Слуховой аппарат

 

Изобретение относится к сурдотехнике и предназначено преимущественно для слухопротезирования, но может быть использовано и как профессиональное устройство для диагностики слабых звуков с интенсивностью ниже порога физиологической слышимости. Целью изобретения является увеличение отношения сигнал/шум на выходе слухового аппарата и коррекция частотной характеристики путем оптимизации конструктивных параметров монотонно сужающейся согласующей полости кругового сечения, выполненной в корпусе слухового аппарата. Диаметр выходного отверстия согласующей полости выбран равным диаметру входного окна микрофона, а площадь входного отверстия, акустическая длина полости и угол ее раскрыва являются оптимизируемыми параметрами конструкции и выбираются по формуле, приведенной в описании. При этом акустическая длина полости принята равной или кратной 1/4 длины звуковой волны в воздухе на центральной частоте области коррекции частотной характеристики слухового аппарата. Увеличение отношения сигнал/шум на выходе слухового аппарата в сравнении с существующими типами миниатюрных слуховых аппаратов позволяет различать более слабые звуки и расширяет область применения сурдотехнических устройств. 5 ил.

Изобретение относится к сурдотехнике и предназначено преимущественно для слухопротезирования, но может быть использовано и как профессиональное устройство для диагностики слабых звуков с интенсивностью ниже порога физиологической слышимости.

Известен слуховой аппарат с последовательно установленными микрофоном, усилителем и телефоном, в котором микрофон размещен на выходе монотонно сужающейся согласующей полости кругового сечения, выполненной в корпусе слухового аппарата.

Недостатком известного слухового аппарата является низкая величина отношения сигнал/шум на выходе при усилении слабых сигналов из-за значительного уровня собственных шумов аппарата и недостаточно глубокая коррекция его частотной характеристики. Эти недостатки ограничивают возможность использования слуховых аппаратов лицами, имеющими резкий спад звуковосприятия в области верхних частот речевого диапазона при сохраненной или слегка пониженной чувствительности к низкочастотным звукам. Эти же недостатки не позволяют использовать существенные слуховые аппараты лицам с нормальным слухом, профессиональная деятельность которых требует повышенной чувствительности к слабым звукам (ночные сторожа, горноспасатели, операторы ответственных технологических процессов и т.д.).

Цель изобретения увеличение отношения сигнал/шум на выходе слухового аппарата и коррекция его частотной характеристики.

Это достигается путем оптимизации конструктивных параметров согласующей полости, диаметр выходного отверстия которой выбран равным диаметру входного окна микрофона. При этом площадь входного отверстия согласующей полости S₁, ее акустическая длина L₀ и угол раскрыва 2β являются оптимизируемыми параметрами и должны быть выбраны так, чтобы выполнялись условия: S₁= S₂·10^0,1·Δ^K (1) и ≥ (2) где ΔK ожидаемое улучшение отношения сигнал/шум; S₂ площадь выходного отверстия, согласующей полости; n_max= β arctg а величина L₀ принята равной или кратной 1/4 длины звуковой волны в воздухе на центральной частоте области коррекции частотной характеристики слухового аппарата.

На фиг. 1 изображена часть продольного сечения слухового аппарата типа "Заушина"; на фиг. 2 соединение согласующей полости с микрофоном; на фиг. 3 вариант размещения согласующей полости в дужке слуховых очков; на фиг. 4 конструктивные параметры согласующей полости в виде кругового конуса; на фиг. 5 структурная схема слухового аппарата.

Слуховой аппарат (см. фиг. 1) имеет корпус 1, в объеме которого выполнена монотонно сужающаяся согласующая полость 2, узкий конец которой соединен с микрофоном 3 (см. фиг. 2). Стенки полости 2 могут быть выполнены из того же материала, что и корпус слухового аппарата. Согласующая полость 2 может выполняться в виде самостоятельного съемного элемента или составлять единое целое с корпусом 1. Аналогично согласующая полость может встраиваться в дужку слуховых очков (см. фиг. 3).

Слуховой аппарат работает следующим образом.

Энергия звуковой волны W, создающая по всей апертуре входного отверстия согласующей полости 2 звуковое давление р, поступает внутрь полости и после многократных отражений от ее стенок достигает входного окна 4 микрофона 3. Благодаря концентрации энергии волны в полости 2 звуковое давление на ее узком конце в плоскости микрофонного окна возрастает. Увеличение звукового давления может рассматриваться как акустическое усиление К_п согласующей полости 2, которое для случая выполнения полости в виде кругового конуса, как показано на фиг. 4, определяется выражением К_п 10 lg .

Для структурной схемы слухового аппарата, представленной на фиг. 5, общее акустическое усиление К_са, выраженное в децибеллах, определяется суммой: K_саК_п + К_м + К_у + К_т, в которой индексы соответствуют элементам структурной схемы (п полость 2, м микрофон 3, у усилитель 5, т телефон 6). При фиксированных значениях К_са, К_м и К_т, что имеет место на практике, увеличение К_п на ΔК дБ позволят на столько же снизить усиление электронного усилителя К_у и соответственно уровень собственного шума на выходе слухового аппарата, что равносильно увеличению отношения сигнал/шум. Величина К_п возрастает с увеличением отношения и теоретически может быть сделана сколь угодно большой. Произвол в выборе отношения ограничивается условием (2).

Оптимизация конструктивных параметров согласующей полости по величине отношения сигнал/шум с учетом частоты коррекции слухового аппарата производится по следующей схеме.

Для заданных величин К_н/дБ) и диаметра микрофонного окна определяется площадь входного отверстия согласующей полости S₁=S₂˙10^0,1˙Δ ^K Затем определяется акустическая длина L₀ по осевой линии согласующей полости L_o= где λ_о длина звуковой волны в воздухе, соответствующая центральной частоте области коррекции; m 1,2. целое, и находится угол полураспада согласующей полости по формуле
β arctg
Для найденной величины β из выражения n выделяется целая часть n n_max.

Для найденных величин S₁, β и n_max проверяется выполнение условия
≥ и при его невыполнении расчет повторяется для других значений m, λ_ои S₁.

Слуховой аппарат с конструктивными параметрами согласующей полости, оптимизированными по приведенной схеме, имеет по сравнению с существующими конструкциями миниатюрных слуховых аппаратов более высокое отношение сигнал/шум на выходе аппарата и большую глубину коррекции его частотной характеристики в области верхних частот речевого диапазона.

Формула изобретения

СЛУХОВОЙ АППАРАТ, содержащий последовательно установленные микрофон, усилитель и телефон, при этом микрофон размещен на выходе выполненной в корпусе слухового аппарата монотонно сужающейся согласующей полости кругового сечения, отличающийся тем, что, с целью увеличения отношения сигнал/шум и коррекции частотной характеристики слухового аппарата путем оптимизации конструктивных параметров согласующей полости, диаметр выходного отверстия согласующей полости выбран равным диаметру входного окна микрофона, а площадь S₁ входного отверстия согласующей полости определена соотношением
S₁= S₂·10^0,1·Δ^K,
где S₂ площадь выходного отверстия согласующей полости;
Δk величина ожидаемого выигрыша в отношении сигнал/шум, дБ,
при этом величина S₂/S₁ должна удовлетворять условию

где


L₀ акустическое расстояние между центрами входного и выходного отверстий согласующей полости, которое принято равным или кратным 1/4 длины звуковой волны в воздухе на центральной частоте области коррекции частотной характеристики слухового аппарата.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5