June 28, 2022

[專業涵養]ANSI S3.22 檢核助聽器頻率響應曲線

檢核助聽器電聲性能規格時,要如何確認助聽器的頻率響應曲線是否符合額定規格?本文以實際的例子,簡要說明 ANSI S3.22 標準中的檢核方法。

⒈確認規格文件。助聽器原廠文件通常同時列出一大堆不同的機型規格,除了助聽器本身的型號之外,也要注意接收器(喇叭元件)或搭配不同元件(例如:纖細聲管、開放式耳塞……等)是否需要對照不同的額定規格。在同一組規格資料裡,也可能同時列出許多曲線圖型,例如增益曲線、電感(T 線圈)響應曲線等,此處要用到的是助聽器電聲頻率響應曲線,看起來可能如下圖:
助聽器額定電聲規格圖型示例,圖中兩條曲線分別為綠色的 Full-on-gain 及灰色的 Basic Frequency Response
上圖示例有兩條曲線,其中只有以灰色標示著「Basic Frequency Response (Input 60 dBSPL)」那條才能用於檢核頻率響應。請注意規格文件明確標出這是以 60 dB SPL 音量輸入所量測到的頻率響應曲線;橫座標各點位置非等距,可以看出是以對數尺度標示頻率,從 100~10,000 Hz,縱座標則是從 80~130 dB SPL 範圍。

⒉區分高、低頻段。ANSI S3.22 把頻率響應曲線分成高頻頻段、低頻頻段兩部分,容許範圍不同,分界頻率為 2,000 Hz,所以我們可以把規格文件中的頻率響應圖型,如下(用紫色線條)切成高、低頻段:
在助聽器額定電聲規格圖型上,以紫色線條標記在 2,000 Hz,將整個圖型分成左、右兩邊,分別表示頻率響應的低頻部分及高頻部分

⒊判斷低頻頻段頻率響應容許範圍。將頻率響應曲線在 2,000 Hz 以下的部份,分別往 +4 dB 及 -4 dB 的方向平移,也就是往圖型的上方及下方平移,移動距離為 4 dB(圖中縱座標軸的相鄰刻度間為 10 dB):
2,000 Hz 以下頻率範圍的響應曲線的 ±4 dB 容許範圍
分別往上及往下平移的兩條曲線之間,就是低頻頻段的頻率響應容許範圍。

⒋判斷高頻頻段頻率響應容許範圍。將頻率響應曲線在 2,000 Hz 以上的部份,分別往 +6 dB 及 -6 dB 的方向平移,也就是往圖型的上方及下方平移,移動距離為 6 dB(圖中縱座標軸的相鄰刻度間為 10 dB):
承前圖,再多標出 2,000 Hz 以上頻率範圍的響應曲線的 ±6 dB 容許範圍
分別往上及往下平移的兩條曲線之間,就是高頻頻段的頻率響應容許範圍;與前一步驟操作的結果合起來,就是整個頻率響應的容許範圍。

⒌判斷檢核頻率範圍。接著要從助聽器的電聲性能測量報告中,找到受測助聽器的頻率範圍,通常寫成 F1F2,其中 F1 是頻率範圍的低端,F2 是頻率範圍的高端,例如下圖:
F1< 200 Hz F2=6313 Hz
上例的 F1 標示為「< 200 Hz」,F2 標示為「=6313 Hz」,這組資訊影響著頻率響應曲線的檢核範圍。在 ANSI S3.22 中,低頻頻段的檢核範圍下限是 1.25×F1 或 200 Hz,取兩者較大的那一個;高頻頻段的檢核範圍上限是 0.8×F2 或 4,000 Hz,取兩者較小的那一個。

在本例中,只知道 F1 小於 200 Hz,不知道確切多少,取 200×1.25=250,所以低頻頻段要檢核 250~2,000 Hz 範圍;F2 等於 6,313 Hz,6,313×0.8=5,050.4>4,000,所以高頻頻段要檢核 2,000~4,000 Hz 範圍,如下圖所示:
承前圖,以深灰色圖塊蓋掉超出檢核頻率範圍(250 Hz 以下、4,000 Hz 以上)的圖型部分

⒍確認測量報告圖型。接著來看助聽器的電聲性能測量報告,完整的報告可能有不只一組曲線圖型,同樣找到包含助聽器頻率響應的那一張,如下:
助聽器電聲規格測量報告圖型示例,圖中兩條曲線分別標示 O(OSPL90)及 R(RESP60)
這個實例中,橫座標雖然座標點等距,但從標示的數值可以判斷出它仍然是以對數尺度標示大約從 250~8,000 Hz 範圍;縱座標從 50~130 dB SPL,每一格為 5 dB。圖中兩條曲線分別標示「O」及「R」,從底端的圖例可以明白分別代表 OSPL90RESP60,其中 RESP60 就是指 60 dB SPL 輸入所量測得的響應(response),與額定規格的頻率響應曲線可比較。

⒎檢核頻率響應。利用測量報告及額定規格文件中的座標軸為依據,可以藉由圖型拉縮的操作方式,把兩張圖型的座標軸對齊,然後把圖型疊合:
承前圖,疊上電聲規格測量報告中的 RESP60 曲線
這個例子的結果呈現在低頻頻段部分,測量報告的 RESP60 曲線完全落入額定規格的頻率響應容許範圍內;在高頻頻段部分,雖然 RESP60 曲線在 3,000 Hz 附近似乎偏離額定規格稍微多了點,但仍然處於容許範圍內。因此這個例子的檢核結果是:助聽器的頻率響應曲線符合 ANSI S3.22 標準。

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由 KUAN-CHIA 發表於 August 1, 2022 07:02 PM
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