助听器的电磁兼容测试方法及案例分析

鲍怡伶

摘 要：针对助听器这一佩戴式医疗器械，不管是对其性能和电气安全的检测，还是对其电磁兼容的测试都相对特殊。针对这一特殊性，本文介绍了国内助听器电磁兼容测试方法以及对具体案例的测试过程和结果的分析。试验过程体现了助听器电磁兼容测试的特殊性和严谨性，试验结果则可以看出增加助听器内部屏蔽性能，是提高其辐射抗干扰能力的有效措施。

关键词：助听器；电磁兼容测试；辐射抗扰

0 引言

在1990年代初期，欧盟和美国、澳大利亚等国家和地区的听力仪器制造商及相关组织就开始了助听器兼容性的测试方法和测量限值的研究。随着数字化等移动设备的普及，随身佩戴的助听器所受电磁干扰的影响变得尤为重要，为了保障听力障碍的患者能够安全放心地使用助听器，对助听器的电磁兼容测试的研究应受到足够重视。

目前，我国对于助听器电磁兼容的测试还处于初级阶段，测试方法也还不成熟，国内拥有完整测试系统和测试方法的检测机构还很少，而研究电磁兼容测试项目也只是无线电系统产生的高频电磁场对助听器的辐射抗扰度的检测，但我相信，随着各方面技术的发展，对助听器电磁兼容项目的测试要求会越来越全面。

本文即会对助听器电磁兼容测试方法和结果作出具体说明，并对结果进行分析，找到解决方案。

1 助听器电磁兼容试验测试过程

助听器，是用来放大声音、补偿听力损失的电子装置，包括盒式、BTE（耳背式）、ITE（耳内式），ITC（耳道式），CIC（内置式）。它通常由传声器、放大器和耳机组成，由低压电池供电。

1.1测试标准

由于助听器的特殊性，电磁兼容测试有专门的检测标准GB/T25102.13-2010，这部分规定了助听器抗扰度的要求和测量方法。但目前本标准未涉及射频骚扰和静电放电对助听器带来的影响。而高频磁场的辐射抗扰度是目前唯一要考虑的助听器抗干扰性能。

标准中规定的抗扰度测试信号场强要求见下表1。

1.2 测试设备

根据引用IEC61000-4-20中规定的射频测试设备要求，在助听器电磁兼容测试中使用以下设备：音频分析仪、音频发生器、GTEM小室、信号源、功率放大器、功率探头以及测试软件等，如下图1（a）、（b）。在这些测试装置中，除了助听器外不允许有使射频磁场失真的物体。

1.3 测试布置

根据在IEC61000-4-20中规定的射频测试布置要求，为了把金属耦合腔从测试装置中移开，助听器和耦合腔之间使用孔径为2mm、典型长度为50～1000mm的导管。而对于耳内式装置，接收器的出口应通过一个合适的适配器耦合到导管。具体布置图如图2所示。

1.4 测试方法

助听器按照GB/T25102.100进行声学测试，测出在1000Hz频率点的输入输出响应。使用500mm长的导管连接在助听器和模拟耳之间进行声音耦合，校准音频放大器，使得音频分析仪在55dB时播出基准的场强值，接下来对被测助听器进行增益测量，通过输入相关频谱减去助听器的增益便得出OIRIL。

按照GB/T25102.13-2010中的规定，测量助听器在1000Hz频率点的输入输出响应，从输入输出曲线可以得出在55dB声压级（SPL）输入电平时的增益。将助听器放入GTEM小室中开启测试程序，使用与模拟的GSM信号“峰值 有效值”相同的载波电平1kHz、80%正弦波调制、1%步长、驻留时间为1s的载波信号进行测试。试验是使用表1规定的所考虑频段的输出场强值对置于GTEM小室内的助听器施加干扰，通过这一测试可以确定在造成最大干扰方向上干扰信号的频谱，得出OIRIL的值。而最后测量结果用IRIL（在1000Hz上的输入相关干扰电平，以分贝表示的声压级）来表示。试验分别对助听器的前后左右四个面进行反复测试，实验要求测试时保持足够的安静，以免噪声干扰到射频信号发生器所发出的干扰信号，而影响助听器的抗干扰频谱。以下选取的是盒式助听器的测试结果。

1.5 测试结果及分析

盒式助听器：被测件由耳塞、线缆和主机组成，此种助听器体积较大，多适合用于重度听力损失程度以上的患者和手部活动欠灵活的老人患者。耳机和接收声音的麦克风的距离较远，不易产生反馈。

由于临近者兼容性是辐射抗扰度测试要求的最低标准，故先对其实行临近者兼容的测试，测试结果和布置图见图3。

从测试波形可以看出，在试验频段800-960MHz范围内，IRIL测试结果不符合临近者兼容性的限值要求，即在該频段范围内，助听器是不能抵抗电磁场的干扰的；而在1.4～2.0GHz可以满足临近者兼容性限值要求。

由于该款助听器生产厂家说明书要求按照使用者兼容性测试要求测试，再根据表1中分别在频段800-960 MHz、频段1.4-2.0GHz范围内给助听器施加75V/m和50V/m的场强限值进行四个方向的试验，IRIL的声压级均大于55dB，则该助听器在所有频率和方向上都不符合使用者兼容性的要求。

2 助听器案例分析及整改措施

根据盒式助听器的使用者兼容性和临近者兼容性测试结果可以看出，该助听器的辐射抗干扰性能很不理想。最终该厂家选择了针对满足临近者兼容性的要求进行整改。

对于800-960MHz频段范围内测试结果不合格现象进行分析，对于盒式助听器本身会有增加不必要的低频增益的缺陷，低频部分的声波通过盒式助听器本身传导和反射到麦克风，从而增加了助听器的低频增益。而为了避免不必要的低频增益的干扰，结合盒式助听器内部体积大的优势，可以在盒体内部加上金属屏蔽层，来抵抗电磁波干扰。整改图形如图4。经过加上屏蔽层后，再对其进行辐射抗扰度的测试测试，试验结果良好，可以满足临近者兼容性的要求。

3 结语

本文大体对助听器的电磁兼容测试要求和方法进行说明，并对某款盒式助听器进行实际测试和分析，其中涉及了试验具体的检测设备、场地布置和试验步骤。并对试验不合格项目进行分析，作出整改措施。目前，国内对于电磁兼容测试的设备和技术还不够成熟，对助听器的电磁兼容的测试项目还在逐步探讨中，这些都需要声学以及电磁兼容学科学工作者的共同努力。本文所提出的针对盒式助听器的整改意见目前是该款助听器的唯一整改措施。

参考文献：

[1]杨军，齐殿元，孙倩，林浩，肖雳.数字移动电话与助听器兼容性测试[J].安全与电磁兼容，2010（6）：9-12.

[2]何爱英.助听器的电磁兼容辐射抗扰度[J].电声技术，2005（6）：67-69.

[3]GB/T25102.13-2010《电声学 助听器 第13部分：电磁兼容（EMC）》.

[4]YD/T1643-2007《无线通信设备与助听器的兼容性》.