纯音听力计计量及相关问题的探讨

林 娟

（福建省计量科学研究院，福建 福州 350003）

听觉是人类最重要的感觉之一，拥有好的听力是人们进行正常沟通和交流的基础。根据世卫组织建议，听力受损和未受损的人群都应该定期到医院进行耳部保健和听力检查。听力计是临床听力诊断、听力保护和听力康复等领域普遍应用的仪器，测听结果不仅关系到医生对疾病的诊断治疗、助听器验配，还为工伤、事故鉴定、职业性听力损伤分级和听力伤残等评定提供依据。听力计量值不准会导致结论的偏差，直接影响医生临床诊断和听力患者治疗的效果，故听力计的计量是至关重要的，直接关系到民众的身体健康，因此听力计需定期进行计量和校准。目前纯音听力计也列入实施强制检定计量器具目录中，实行定点定期检定。

1 纯音听力计组成及工作原理

纯音听力计是一种用于测量人耳听阈为诊断听觉疾病提供依据的计量器具，如图1所示。纯音听力计按其不同的功能，分为4种类型（1型高级临床诊断/研究、2型临床诊断、3型基本诊断、4型筛查/监测），不同型别的纯音听力计的基本功能要求也不同。纯音听力计一般由信号源、功率放大器、信号级控制器及电声换能器（气导耳机和骨导耳机）等部分组成。听力计的信号源产生信号，信号级控制器控制输出满足不同频率的听力零级要求的纯音信号，该纯音信号经功率放大器放大，驱动电声换能器，电声换能器（气导耳机或骨导耳机）将电信号转换为声信号或振动信号，人耳或乳突接收到信号，即可进行听力测试。

图1 纯音听力计结构图

2 纯音听力计主要计量特性参数

纯音听力计的主要计量参数有：频率准确度、总谐波失真、基准等效听阈声压级（气导听力零级）、基准等效阈力级准确度（骨导听力零级）、掩蔽声级、气导耳机及骨导耳机头环力等。

（1）频率准确度及总谐波失真：纯音听力计发出特定频率的纯音，该纯音的频率和失真度要满足一定的要求，1型和2型为±1%，3型和4型为±2%，总谐波失真（气导2.5%，骨导5.5%）。如果听力计发出的纯音频率不准，失真大，那么医生对患者进行听力测试时，患者听到不是该频率的声音，最后得到的测试结果有误，影响医生对病情的诊断。

（2）基准等效听阈声压级（气导听力零级）：该参数是在规定频率下，年龄为18～30岁，足够数量的男女两性耳科正常人在本底噪声很低的测听室，佩戴一定型号耳机所能听到的最弱的声音，此时将该耳机耦合到规定型号的声耦合腔或仿真耳中得到的值即为气导听力零级。气导听力零级是作为标准数据，直接影响判断听力损失的准确性，而听力损伤的变化和类型直接影响医生对疾病的诊断和治疗以及助听器的选配。听力计输出声音声压级偏低，可能得出听力差的错误诊断，听力计输出声音声压级偏高，可能得出听力好的错误诊断。

（3）基准等效阈力级（骨导听力零级）：该参数是在规定频率下，年龄为18～30岁，足够数量的男女两性耳科正常人在本底噪声很低的测听室使用规定结构的骨振器和机械耦合器所能听到的最弱的声音，此时将该骨振器耦合到一定型号的仿真乳突上得到的值即为骨导听力零级。骨导听力零级也和气导听力零级一样，骨导听力零级值不准，得到的听力图就不准确，直接影响医生的临床诊断和对听力患者治疗的效果。

（4）掩蔽声级：该参数是在规定频率下，掩蔽耳机耦合到声耦合腔或者仿真耳上时，加上各个频率相应的气导听力零级时得到的数值。在患者进行测听时，如果患者两只耳朵气导听阈相差40 dB以上，或者气导和骨导听阈相差15 dB以上，为了防止信号通过颅骨振动或者其他方式传到非测试耳，引起非测试耳听到测听信号，因此需要对非测试耳加掩蔽信号，防止其听到测听信号导致测听结果有误。因此若想得到准确可靠的测听结果，掩蔽声级的准确度也至关重要。

（5）耳机头环力：耳机头环力，包括气导耳机头环力和骨导耳机头环力。听力零级值固然重要，耳机头环力也是影响测听结果一个很重要的因素。听力计气导听力零级或骨导听力零级校准时是在气导耳机或者骨导耳机上加一个静态力（5.4±0.5）N，从而得到听力计气导或骨导听力零级值。纯音测听是主观测听，因此耳机头环太松或者太紧，患者在进行测听时气导耳机与耳朵、骨导耳机和乳突都不能很好地耦合，直接影响患者对听到声音的反应，从而影响测听结果。

3 听力计检定装置组成及测量原理

3.1 计量标准

（1）耳模拟器：耳模拟器是模拟人耳声学阻抗特性的物理装置。 针对听力计配套耳机的不同，使用的耳模拟器也有所不同。校准插入式耳机一般使用符合IEC 60318-4的堵耳模拟器；校准高频耳机需使用符合IEC 60318-1的耳模拟器；校准普通耳机比如TDH39耳机、DD45耳机需使用符合IEC 60318-3的耳模拟器。

（2）仿真乳突：仿真乳突是一个模仿人头部机械特性的仿真仪器，模拟人乳突部位的力阻抗设备。它主要由人体头部机械特性仿真装置以及内置的力传感器等组成。骨振器耦合到仿真乳突的橡胶膜片上，骨振器振动，力耦合器的内置力传感器将接收到的力信号转化为电信号输出到声分析仪上，该声分析仪上得到的值即为听力计的骨导听力零级。

（3）压力场型传声器：耳模拟器属于模拟人耳阻抗特性的装置，传声器与耳模拟器配合使用，传声器安装于耳模拟器的内部，属于一种声电换能器，可以将接收到的声信号转化为电信号，从而在声分析仪得到的值即为听力计的气导听力零级。由于传声器使用的声场属于压力场，因此需要使用压力场型传声器而不是自由场型，而且根据配合使用的耳模拟器的不同，选用不同尺寸的压力场型传声器。

（4）声分析仪：声分析仪是一种高精度、便于携带的声学测量仪器。它可以替代测量放大器、倍频程滤波器和失真度仪等计量标准器。目前大多数计量院都配备该仪器，该仪器在现场检定时相对于传统的仪器优势在于便于携带，性能稳定，且简化了现场安装仪器的过程，提高了现场进行听力计量的效率。

3.2 计量检定装置的组成

听力计计量检定装置的主要标准器有耳模拟器、力耦合器、1英寸或1/2英寸压力场型标准传声器与声分析仪等。

（1）气导听力零级检定装置如图2所示。将听力计的气导耳机拆开，然后将气导耳机正向耦合于仿真耳并垂直受力，仿真耳输出连接声分析仪（或测量放大器和带通滤波器）。

图2 气导听力零级值检定装置

（2）骨导听力零级检定装置如图3所示。将听力计的骨导耳机的骨振器从头环上卸下，骨导耳机正向耦合于仿真乳突上并垂直受力，仿真乳突输出连接声分析仪（或测量放大器和带通滤波器）。

图3 骨导听力零级值检定装置

3.3 测量原理

（1）气导听力零级的测量原理是将气导耳机正向耦合于耳模拟器上，耳机受垂直力（5.4±0.5）N，一般用质量为500 g的砝码压在气导耳机上，气导耳机与耳模拟器耦合时耳机芯要对准耳模拟器的耦合腔。纯音听力计输出特定频率和听力级为50 dB的纯音信号，经气导耳机输出到耳模拟器，耳模拟器耦合腔中的压力场传声器接收到该声信号，并将该声信号转化为电信号输出到声分析仪或者测量放大器，在声分析仪或测量放大器上读出该纯音信号的声压级，则听力计的气导听力零级值为：

RETSPL=声分析仪或测量放大器示值-50 dB（听力计输出的听力级）

（2）骨导听力零级的测量原理是将骨导耳机正向耦合于力耦合器上，骨振器受垂直力（5.4±0.5）N，一般用质量为500 g的砝码压在骨振器上，骨振器与力耦合器耦合时要位于力耦合器的中心位置。纯音听力计输出特定频率和听力计为30 dB的纯音信号，骨振器振动，力耦合器内部的传感器接收到该振动信号，将该力信号转化为电信号输出到声分析仪或者测量放大器，在声分析仪或测量放大器上读出该纯音信号的声压级，则听力计的骨导听力零级值为（其中Ts为力耦合器的灵敏度级）：

RETSPL=声分析仪或测量放大器示值-Ts-30dB（听力计输出的听力级）

3.4 听力计检定过程注意事项

结合日常工作经验，对听力计的检定工作提出几点建议，从而更好地提高测量准确度。

（1）气导听力零级参考值。听力计配套耳机有多种类型，有TDH39耳机、DD45耳机、插入式耳机EAR3A以及高频耳机DD450等。不同的气导耳机及其配合使用的耳模拟器的不同，会导致气导零级值参考值不同。检定时首先要注意听力计耳机的类型，根据不同的气导耳机选用不同的耳模拟器，这些标准值在纯音听力计检定规程（或者国家标准GB/T 4854以及GB/T 16402）均有说明。不同耳机在各个频率点的气导听力零级值差异很大，选错参考值会导致检定结果的误判。

（2）实验室标准传声器声压灵敏度级修正。纯音听力计校准是测量听力计耳机发出声音，压力场传声器接收该声信号，并将该声信号转化为电信号，声分析仪或者测量放大器上显示该电信号的值，但是由于实验室标准传声器每个频率点的声压灵敏度级不同，因此可以根据压力场传声器的溯源证书，找到各个频率点的声压灵敏度级，对测得的气导耳机听力零级值进行修正。

（3）气导耳机与耳模拟器的耦合。气导耳机与耳模拟器耦合时，要先将耳垫拆下，若不拆下耳垫，很难保证气导耳机和耳模拟器无声漏。气导耳机的机芯与耳模拟器应同轴，声音无泄漏，密封性好，否则对低频气导零级值影响尤为明显。

（4）骨导耳机与力耦合器的耦合。骨振器与力耦合器耦合时，骨振器也要从头环上拆下。骨振器要放置于力耦合器橡胶垫的中心位置，且要保持骨振器水平，力耦合器的皮筋要均匀压住骨振器，骨振器在仿真乳突上的位置不同，得到的骨导听力零级值差异也很大，对骨导耳机听力零级值高频的影响尤为明显。

（5）力耦合器与声分析仪的连接导线长度的影响。仿真乳突与声分析仪或者测量放大器连接时需要使用导线，导线长度在50 cm左右最适宜，如果导线长度过长，测得值会有偏差，这点在进行骨导听力零级比对时尤为重要。

（6）检定时环境温度对力耦合器的影响。力耦合器的阻抗特性曲线随温度变化而变化，温度对4 kHz测得值影响最大。为了提高测量精度，校准时环境条件最好在23 ℃±1 ℃左右。

（7）掩蔽噪声声压级值。掩蔽声级过大或过小对测听结果的影响很大。掩蔽噪声声压级过小，起不到掩蔽作用；掩蔽噪声声压级过大，又会产生过掩蔽现象。规程附录C给出了窄带掩蔽噪声的基准级，但实际检定过程，窄带噪声的基准级需要加上相应中心频率的基准等效听阈声压级。

（8）耳机头环力准确度。耳机头环力准确度在听力计检定中很容易被忽视。但是实际使用中，耳机头环力的大小直接影响耳机与人耳的耦合度。耳机头环过松或者过紧，直接影响人耳对听到声音的反应，从而影响最后的测听结果。

（9）检定环境对听力计计量的影响。应尽可能在安静的实验室环境下进行听力计检定，检定环境条件应至少满足测听环境条件，一般来说实验室环境噪声小于30 dB（A），尽量排除环境噪声和振动对检定结果的影响，提高测量精度。

5 总结

综上，纯音听力计各计量特性的准确度对患者的测听结果有着至关重要的影响，直接影响医生的诊断和患者的治疗效果。因此听力计定期计量尤为重要，而且纯音听力计还属于强制检定的计量器具。除了主观测听设备（纯音听力计）外，大多数医院还配备客观测听设备（脑干诱发电位仪、阻抗听力计和耳声发射测量仪）以及测听环境（测听室）均需要定期联系计量部门检定或者校准，作为计量部门不仅有义务宣传测听设备定期计量的重要性，还要不断完善主观和客观测听设备检定或校准的能力，以确保本地区测听设备准确可靠和量值的统一。