感应线圈系统的构造

12.1.2　感应线圈系统的构造

1.场的均匀和方向

直线电流的磁场是从产生磁场的电流朝外扩展的,磁场的方向(也就是磁力线的方向)是环绕着电流的一些闭合曲线。磁力线和由此产生的磁流量(可以被看做磁力的流动),是一些位于垂直于电流的平面上的同心圆,是围绕产生它们的电流呈环形流动的。靠近电流的地方磁场较强,离电流越远,磁力和磁流就越弱。磁力线方向与电流方向的关系可以用右手螺旋法则来判定。将右手握住导线,拇指伸直,拇指代表电流方向,弯曲的其余四指就代表磁场环绕的方向。

当线圈安装在地板上,而助听器佩戴者坐着或站着时,在回路中,在头部高度的磁力线以水平为主。这样,在头部高度,磁场的垂直部分就有一个近乎持续的量覆盖几乎整个房间。刚进入回路处是个例外,那里,除了垂直部分很弱外,整个磁场都较强。以上特性很重要,因为助听器中的接收线圈是垂直安装的,它仅能拾取磁场的垂直部分。

这里已经讨论了沿着回路一个方向的电流,然而声音是音频信号,相对于原始声波中的正压和负压,方向每秒会倒转许多次。因此,循环的磁场每秒也会倒转许多次。事实上,根据电磁场理论,正是持续改变的磁流使拾音线圈感知,产生一个音频电流(地球的磁场不会影响线圈,正是因为地磁场有持续的力量和方向)。

2.磁场的强度

在近房间中心的磁场强度与回路中电流的大小和回路数成正比,与回路的直径成反比。国际标准(IEC1184,BS7594)指出：一个磁场的长期平均输出功率值应为100mA/m(指每米毫安培)，不得低于70mA/m或高于140mA/m。该值是在回路内,距离地板1.2m时测得的磁场垂直面上的强度。允许在言语中出现达到400mA/m的强度峰值。频率范围应当覆盖100～5000Hz。

在回路中心的直径am,其周围有n个磁感应线圈，其磁场强度可以用下式计算：

H=nI/a

式中：H为磁场的强度,用每米毫安培表示；I是电流值的均方根,用安培表示。对一个正方形的回路,大小用am表示,其磁场强度要比计算的值少10%。如果磁场的长期平均输出功率强度要达到100mA/m,则回路输出的值至少要在400mA/m(最好560mA/m),这样可以避免在更大强度的言语声音中产生过多的削峰。

根据电磁原理我们可以看到,感应回路线圈并不是在建筑中产生磁场的唯一的一条电线,所有建筑中的电线都会产生磁场,因此,助听器不仅能收到语音信号,也可以接收到其他磁场信号,如50Hz的电源电压信号等。因此，在布线的时候要充分考虑到干扰源的问题。如果音频磁场太弱,信噪比就不够大。提高信号发射功率,可以抑制干扰。在一些体积较小的助听器中(其线圈亦小),电感线圈的敏感性要通过使用单独的前置放大线圈获得。当然,对于弱的磁场,使用者也可以通过增加音量来弥补。但是这样不太方便,尤其是需要经常切换麦克风档和电感档时。此外,就需要助听器有足够的音量保留,同时在获得足够的增益时不会引起啸叫。在电感位置,如果增益太大,也会引起啸叫。就像声波从受话器出声口漏回麦克风会引起反馈一样,磁场引起的啸叫也是从受话器出声口漏回到电感线圈引起的。

3.感应线圈回路的频率响应

助听器通过麦克风接收到的频率响应与通过感应线圈得到的频率响应之间存在着匹配的问题。助听器的响度通常都通过仔细的调整,以适合佩戴者。假设助听器在声音输入是70dBSPL时和磁场强度是100mA/m时的输出功率是一样的话,助听器佩戴者就可以方便地从麦克风档切换到电感档,而无需改变音量。然而感应线圈回路和助听器电感系统的频响有时仍不能令人满意。但回路响应和助听器电感响应结合时产生的声音,不能与原来的声音响应区别太大。只有一个例外,即500Hz以下声音的频率响应,因为这个频率范围的信号磁场干扰最容易发生。所以当助听器使用者所在环境有许多磁力干扰(如荧光灯、有调光器的灯运行时)，部分助听器就允许使用者根据需要来衰减低频。但在某些情况下不能衰减低频，比如低频部分的信号对重度听力损失患者而言非常重要，那我们可以通过在多记忆助听器上分开调整麦克风和电感的频率响应，根据不同的使用需要，把助听器调整到麦克风响应状态或者是电感响应状态来满足不同的聆听要求。

使用者之所以感觉在电感档和麦克风档有不同的响应,原因有两个：第一，回路对高频声音产生的磁信号要比低频声音时弱。第二，助听器本身。助听器内的感应线圈,其固有产生电压随频率升高而升高。助听器设计者可以通过把电感与助听器的放大器相连,对此进行部分的或全面的补偿。电感响应以及相对于与麦克风的响应等具体情况,可以在助听器的说明书中看到,或者在测试箱中测量。