冀飛

聽(tīng)力學(xué)測(cè)試多為通過(guò)記錄聲刺激所引出的反應(yīng)評(píng)估聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)的功能。為確保各種聽(tīng)力學(xué)測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，必須對(duì)聽(tīng)力學(xué)診療、康復(fù)、研究所用的測(cè)試設(shè)備進(jìn)行校準(zhǔn)（calibration）。校準(zhǔn)是指，在規(guī)定條件下，確定測(cè)量?jī)x器或測(cè)量系統(tǒng)所指示的量值與對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)量值之間關(guān)系的一組操作。聽(tīng)力學(xué)測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)，主要是檢驗(yàn)所用設(shè)備換能器發(fā)出的聲音信號(hào)在頻率、強(qiáng)度和時(shí)間等方面是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。聽(tīng)力零級(jí)的校準(zhǔn)是測(cè)聽(tīng)設(shè)備校準(zhǔn)最主要的內(nèi)容。在聽(tīng)力測(cè)試中經(jīng)常會(huì)選用揚(yáng)聲器作為換能器，在聲場(chǎng)環(huán)境下測(cè)試患者雙耳聆聽(tīng)由一只或多只揚(yáng)聲器發(fā)出的聲信號(hào)時(shí)的聽(tīng)閾[1,2]。聲場(chǎng)測(cè)聽(tīng)中同樣存在零級(jí)校準(zhǔn)的問(wèn)題。

1 聲場(chǎng)的構(gòu)建

1.1 聲場(chǎng)的類(lèi)型

用于聲場(chǎng)測(cè)聽(tīng)的環(huán)境有很大變化。ISO標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了下列三種類(lèi)型的聲場(chǎng)，用戶(hù)需考慮決定哪種聲場(chǎng)更適用[3]。

1.1.1 自由聲場(chǎng) 自由聲場(chǎng)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：①揚(yáng)聲器應(yīng)位于坐姿受試者頭部的高度，參考軸徑直穿過(guò)參考點(diǎn)。參考點(diǎn)與揚(yáng)聲器之間的距離應(yīng)至少為1 m；②當(dāng)受試者及其座椅不在時(shí)，在偏離參考點(diǎn)軸線(xiàn)左右及上下各0.15 m處，揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲壓級(jí)與其在參考點(diǎn)的聲壓級(jí)之差，對(duì)小于等于4000 Hz的任意測(cè)試頻率，應(yīng)不超過(guò)±1 dB，4000 Hz以上的任意測(cè)試信號(hào)，應(yīng)不超過(guò)±2 dB。參考點(diǎn)軸線(xiàn)左右各0.15 m的兩位置聲壓級(jí)之差，對(duì)4000 Hz以上的任何頻率應(yīng)不超過(guò)3 dB。③當(dāng)受試者及其座椅不在時(shí)，在參考軸上，距離參考點(diǎn)前、后各0.15 m處，與揚(yáng)聲器在參考點(diǎn)產(chǎn)生的聲壓級(jí)之差值，與聲壓距離反比定律理論值的偏差，對(duì)任意測(cè)試信號(hào)應(yīng)不超過(guò)±1 dB。

自由聲場(chǎng)的要求只有在隔聲室內(nèi)才能滿(mǎn)足，因此不適用于臨床上的聲場(chǎng)測(cè)聽(tīng)。

1.1.2 擴(kuò)散聲場(chǎng) 擴(kuò)散聲場(chǎng)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：①當(dāng)受試者及其座椅不在時(shí)，用全向性傳聲器測(cè)量，對(duì)任意測(cè)試信號(hào)在偏離參考點(diǎn)軸線(xiàn)前、后、左、右、上、下0.15 cm各位置，與參考點(diǎn)聲壓級(jí)的偏差均不應(yīng)超過(guò)±2.5 dB。參考點(diǎn)軸線(xiàn)左右各0.15 m兩位置聲壓級(jí)之差，應(yīng)不超過(guò)3 dB。②在500 Hz及其以上頻率，對(duì)規(guī)定的最大和最小兩個(gè)測(cè)量方向，在參考點(diǎn)的聲壓級(jí)偏差應(yīng)在5 dB以?xún)?nèi)。

1.1.3 準(zhǔn)自由聲場(chǎng) 準(zhǔn)自由聲場(chǎng)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：①揚(yáng)聲器應(yīng)位于受試者坐姿頭部的高度，參考軸徑直穿過(guò)參考點(diǎn)。參考點(diǎn)與揚(yáng)聲器的參考點(diǎn)之間的距離應(yīng)至少為1 m。②當(dāng)受試者及其座椅不在時(shí)，且所有其他正常工作條件保持不變，在偏離參考點(diǎn)軸線(xiàn)左右及上下各0.15 m處位置，揚(yáng)聲器產(chǎn)生的聲壓級(jí)與其在參考點(diǎn)處的聲壓級(jí)之差，對(duì)任意測(cè)試信號(hào)應(yīng)不超過(guò)±2 dB。③當(dāng)受試者及其座椅不在時(shí)，在參考軸上距離參考點(diǎn)前、后各0.10 m處，任意測(cè)試信號(hào)，揚(yáng)聲器在參考點(diǎn)產(chǎn)生的聲壓級(jí)與聲壓距離反比定律理論值的偏差，應(yīng)不超過(guò)±1 dB。

事實(shí)上，實(shí)際測(cè)試環(huán)境往往難以從理論上滿(mǎn)足三種類(lèi)型中的任意一種。從有利于實(shí)踐的角度出發(fā)，大多實(shí)際測(cè)試環(huán)境更加接近擴(kuò)散場(chǎng)的標(biāo)準(zhǔn)，因此在聲場(chǎng)零級(jí)校準(zhǔn)中往往采用擴(kuò)散場(chǎng)的零級(jí)。

1.2 聲場(chǎng)的最大允許環(huán)境聲壓級(jí)

聲場(chǎng)測(cè)聽(tīng)是在測(cè)試室內(nèi)使用雙耳聆聽(tīng)由揚(yáng)聲器發(fā)出的測(cè)聽(tīng)聲信號(hào)。其基準(zhǔn)聽(tīng)閾聲壓級(jí)比耳機(jī)的基準(zhǔn)等效閾聲壓級(jí)低。因此，對(duì)聲場(chǎng)內(nèi)環(huán)境噪聲的要求比純音測(cè)聽(tīng)隔聲室的最大允許環(huán)境聲壓級(jí)低。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 4854.7-2008聲學(xué)校準(zhǔn)測(cè)聽(tīng)設(shè)備的基準(zhǔn)零級(jí)第7部分：自由場(chǎng)與擴(kuò)散場(chǎng)測(cè)聽(tīng)的基準(zhǔn)聽(tīng)閾》規(guī)定了聲場(chǎng)測(cè)聽(tīng)允許的最大環(huán)境噪聲級(jí)[3]。測(cè)試室內(nèi)的環(huán)境聲壓級(jí)，應(yīng)符合表1中所給數(shù)值的要求。該表所列數(shù)據(jù)所測(cè)最低聽(tīng)閾為0 dB HL，由于環(huán)境噪聲引起的最大誤差為+2 dB。非專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室或者進(jìn)行耳科正常人測(cè)試的聲場(chǎng)，可以適當(dāng)放寬對(duì)聲場(chǎng)最大允許環(huán)境噪聲的要求。

1.3 參考點(diǎn)

參考測(cè)試點(diǎn)又稱(chēng)參考點(diǎn)，是聲場(chǎng)空間中的一個(gè)虛擬點(diǎn)，是指受試者在聲場(chǎng)中受試的位置，兩耳道口連接直線(xiàn)的中點(diǎn)。為便于實(shí)施測(cè)聽(tīng)，參考點(diǎn)通常選定在聲場(chǎng)的幾何中央位置，但必須符合相應(yīng)聲場(chǎng)類(lèi)型的聲學(xué)特性，須經(jīng)過(guò)測(cè)試確定。

參考點(diǎn)通常與受試者坐姿耳部位置、揚(yáng)聲器喇叭中心點(diǎn)等高，且揚(yáng)聲器中心點(diǎn)沿參考軸方向與參考點(diǎn)的距離不少于1 m。無(wú)論采用何種入射角度，揚(yáng)聲器的參考軸均應(yīng)直穿參考點(diǎn)。在校準(zhǔn)聲場(chǎng)時(shí)，傳聲器務(wù)需位于參考點(diǎn)上。

表1 聲場(chǎng)測(cè)聽(tīng)的最大環(huán)境噪聲級(jí)Lmax，1/3倍頻程帶

1.4 入射角

入射角是指揚(yáng)聲器矢狀參考軸面與受試者矢狀面的夾角。根據(jù)信號(hào)入射方向，主要有0°、90°、45°等3種入射方式（圖1）。對(duì)不同入射角，自由聲場(chǎng)的基準(zhǔn)聽(tīng)閾聲壓級(jí)略有差別，需通過(guò)入射角修正值進(jìn)行修正。擴(kuò)散場(chǎng)的基準(zhǔn)聽(tīng)閾聲壓級(jí)受入射角影響很小。

圖1 聲場(chǎng)測(cè)聽(tīng)入射角示意圖

2 零級(jí)校準(zhǔn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)

與聽(tīng)力學(xué)有關(guān)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是由國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）第43分委會(huì)——聲學(xué)技術(shù)委員會(huì)和國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）第29分會(huì)——電聲學(xué)技術(shù)委員會(huì)制定的。與聽(tīng)力學(xué)有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)是由全國(guó)聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)和全國(guó)電聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)制定。這兩個(gè)組織都是ISO和IEC的成員，負(fù)責(zé)對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定和修訂。全國(guó)聲學(xué)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)等同采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO公布的ISO 389系列標(biāo)準(zhǔn)，形成了關(guān)于校準(zhǔn)測(cè)聽(tīng)設(shè)備基準(zhǔn)零級(jí)的系列標(biāo)準(zhǔn)，包括:①GB/T4854.1-2004壓耳式耳機(jī)純音基準(zhǔn)等效閾聲壓級(jí)；②GB/T16402-1996插入式耳機(jī)純音基準(zhǔn)等效閾聲壓級(jí)；③GB/T4854.3-1998骨振器純音基準(zhǔn)等效閾力級(jí)；④GB/T4854.4-1999窄帶掩蔽噪聲的基準(zhǔn)級(jí)；⑤GB/T4854.5-2008 8 kHz～16 kHz 頻率范圍純音基準(zhǔn)等效閾聲壓級(jí)；⑥GB/T4854.6-2014短時(shí)程測(cè)試信號(hào)的基準(zhǔn)等效閾聲壓級(jí)；⑦GB/T4854.7-2008自由場(chǎng)與擴(kuò)散場(chǎng)測(cè)聽(tīng)的基準(zhǔn)聽(tīng)閾；⑧GB/T4854.8-2007耳罩式耳機(jī)純音基準(zhǔn)等效閾聲壓級(jí)[4]。

其中國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T4854.7-2008聲學(xué)校準(zhǔn)測(cè)聽(tīng)設(shè)備的基準(zhǔn)零級(jí)第7部分：自由場(chǎng)與擴(kuò)散場(chǎng)測(cè)聽(tīng)的基準(zhǔn)聽(tīng)閾》規(guī)定了聲場(chǎng)測(cè)聽(tīng)的基準(zhǔn)聽(tīng)閾，如表2所示。

表2 聲場(chǎng)測(cè)聽(tīng)的基準(zhǔn)聽(tīng)閾

3 聲場(chǎng)校準(zhǔn)設(shè)備

3.1 傳聲器

傳聲器（microphone）也叫麥克風(fēng)，是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號(hào)的聲電換能器。根據(jù)換能原理不同，傳聲器有動(dòng)圈、電容、壓電等多種類(lèi)型。相對(duì)而言，電容傳聲器靈敏度高、性能穩(wěn)定、頻響曲線(xiàn)平滑、動(dòng)態(tài)范圍大，因此在測(cè)量中使用較多。此外，根據(jù)傳聲器本身對(duì)于聲場(chǎng)的影響，傳聲器還可分為壓力場(chǎng)型（也稱(chēng)聲壓型）傳聲器和自由場(chǎng)型（也稱(chēng)聲場(chǎng)型）傳聲器。壓力場(chǎng)型傳聲器適用于測(cè)量封閉耦合腔的聲壓級(jí)，此時(shí)傳聲器構(gòu)成壁面的一部分，測(cè)量得到的是壁面自身上的聲壓級(jí)，因此常用于耳機(jī)的輸出測(cè)量。自由場(chǎng)型傳聲器所測(cè)得聲壓是消除了傳聲器對(duì)聲場(chǎng)影響后的聲壓，其自由場(chǎng)靈敏度平直，具有平坦的頻率響應(yīng)，適用于聲場(chǎng)下的校準(zhǔn)測(cè)量。通常，壓力場(chǎng)型傳聲器的型號(hào)尾號(hào)為偶數(shù)，自由場(chǎng)型傳聲器的型號(hào)尾數(shù)為奇數(shù)。在校準(zhǔn)測(cè)量過(guò)程中，傳聲器的安裝和摘取務(wù)必在聲級(jí)計(jì)關(guān)機(jī)的情況下進(jìn)行。

3.2 聲級(jí)計(jì)

聲級(jí)計(jì)是測(cè)量聲壓級(jí)的工具，可集成傳聲器、信號(hào)處理器和具有規(guī)定動(dòng)態(tài)特性的顯示器。信號(hào)處理器包括規(guī)定的且可控制頻率響應(yīng)的放大器、衰減器、計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、時(shí)間積分器或時(shí)間平均器[5]。

聲級(jí)計(jì)的主要性能參數(shù)包括:①檢波模式：分為均方根值（RMS）和峰值（peak）；②時(shí)間計(jì)權(quán)：慢檔（時(shí)間常數(shù)1000 ms）、快檔（時(shí)間常數(shù)125 ms）和脈沖（時(shí)間常數(shù)35 ms）；③頻率計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)：A計(jì)權(quán)、C計(jì)權(quán)、線(xiàn)性計(jì)權(quán)（也稱(chēng)Z計(jì)權(quán)）和全通。

主要測(cè)量參數(shù)包括：①聲壓級(jí)（SPL）；②等效連續(xù)聲壓級(jí)（leq）；③聲暴露級(jí)（SEQ）；④測(cè)量期間最大聲壓級(jí)（max）；⑤測(cè)量期間最小聲壓級(jí)（min）。

4 聲場(chǎng)零級(jí)的校準(zhǔn)過(guò)程

4.1 傳聲器選擇

聲場(chǎng)零級(jí)校準(zhǔn)測(cè)量應(yīng)使用自由場(chǎng)型傳聲器。自由場(chǎng)型傳聲器所測(cè)得聲壓是消除了傳聲器對(duì)聲場(chǎng)影響后的聲壓，其自由場(chǎng)靈敏度平直，具有平坦頻率響應(yīng)，適用于聲場(chǎng)下的校準(zhǔn)測(cè)量。

4.2 校準(zhǔn)信號(hào)選擇

測(cè)試聲場(chǎng)應(yīng)與測(cè)聽(tīng)時(shí)用的信號(hào)相同。使用純音時(shí)，會(huì)遇到駐波問(wèn)題。為克服這一問(wèn)題，要求施以可減少駐波效應(yīng)的非相干信號(hào)，臨床上通常使用窄帶噪聲或者囀音進(jìn)行測(cè)試和校準(zhǔn)[6]。

測(cè)試信號(hào)級(jí)通常選定60 dB HL或70 dB HL，因這一信號(hào)級(jí)適中，避免了加/減校準(zhǔn)因子后出現(xiàn)信號(hào)級(jí)過(guò)高或過(guò)低的情況，且受本底噪聲影響很小。

4.3 聲級(jí)計(jì)的設(shè)置

使用聲級(jí)計(jì)設(shè)置為以RMS方式檢波、線(xiàn)性頻率計(jì)權(quán)、慢檔時(shí)間計(jì)權(quán)，測(cè)量結(jié)果以聲壓級(jí)（SPL）表示。

4.4 聽(tīng)力計(jì)的校準(zhǔn)狀態(tài)

使聽(tīng)力計(jì)進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài)。在校準(zhǔn)狀態(tài)下選擇測(cè)試信號(hào)為囀音（或窄帶噪聲），輸出換能器設(shè)置為揚(yáng)聲器，選擇校準(zhǔn)側(cè)別及該側(cè)入射角。按下給聲持續(xù)鍵發(fā)送校準(zhǔn)音。

4.5 參照標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行零級(jí)校準(zhǔn)

聲場(chǎng)下純音測(cè)聽(tīng)的零級(jí)校準(zhǔn)過(guò)程即是在聽(tīng)力計(jì)校準(zhǔn)狀態(tài)下使用聲級(jí)計(jì)在參考點(diǎn)逐頻率地測(cè)量揚(yáng)聲器的輸出聲壓級(jí)，將聲級(jí)計(jì)讀數(shù)與聽(tīng)力計(jì)顯示的輸出聽(tīng)力級(jí)之差和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 4854.7-2008聲學(xué)校準(zhǔn)測(cè)聽(tīng)設(shè)備的基準(zhǔn)零級(jí)第7部分：自由場(chǎng)與擴(kuò)散場(chǎng)測(cè)聽(tīng)的基準(zhǔn)聽(tīng)閾》規(guī)定的基準(zhǔn)等效閾聲壓級(jí)（即0 dB HL）相對(duì)照，如果有較大差別，則進(jìn)行相應(yīng)的輸出調(diào)整，直至符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。在校準(zhǔn)過(guò)程中切換頻率時(shí)，應(yīng)注意使聲級(jí)計(jì)濾波器的頻率與聽(tīng)力計(jì)頻率同步。

所測(cè)量的頻率采用優(yōu)選1/3倍頻程頻率，從低到高依次為：80 Hz、100 Hz、125 Hz、160 Hz、200 Hz、250 Hz、315 Hz、400 Hz、500 Hz、630 Hz、800 Hz、1000 Hz、1250 Hz、1600 Hz、2000 Hz、2500 Hz、3150 Hz、4000 Hz、5000 Hz、6300 Hz、8000 Hz。

4.6 結(jié)果存儲(chǔ)和驗(yàn)證

完成校準(zhǔn)過(guò)程后，應(yīng)將校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)。左、右揚(yáng)聲器的校準(zhǔn)后數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)。存儲(chǔ)后使聽(tīng)力計(jì)退出校準(zhǔn)狀態(tài)，仍然保持測(cè)量設(shè)備的連接，在工作狀態(tài)下逐頻率發(fā)送純音，對(duì)照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行復(fù)核，以確保校準(zhǔn)數(shù)據(jù)已正確調(diào)整和儲(chǔ)存。

[1]于黎明，陳洪文.醫(yī)用聲學(xué)計(jì)量測(cè)試實(shí)用技術(shù)[M].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2006.30-109.

[2]陳洪文，于黎明.聽(tīng)力計(jì)檢查和聲場(chǎng)校準(zhǔn)[J].中華耳科學(xué)雜志,2003,1(4):63-67.

[3]GB/T4854.7-2008.聲學(xué)校準(zhǔn)測(cè)聽(tīng)設(shè)備的基準(zhǔn)零級(jí).第7部分：自由場(chǎng)與擴(kuò)散場(chǎng)測(cè)聽(tīng)的基準(zhǔn)聽(tīng)閾[S].

[4]陳洪文，武文明，于黎明.與聽(tīng)力學(xué)有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[J].中華耳科學(xué)雜志,2003,1(1):76-78.

[5]GB/T 3785.1-2010，電聲學(xué)聲級(jí)計(jì)第1部分：規(guī)范[S].

[6]韓東一，翟所強(qiáng)，韓維舉.臨床聽(tīng)力學(xué)[M].北京：中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)出版社，2008.40-62.