胶或软塑料制成的耳塞。
测量系统连同入耳式护听器插入至测试人员的耳道内之前，经过校准。
c.通过频谱分析仪对测量系统获得的耳道内声压级L内和耳道外的声压级L外进行频谱分析，声压级L外-声压级L内＝隔音量。频谱分析仪为AHAI2001-1多通道分析仪，AHAI2001-1多通道分析仪与AHAI14615E传声器和测量系统之间通过BNC-SMB延伸线连接。频谱分析仪电连接AWA8522型5V外接电源，并通过双向USB线连接电脑。
实验场地条件要求与现有技术CN113418686中的一致。
本实施例中的测试对象为3M 1100橘色入耳式护听器，表1展示的数据是利用人工头模拟器(一种测试仪器)，使用1/2"传声器测试带导声管的入耳式护听器的隔声量数据。
表1 3M 1100橘色入耳式护听器人工耳隔声量测试结果
Figure BDA0003921148540000071
Figure BDA0003921148540000081
表2展示的数据为对照组，测试人员在耳部佩带连接入耳传声器的完整耳塞(测试耳塞)，用1/2"传声器测试不放入耳式护听器的测量数据。
表2隔声量测试结果
Figure BDA0003921148540000082
Figure BDA0003921148540000091
表3以3M 1100橘色入耳式护听器为测试对象，将测量系统连同入耳式护听器佩带至测试人员的耳部得到平均隔声量和表1中人工头模拟器得到的数据进行对比。
表3入耳式护听器测量系统与人工头模拟器上测试结果比较
Figure BDA0003921148540000092
Figure BDA0003921148540000101
表4以3M 1100橘色入耳式护听器为测试对象，对比人工耳无入耳式护听器对照声压级，人工头上佩戴完整耳塞接收到的声压级，人工头上佩戴打孔且带声导管的耳塞接收到的声压级和完整耳塞与打孔带声导管的耳塞声压级差值。
表4对比分析数据
Figure BDA0003921148540000111
根据试验数据，打孔耳塞放置声导管会影响耳塞隔声量的测试结果，对于耳塞真实的插入损失需要校正，因此本实施的测量系统连同入耳式护听器插入至测试人员的耳道内之前经过校准。
以现有技术CN113418686中的“隔声量测量系统”为例，分别对声导管、接头和打孔耳塞进行修正，利用修正值处理作为最终结果的校准值。
1声导管的校准。声导管的长度会影响插入损失的检测。声导管越长，其隔声量也大，在计算最终结果时需要剔除声导管的影响。在消音室用标准声级检测不同长度声导管的隔音系数。因圣诞树型耳塞和子弹头耳塞形状不同，声导管所用长度不同，其隔声量不同。
得到校准系数的具体过程为：
步骤1：在混响室分别发射20Hz～100Hz、125Hz～250Hz、315Hz～500Hz、630Hz～1000Hz、1250Hz～2000Hz、2500Hz～5000Hz、6300Hz～1000Hz不同频段的声音，利用人工头模拟器分别检测接收到到声压级Lf(k)1。
步骤2：在混响室分别发射20Hz～100Hz、125Hz～250Hz、315Hz～500Hz、630Hz～1000Hz、1250Hz～2000Hz、2500Hz～5000Hz、6300Hz～1000Hz不同频段的声音，利用人工头模拟器分别检测通过声导管接收到的声压级Lf(k)2。
步骤3：计算在不同频段下的校准系数k＝Lf(k)2/Lf(k)1。
本实施例以圣诞树型耳塞和子弹头型耳塞为例，给出不同形状的耳塞校准系数如表4所示：
表4子弹头型耳塞和圣诞树型耳塞的校准系数
Figure BDA0003921148540000121
Figure BDA0003921148540000131
接头的影响。接头为圆形，用于连接声导管和传声器。自身会影响传声器接收信号。检测的两个传声器，一个连接接头，一个不连接接头，取二者的差值为修正值djt。如表5所示：
表5接头的差值(修正值)数据
Figure BDA0003921148540000132
打孔耳塞。测量系统使用的耳塞需要打孔，打孔后的耳塞插入损失的误差需要避免。使用人工头躯干模拟器(一种测试仪器)，在同一测试场景中使用同一声源利用仿真耳分别佩戴完整耳塞和打孔耳塞，利用两者之间的差值作为修正值。如表6所示：
表6打孔耳塞的差值(修正值)数据
Figure BDA0003921148540000141
分别对声导管、接头和打孔耳塞修正后，利用下式计算得到最终的校准值：
Figure BDA0003921148540000142
LA’为通过测量系统测试的接受到的声压级修正值，LA为通过测量系统测试的接受到的声压级测定值，n为倍频带数量，f(k)为倍频带中心频率，k为声导管校准系数，djt为接头的修正值，des为打孔耳塞的修正值。
本实施例中，通过测量系统测试的接受到的声压级为入耳传声器获取的数据，其修正值LA’也是针对入耳传声器的校准，测试传声器的校准为现有技术，以泡棉子弹头耳塞为例，其校准值数据如表7所示：
表7校准值数据
Figure BDA0003921148540000151
上述方法能够精确的获得在不同噪声频率不同款式的入耳式护听器的隔声量，测试中考虑了测试装置(系统)中带来的误差，预先对测量系统中的声导管、接头和打孔所需的耳塞进行校准，从而更加贴近真实环境。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：包括以下步骤：
校准测量所需的测试传声器和入耳传声器后，将其安装到待测试的入耳式护听器中并连接测量系统，通过测量系统控制入耳式护听器插入至测试人员的耳道内；
在测试空间内，利用声源发出噪声，通过测量系统基于测试传声器和入耳传声器，分别获得入耳式护听器外界和内部的声压级I和声压级II，经频谱分析得到待测试入耳式护听器的隔声量＝声压级II-声压级I；
其中，校准入耳传声器，具体为：分别获得测量系统中的声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，利用下式拟合后得到校准值：
Figure FDA0003921148530000011
LA’为测量系统的声压级修正值，LA为测量系统获取的声压级测定值，n为倍频带数量，f(k)为倍频带中心频率，k为声导管校准系数，djt为接头的修正值，des为打孔耳塞的修正值。
2.如权利要求1所述的一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：分别获得测量系统中的声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，包括：
在同一实验条件下，利用不同频率的声源分别获得与声源对应的声压级Lf(k)1，和与声源经声导管传递后的声压级Lf(k)2，计算在不同频段下的校准系数k＝Lf(k)2/Lf(k)1，根据测量系统实际使用的声导管选择对应的校准系数。
3.如权利要求1所述的一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：分别获得测量系统中的声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，还包括：
接头连接在声导管和传声器之间，利用两个传声器，一个连接接头另一个不连接接头，在同一测试场景中基于同一声源分别获得两个传声器的数据，取二者的差值为接头的修正值。
4.如权利要求1所述的一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：分别获得测量系统中的声导管、接头和打孔耳塞处的修正值，还包括：
在同一测试场景中基于同一声源利用人工头模拟器分别佩戴完整耳塞和打孔耳塞，得到完整耳塞和打孔耳塞声音数据之间的差值作为耳塞的修正值。
5.如权利要求1所述的一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：所述测量系统包括用于与入耳式护听器连接的声导管，声导管与隔声套筒的开口端密封连接，声导管远离隔声套筒的一端设有入耳传声器，隔声套筒内部设有测试传声器，入耳传声器和测试传声器分别与频谱分析仪连接。
6.如权利要求1所述的一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：待测试的入耳式护听器为软橡胶或软塑料制成的耳塞，耳塞经打孔后插入声导管形成与测量系统的连接。
7.如权利要求1所述的一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：所述声源包括AHAI2034声源、AHAI2043功放和信号发生器，信号发生器控制AHAI2043功放和AHAI2034声源发声，以发出各类噪声提供声场。
8.如权利要求1所述的一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：所述测试传声器和入耳传声器均为AHAI14615E传声器。
9.如权利要求1所述的一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：通过测量系统测量耳道内的声压级I时，测试人员在测试空间内的不同位置进行多次测试。
10.如权利要求1所述的一种入耳式护听器隔声量测量方法，其特征在于：测试空间为消声室或半消声室，气压为65kPa～108kPa，测试空间的气温为-10℃～50℃，测试空间的相对湿度为：25％～90％。
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