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| 北京助听器紫竹院专业验配官网—斯达克 | 瑞声达 | 拉贝骨导助听器 | 助听器价格 2011-01-30 19:48:49 作者:
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感应线圈系统是怎么工作的？ 感应线圈系统
感应线圈系统（Induction Loop Systems,IL）又叫闭路电磁感应集体助听系统，它是最早使用的一种集体助听系统。此种助听系统由主控台（包括放大、调频部件）及预先安置在教室、家庭等室内场所的环状感应线圈、个体助听器（带T档）组成。可以传输外接有线话筒或调频无线话筒的言语信号，也可以传输收录机、电子琴、电视机的音频信号。如图11-1。
一、感应线圈系统的原理
由电磁学原理我们知道，长直导线有电流通过，其周围就会有磁力线产生。根据右手定则磁力线的方向，形状如图11-2所示。
磁力线为同一平面同心圆且垂直导线。磁力线从圆心向外由密到疏，磁场由强变弱。如果导线通过的电流是固定不变的，即直流电流，则产生的磁场也是恒定的。而当一个闭合回路中的电流发生变化时，随着电流的变化，电流产生的磁场也在变化。如果导线通过语音电流，则产生的磁场也随语音的变化而变化。这种变化的磁场将在它附近的其他回路中产生感应电流。如果把一个线圈回路放置在磁场中，磁力线通过线圈回路时，线圈回路有电流产生。如磁场是由语音信号所产生，那么在此磁场中线圈感应的电流则是语音电流。电场转变磁场，磁场转变电场的过程。是电磁感应基本原理的实际应用。由此我们知道，磁感应线圈助听系统信号发送与接收的过程是，将放大的音频信号电流，通过长直导线形成随音频变化的交变磁场，由接受耳机中的线圈感应出微弱音频电流，经放大后，耳机又将其恢复成语音信号。
来自录音机、收音机、电视机或教师的声音经麦克风、放大器、调频部件以交流电的形式直接传递到线圈内，电流在线圈周围产生了一个电磁场，这种带有声音信号的电磁波可以在空间传播并为助听器上的拾音线圈（telecoil）所接收。在拾音线圈里电磁波又转换为音频电流，电流再经过助听器的放大处理，还原成声音信号。即：声音输入-放大-感应线圈电流-环绕线圈的电磁场-拾音线圈感应电流-声音输出。如图11-3。
这样一来，听障者可充分利用助听器的T档，（拾音线圈，telecoil），在进入预先铺设有线圈的室内时，通过电磁感应原理，接收到清洗的声音，而不受距离和人数的限制。在绝大多数耳背式及一部分耳内式助听器中，都装配有感应线圈，即助听器上的T档（拾音线圈telecoil）。当助听器的输入选择开关置于T档，该线圈就可以拾取周围的电磁信号并把它转换成电信号进行放大。这一设计的本意是帮助患者更好地接听电话，感应线圈从电话听筒的电磁式耳机中拾取电磁信号，而不需由电话听筒中的耳机把电信号转换成声信号，再由助听器的麦克风将其转换成电信号，省去这样两个多余的中间步骤，有助于提高信噪比，但现在的电话机的磁场比较弱，用T档听电话会觉得声音很微弱，需在听筒上配备其他一些专用器件将磁场信号放大。而环路感应线圈的磁场信号较强，可铺设在一些专用场所，如在某些影戏院、礼堂、会议室、教室、教堂内，声音以电磁信号方式散布于环路之内，使听障者可以清晰地听到声音。
二、感应线圈系统的构造
（一）磁场的均匀和方向
直线电流的磁场是从产生磁场的电流朝外扩展的，磁场的方向（也就是磁力线的方向）是环绕着电流的一些闭合曲线。磁力线和由此产生的磁通量（可以被看做磁力的流动），是一些位于垂直于电流的平面上的同心圆，是围绕产生它们的电流呈环形流动的。靠近电流的地方磁场较强，离电流远的地方，磁力和磁流就越弱。磁力线方向与电流方向的关系可以用右手螺旋法则来判定。将右手握住导线，拇指伸直，如果拇指代表电流方向，弯曲的手指代表磁场环绕方向。
当线圈安装在地板上，而助听器佩戴者是坐着或站着时，在回路中，在头部高度的磁力线一水平为主。这样，在头部高度，磁场的垂直部分就有一个近乎持续的量几乎覆盖整个房间。刚进入回路处是个例外，那里，除了垂直部分很弱外，整个磁场都较强。以上特性很重要，因为助听器中的接受线圈的安装是垂直的，它仅能给拾取磁场的垂直部分。
这里已经讨论了沿着回路一个方向的电流，然而声音是音频信号，相对应于原始声波中的正压和负压，方向每秒会倒转许多次。因此，循环的磁场每秒也会倒转许多次。事实上，根据电磁场理论，正是持续改变的磁流使拾音线圈感知，产生一个音频电流（地球的磁场不会影响线圈，正是因为地球磁场有持续的力量和方向）。
（二）磁场的强度
在近房间中心的磁场强度与回路中电流的大小和回路数直接成正比，与回路的直径成反比例。国际标准（IEC118-，BS7594）指出：一个磁场的长期平均输出功率值应为100mA/m（指每米毫安培）。不得低于 70mA/m或高于140mA/m。该值是在回路内，距离地板1.2米时测得的磁场垂直面上的强度。允许在言语中出现达到400mA/m的强度峰值。频率范围应当覆盖100Hz-5kHz。
在回路中心的直径有a 米，有n周围绕的回路其磁场强度可以用下列公式计算：
H=nI/a
H是磁场的强度，用每米毫安培表示。I是电流值的均方根，用安培表示。对一个正方形的回路，大小用a米表示，其磁场强度要比计算的少10%，如果磁场的长期平均输出功率强度要达到100mA/m，则回路输出的值至少要在400 mA/m（最好560mA/m），这样可以避免在更大强度的言语声音中产生过多的削峰。
根据电磁原理我们可以看到，感应回路线圈并不是在建筑中产生磁场的唯一的一条电线，所有建筑中的电线都会产生磁场，因此，助听器不仅能收到语言信号，也可以接收到其他磁场信号，如500Hz的电源电压信号等。在布线的时候要充分考虑到干扰源的问题。如果音频磁场太弱，信噪比就不够大。提高信号发射功率，可以抑制干扰。在一些体积较小的助听器中（其线圈亦小），电感线圈的敏感性要通过使用单独的前置放大线圈获得。当然，对于弱的磁场，使用者也可以通过增加音量来弥补。但是这样不太方便，尤其是需要经常切换麦克风档和电感档时。此时，这需要助听器有足够的音量保留，同时在获得足够的增益说不会引起啸叫。在电感位置，如果增益太大，也会引起啸叫。就像声波从授话器漏回麦克风会引起反馈一样，磁场引起的啸叫也是从授话器漏回到电感线圈引起的。
（三）感应线圈回路的频率响应
助听器通过麦克风接收到频率响应与通过感应线圈得到的频率响应之间存在着匹配的问题，助听器的响度通常都通过仔细的调整，以适合佩戴者。假设助听器在声音输入是70dBSPL时和磁场强度是100mA/ms时的输出功率是一样的话，助听器佩戴者就可以方便地从麦克风档切换到电感档，而无需改变音量。然而感应线圈回路和助听器电感系统的频响有时人不能令人满意，但回路响应和助听器电感响应结合时产生的声音，不能与原来的声音响应区别太大，只有一个例外，即500Hz以下频率声音的减弱，在某些情况下对某些人可能是有利的，因为这个频率范围是磁场干扰最容易发生的。但这也是对重度听力损失的人很重要的频率范围。好在多记忆助听器可以分开调整麦克风和电感的响应，这样就可以为使用者选择最好的电磁响应，有些助听器甚至允许使用者需要时选择低频衰减，像在有很多磁力干扰的房间（如荧光灯、有调光器的灯运行时。）
使用者之所以感觉在电感档和麦克风档有不同的响应，原因有两个：
（1）回路对高频声音产生的磁信号要比低频声音时弱。
（2）助听器本身。助听器内的感应线圈，其固有产生电压随频率升高而升高。助听器设计者可以通过把电感与助听器的放大器相连，对此进行部分的或全面的补偿。电感响应以及相对于麦克风的响应等具体情况，可以在助听器的说明书中看到，或者在测试箱中测量。
三、感应线圈系统的安装
（一）技术要求
在环路线圈内，音频电流通过时所产生的电磁场的强度应该是大致均匀的，使听障者在该磁场内活动不会感到声音时大时小，时有时无。而在环路线圈以外，电磁场应有明显的衰减，教室外的空间声强至少应比教室内衰减20dB,否则，教室与教室之间及楼层上下会村在明显的干扰现象，妨碍听障者正常收听。
（二）环路线圈铺设时需注意的问题
架设时应注意导线的走向，保持在环绕范围内各点磁场方向一致。使环绕范围内各点的磁场强度增加（如图11-4、5）
在B点磁场度将成倍增加。如果双线平行电流方向相同，在两线之间范围内某点磁场强度将被减弱或抵消，图中C点与两线距离相等磁场强度被抵消为零，这一点尤应注意。
线圈安装在地板和天花板上，以使信号系统空间内均匀分布，并使之达到强度最大。至少80%的线圈要避免金属物的影响。
●磁场强度 参考IEC118-4的标准。
●输入压缩 为了补偿输入信号的波动影响，在输入时必须进行自动增益控制，信号压缩和（或）可调整的非削峰限制等处理。推荐的压缩比是：听音乐时4:1，谈话时20:1。
●周围电磁场的影响 那些靠近线圈系统的电器都会发出电磁波，从而影响线圈系统。包括有缺陷的照明灯，灯光亮度调节器，电线，电视，电脑，电流保护器等。因此，在安装一个线圈系统前必须对周围情况有所了解，以避免周围电磁噪音的影响。周围电磁波的干扰不得超过25Ma/m.
●信号的溢出 当附近地区也安装有感应线圈系统时，信号溢出必须小于12.5ma/a.系统的信噪比：在1kHz环路放大器的输出信噪比必须不小于30dB
●失真 输入一个1kHz的信号，系统输出达到100mA/m时，谐波失真不得大于3%。
（三）感应线圈系统的优点与存在的问题
感应线圈系统最大的优点在于：使听障者能够使用自己助听器（带T档）作为接收器，听障者所需做的只是在进入系统时竟助听器拨到T档，只要安装了有效的拾音线圈，听障者就能获得适当的、个体化的频率响应，问题在于：
（1）目前在美国只有30%的助听器带有拾音线圈（而欧洲超过60%，因此感应线圈系统在欧洲较普及），随着助听器的小型化，这一数字在将来不太可能提高，另外，即使助听器带有T档，能和它相配的也只有安装了感应线圈的房间或电话，而大多数声音设备无法与之相配。
（2）即使助听器带有T档，它也不太可能给助听器麦克风一样的声响。（Rodriguez,Holmes＆Gerhardt1985;Culpepper1986;Thibodeau＆Abrahamson1988）。最新的技术避开了这个问题，即设计与麦克风匹配的拾音线圈（Davidson＆Noe1994）或增强型拾音线圈。
（3）要使感应线圈系统处于最佳的接收状态，在助听器当中理想的拾音线圈位置应当是与安装在地板上的线圈垂直，然而，要对电话产生的电磁波达到最佳接收，又必须将拾音线圈水平放置。因此，拾音线圈的位置只能采取折衷方案（Preves,1994）。
（4）最新的拾音线圈标准（ANSI3.22版，美国国家标准化组织）规定了这种折衷的程度：无论在感应线圈系统内还是打电话时高频的平均增益必须接近麦克风档（Preves,1996），M档与T档两者之间的差距用STS（Simulated Telephone Sensitivity）表示，数值0表示高频的平均增益控制在T档和在M档相同。但是，当SIS为0时，在T档和在M档的频响仍然明显不同，因此STS通常为负值，表示为了获得一致的效果T档的增益必须大于M档。 |
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