声场校准周期及影响因素分析

梁爽　王丽燕　王艳霄　梁巍



声场校准周期及影响因素分析

梁爽1王丽燕1王艳霄1梁巍1

【摘要】目的初步探讨声场校准的周期及其影响因素。方法采用ISO389-7:2005及ISO8253-2:2009标准校准A、B 2个声场(扬声器方位角均为45°)，A声场3个月校准一次，B声场每次使用前校准一次，分别记录各声场左右两个扬声器在250、500、1 000、2 000、3 000、4 000 Hz 6个频率的声强，并与每个频率规定的标准值(ISO8253-2：2009标准：该6个频率声强级分别为80、80、79、74.5、72、70.5 dB SPL)比较；同时采用多因素方差分析，分析B声场每次校准时周围环境的温度、湿度对声场的影响。结果A声场校准时右侧扬声器250、3 000、4 000 Hz测得的声强级分别为83.5±2.2、77.0±3.0、76.2±2.7 dB SPL，均高于标准值(分别为t=3.15，P<0.05；t=3.19，P<0.05；t=4.19，P<0.05)；右侧扬声器其余3个频率和左侧扬声器各频率测得的声强与标准值间差异无统计学意义(P>0.05)。B声场校准时右侧扬声器4 000 Hz测得的声强级为71.1±1.5 dB SPL，与标准值的差异有统计学意义(t=2.12,P<0.05)；而右侧扬声器其余5个频率及左侧扬声器所有频率与标准值的差异均无统计学意义(P>0.05)。对B声场中与标准值有显著性差异的右侧扬声器4 000 Hz测得的声强与测试时声场的温度、湿度进行多因素方差分析显示，测试时温度(F=0.9，P>0.05)、湿度(F=0.8，P>0.05)环境因素变化对扬声器声强级变化无显著影响。结论对于频繁使用的声场，应在每次使用前进行校准；声场的温度、湿度对声场校准无影响。

【关键词】声场；校准；影响因素

网络出版时间：2015-12-2815：13

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1391.R.20151228.1513.028.html

用于声场测听的准自由声场建立后需定期进行校准，与声场校准相关的国际标准分别为ISO389-7和ISO8253-2[1~3]；ISO8253-2规定了三种校准类型，分别是A类校准，即常规检查设备的连接是否良好、声场给声的音质有无失真等，该校准周期为每周一次；B类校准，即使用频率特异性测试音对声场进行电声学测试，该校准周期为3~6个月一次；C类校准，即基础校准，用于首次建立声场时或每5年一次的全面校准。

本研究拟通过对频繁使用的A、B两个声场进行定期B类校准，进一步探讨声场校准周期及温度、湿度等环境因素对声场校准的影响。

1资料与方法

1.1声场校准方法及校准周期选取中国聋儿康复研究中心听力门诊部A、B两个声场(扬声器方位角均为45°)分别于2014年进行为期一年的定期校准，均采用ISO389-7:2005及ISO8253-2：2009声场校准标准进行校准，具体步骤如下[1~5]：①确定扬声器与测试点的角度为45°，扬声器与测试点之间距离为1 m，声级计与扬声器等高，确定参考测试点，并将声级计摆放在参考测试点；②选择声级计(GSI-61)功能开关为线性档(dB Line)；③将听力计置于校准状态，选择啭音作为测试音，分别对各声场左右两个扬声器的250、500、1 000、2 000、3 000、4 000 Hz 6个频率进行输出声强测试，测得的声强与标准值(ISO8253-2：2009标准：上述6个频率声强级分别为80、80、79、74.5、72、70.5 dB SPL)进行比较。A声场校准周期为3个月一次，B声场校准周期为每次使用前校准。2014年全年对A声场校准4次，对B声场校准31次。

1.2声场环境温度、湿度对声场校准的影响选择B声场，于每次校准前对声场内温度、湿度进行测量，分别记录最高温、最低温及平均温度；最高湿度、最低湿度及平均湿度，并记录温度<10 ℃、湿度<40%，温度10~20 ℃、湿度40%~60%，温度>20 ℃、湿度>60%三种条件下校准测得的各频率扬声器声强。

1.3统计学方法应用SPSS19.0统计学软件，采用两独立样本t检验，将校准时测定的声强级与每个频率规定的标准值进行统计学分析；选择B声场测得的与标准值有统计学差异频率的声强级，采用多因素方差分析，分析温度、湿度对声场校准的影响。

2结果

2.1A、B两个声场左右扬声器各频率测得声强级值与标准值的比较声场校准时测得的A、B声场左右扬声器250、500、1 000、2 000、3 000、4 000 Hz声强与各标准值比较见表1、2。可见A声场右侧扬声器500、1 000、2 000 Hz 3个频率及左侧扬声器所有频率测得的声强与标准值的差异均无统计学意义(P>0.05)，右侧扬声器250、3 000、4 000 Hz测得声强级与标准值的差异有统计学意义(t值分别为3.15、3.19、4.19；均为P<0.05)，这三个频率的声强均值分别比标准值高3.56 、5 、5.7 dB，其中3 000、4 000 Hz差值超过5 dB。B声场右侧扬声器250、500、1 000、2 000、3 000 Hz 5个频率及左侧扬声器所有频率测得的平均声强级与标准值的差异均无统计学意义(P>0.05)，仅右侧扬声器4 000 Hz测得的声强与标准值的差异有统计学意义(t=2.12,P<0.05)，但其声强均值比标准值高0.6 dB，差值小于5 dB，无临床意义。另外，B声场31次校准中6次测得的声强与标准值差异较大：250 Hz左侧扬声器偏离校准值10 dB;500 Hz右侧扬声器偏离校准值5 dB; 2 000 Hz左侧扬声器偏离校准值5.5 dB、右侧扬声器偏离校准值6.5 dB; 3 000 Hz右侧扬声器偏离校准值5 dB; 4 000 Hz左侧扬声器偏离校准值6.5 dB。

2.2温度、湿度对声场校准的影响2014年全年共对B声场校准31次，校准当天气温最高32 ℃，最低-5 ℃，平均15 ℃；校准当天湿度最高94%，最低16%，平均48%。将B声场在不同温度、湿度条件下测得的与标准值有显著性差异的右侧扬声器4 000 Hz声强(表3)进行多因素方差分析，得出不同的温度和湿度对扬声器声强变化无显著影响(温度F=0.9，P>0.05、湿度F=0.8，P>0.05)。

±s)

注：*与标准值比较，t值分别为3.15、3.19、4.19，均为P<0.05

±s)

注：*与标准值比较，t=2.12，P<0.05

表3不同温度、湿度条件下B声场右扬声器4 000 Hz

温度(℃)湿度(%)声强级<10<4070.4±1.0<1040~6071.5±1.8<10>6069.8±0.410~20<4071.4±1.110~2040~6072.0±1.810~20>6070.4±2.1>20<4072.0±0.0>2040~6071.7±1.5>20>6070.6±1.3

3讨论

ISO389-7及ISO8253-2两个标准都是由国际标准化组织发布的关于声场校准的国际标准，ISO389-7基于扬声器为0°方位角的声场给出了基准等效阈声压级，ISO8253-2有更多的临床指导意义，给出了在实际工作中常用的扬声器为45°、90°方位角声场的校准值，同时ISO8253-2规定了用于声场测听的声场校准周期。

本研究使用GSI-61听力计作为发生器，该设备的声场校准模式中自带45°方位角声场校准值，该默认值是ISO 8253-2:1992中给出的校准值[3]。实际上，ISO8253-2标准分别于1992年及2009年先后发布过2版，ISO8253-2：2009为第二版，取代了ISO 8253-2:1992第一版，主要对校准值进行了修正。 在本研究中，声场校准严格按照ISO8253-2新版校准值操作[1]。

根据ISO8253-2规定的B类校准，即使用频率特异性测试音对声场进行电声学测试，该校准周期为3~6个月一次。本研究选择A、B两个声场进行B类校准，以探寻合理适用的校准周期；A声场按照国际标准规定3个月校准一次，B声场则在每次使用前均校准。结果显示A声场中测得的各频率声强级与标准值进行比较，发现右侧扬声器250、3 000、4 000 Hz 3个频率测得的声强与标准值的差异有统计学意义，其中3 000 Hz、4 000 Hz测得的声强级均值与标准值差值大于5 dB，说明对于临床听力测试的声场每3个月校准一次，时间偏长，有可能影响测听结果的准确性，建议适当缩短校准周期。

除了ISO国际标准中规定的B类声场校准的周期外，如果测听设备发生变化或更换扬声器，必须重新校准声场[6]；本研究选取使用频次较低的B声场，于每次使用前均对其进行校准，结果显示B声场右侧扬声器4 000 Hz高频测试音声强级与校准值的差异有统计学意义，但测得的该频率的声强级均值与标准值仅相差0.6 dB，并无临床意义。另外，从文中结果看，即使每次使用前都对该声场进行校准，仍然有6次测得的声强级与标准值差异超过5 dB，提示对于临床使用频次较少的听力测试声场，有条件的单位应在每次使用前都对其进行校准。

有文献指出，温度和湿度等环境因素会对声场的声学特性[7]以及声信号传播的基本特性[8]有影响。本研究于每次校准前测量了B声场环境的温度、湿度，并分析了温度、湿度对该声场中校准值与标准值有显著差异的4 000 Hz声强级的影响，结果显示温度、湿度的变化对该声场的稳定性无显著影响。

进一步分析A声场与B声场测得的与标准值有显著性差异频率的声强，发现其共同点为高频测试音易出现偏离，推测其原因可能是与扬声器的性能或老化程度有关；声场测听多用于佩戴助听器的重度、极重度感音神经性聋患者，助听器对3 000、4 000 Hz高频音频信号的补偿有限，因此，给这部分患者进行声场评估助听效果时，3 000、4 000 Hz给声强度一般都偏大，较大的给声强度会加速扬声器振膜的损耗，而振膜对扬声器的放声性能有着至关重要的作用[9]，故声场中高频声信号由力到声的转换质量会随着扬声器使用频次的增加而受到影响，因此，声场稳定性可能与扬声器设备的性能有关。建议建立声场时应使用专业的扬声器设备，同时做好对扬声器的保养维护，定期检查、及时更换。今后有必要分别针对不同使用年限的扬声器的校准频次及使用频次等因素进一步探讨，并针对在使用过程中扬声器的给声强度、声场测听受试者的裸耳听力及佩戴的助听设备，了解给声频次及强度与扬声器振膜的损耗的相关性。

总之，建议定期校准声场，最好每次使用前均对其进行校准，以保证测试结果的准确性；声场的温度、湿度对声场校准没有影响。

参考文献4

1International Standard ISO 8253-2 Acoustics-Audiometric test methods-Part 2:Sound field audiometry with pure-tone and narrow-band test signals. Second edition 2009. Published in Switzerland.http://www.iso.org/iso/home/store/catalogue_tc/catalogue_detail.htm? csnumber=51997.

2International Standard ISO389-7 Acoustics-Reference zero for the calibration of audiometric equipment-Part 7: Reference threshold of hearing under free-field and diffuse-field listening conditions. Second edition 2005. Published in Switzerland.http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=38976.

3Guidelines for sound field audiometry in clinical audiological applications, draft 9(June 2007): http://www.docin.com/p-42181211.html.

4孙喜斌，张华,主编.助听器验配师国家职业资格四级[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2009.205~206.

5王琦.浅谈声场校准在临床中的应用[J].听力学及言语疾病杂志， 2009，19:455.

6陈洪文，于黎明.听力计检定和声场校准[J].中华耳科学杂志，2003，1：63.

7朱秀丽，牛勇，皇磊落,等.温度对超声空化声场的影响[J].陕西师范大学学报(自然科学版)，2008, 36：25.

8韩德民，许时昂,主编.听力学基础与临床[M].北京：科学技术文献出版社，2004.156~157.

9扬扬，王高升，许传峰,等.影响扬声器纸质振膜动态力学性能的因素[J].中国造纸，2011, 30：22.

(2015-02-05收稿)

(本文编辑李翠娥)

·技术与方法·

The Experimental Study on the Sound Field Calibration

Liang Shuang， Wang Liyan， Wang Yanxiao， Liang Wei

(China Rehabilitation Research Center for Deaf Children，Beijing,100029,China)

【Abstract】ObjectiveTo explore the calibration intervals and the influence factors of the sound field for clinical testing.MethodsISO389-7:2005 and ISO8253-2：2009 standards were used to establish and calibrate two 45°sound fields. The test intervals for calibration were 3 months for one sound field while the other was calibrated each time before use. During the tests, the right and left loudspeakers' 250 Hz,500 Hz,1 000 Hz,2 000 Hz,3 000 Hz,4 000 Hz calibration data was recorded. At the same time, the indexes of the environment status were also recorded. The statistical methods were two independent samples t test and multivariate analysis of variance.ResultsFor sound field A, compared to the standard calibration factors, there were significant differences for the right loudspeaker's 250(83.5±2.2 dB SPL，t=3.15，P<0.05),3 000(77.0±3.0 dB SPL，t=3.19，P<0.05), and 4 000 Hz (76.2±2.7 dB SPL，t=4.19，P<0.05)measured data. The average data were all higher than the standard calibration factors. There were no significant differences for the others(P>0.05).For sound field B, compared to the standard calibration factors, there was significant difference for the right loudspeaker's 4 000 Hz measured data(71.1±1.5 dB SPL，t=2.12,P<0.05). The average data was higher than the standard calibration factors. There were no significant differences for the others(P>0.05). Under different temperature and humidity situations, there was no significant difference between the right loudspeaker's 4 000 Hz measured data and the standard calibration factors(F=0.9，P>0.05,F=0.8，P>0.05).ConclusionThe sound field used to evaluate the aided threshold for the

1中国聋儿康复研究中心(北京100029)

hearing impaired patients clinically should be calibrated periodically. The tested factors such as temperatme and jumidityhave no influence on the sound field.

【Key words】Sound field;Calibration;Influence factors

通讯作者：梁巍(Email：entls@126.com)

作者简介：梁爽，女，山东人，主治医师，主要研究方向为小儿听力学基础与临床。

【中图分类号】O422.2

【文献标识码】A

【文章编号】1006-7299(2016)01-0081-04

DOI：10.3969/j.issn.1006-7299.2016.01.020