一分鐘(zhōng)聽力學知(zhī)識丨B-71和(hé)B-81骨導耳機的性能(néng)比較

B-71和(hé)B-81骨導耳機的性能(néng)比較

趙正宜 鐘(zhōng)波 何龍标 冀飛(fēi) 林(lín)穎 田鋒

    骨導耳機又稱骨振器，是一種通過振動顱骨而産生聽覺的電-力換能(néng)器，它可以直接将電子信号轉換爲機械信号[4]。骨振器按振動發聲原件材料及工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)不同，可分爲電磁式、壓電式和(hé)超磁緻伸縮式三種[5]。顧名思義，電磁式骨振器的聲發生元件爲電磁材料，包括産生磁場的線圈、磁轭、振動闆等，給線圈施加變化的電流，就會(huì)産生一個變化的磁場，磁轭受到(dào)變化磁場作(zuò)用(yòng)而發生振動，引起振動闆振動，産生振動信号[6]。B-71 和(hé)B-81 型骨導耳機其聲發生元件均爲電磁式。

    B-71 骨導耳機是一個将電磁能(néng)量轉換爲機械振動的電磁可變磁阻換能(néng)器，該換能(néng)器内中間部分放(fàng)置一個永磁體，磁場方向交替變化迫使磁鐵(tiě)下(xià)方的一個空(kōng)氣間隙在諧波運動中改變體積大(dà)小(xiǎo)。這(zhè)種類型的換能(néng)器在産生低(dī)頻振動時(shí)具有固有的高(gāo)諧波失真，其主要缺點是在低(dī)頻率産生的諧波失真過高(gāo)；B-81 耳機換能(néng)器與B-71 的可變磁阻換能(néng)器類似，同樣是将電磁能(néng)量轉換爲機械振動，但(dàn)其内部使用(yòng)了(le)與B-71 不同的拓撲結構，四個永磁體放(fàng)置于換能(néng)器四角，從(cóng)而使磁體的内部和(hé)外(wài)部形成多個空(kōng)氣間隙，這(zhè)些(xiē)空(kōng)氣間隙相互作(zuò)用(yòng)達到(dào)了(le)力平衡，這(zhè)種平衡提高(gāo)了(le)B-81 的線性度，從(cóng)而使換能(néng)器産生一個較低(dī)的諧波失真[7]。同時(shí)，B81 的頻率響應和(hé)電阻抗與B71 一緻，雖然B81 的高(gāo)度比B71 稍低(dī)，但(dàn)其重量和(hé)尺寸是相同的，且都有一個1.75 cm2 的圓形表面。

骨導耳機最重要的也(yě)是聽力學最關心的兩項參數指标是各頻率點的最大(dà)輸出強度和(hé)諧波失真。爲了(le)比較B-71 和(hé)B-81 兩款耳機的性能(néng)，進行了(le)兩組實驗：1）在最大(dà)輸出強度相同條件下(xià)，比較兩者的諧波失真；2）在諧波失真相同條件下(xià)，比較兩者的最大(dà)輸出強度。設計(jì)了(le)一套骨導耳機物理(lǐ)參數測量系統用(yòng)于完成預定實驗内容。系統主要使用(yòng)的設備包括：信号發生器（AFG3022B 型，美(měi)國Tek 公司）、功率放(fàng)大(dà)器（PA3000 型，北京瑞森新譜公司）、仿真乳突（4930 型，丹麥B&K 公司）和(hé)聲分析儀（3160 型，丹麥B&K 公司）等。

    該系統的工(gōng)作(zuò)原理(lǐ)如下(xià)：将實驗用(yòng)骨導耳機耦合到(dào)仿真乳突4 930 上(shàng)，并用(yòng)550g 砝碼在骨振器上(shàng)加載5.4N 的靜态力；開(kāi)啓信号發生器AFG3022B 産生正弦純音(yīn)信号并傳輸至功率放(fàng)大(dà)器PA3000，功率放(fàng)大(dà)器對(duì)信号進行放(fàng)大(dà)後驅動骨導耳機發聲，仿真乳突将振動力信号轉換爲電信号輸入到(dào)聲分析儀3 160，聲分析儀中采用(yòng)1/3 倍頻程工(gōng)具軟件對(duì)信号的最大(dà)輸出強度和(hé)諧波失真進行分析和(hé)處理(lǐ)。最大(dà)輸出強度對(duì)應的物理(lǐ)量是力值，參考值爲1 μN。采用(yòng)本系統進行測量，最大(dà)輸出強度以dB 表示。本文(wén)所述諧波失真均爲總諧波失真，使用(yòng)聲分析儀測得基頻、二次、三次和(hé)四次諧波分量幅值并計(jì)算(suàn)出總諧波失真。原理(lǐ)圖如圖1 所示。

    在實驗過程中發現(xiàn)，如果信号發生器加載到(dào)骨導耳機上(shàng)的信号強度過高(gāo)，耳機會(huì)伴随強烈振動，發出異常響聲并持續産生高(gāo)熱，此情況極易造成耳機過載損壞。這(zhè)是由于聽力計(jì)的最大(dà)輸出受設計(jì)的限制，最大(dà)骨導輸出在60 dBHL 左右[8]。在常規聽力學檢查時(shí)，爲避免受試者聽力損傷，250 Hz 頻率點最大(dà)輸出一般控制在20～30 dB，500～4 000 Hz 最大(dà)輸出控制在50～60 dB[9 − 10]。實驗中爲獲得既能(néng)保障耳機最大(dà)輸出要求又避免耳機破壞的實驗條件，參照國标《GBT 7341.1 測聽設備 第1 部分：純音(yīn)聽力計(jì)》中規定I 型聽力計(jì)的最大(dà)輸出聽力級的要求并結合實際聽力檢測需求[11 − 12]，選取了(le)5 個測試頻率點及其對(duì)應的最大(dà)輸出值進行對(duì)照實驗。

    雷鋒精神是中華民族傳統美(měi)德的一種積澱，是一種随着時(shí)代進步而不斷發展的與時(shí)俱進的精神。雷鋒精神是中華民族傳統美(měi)德的一種積澱，是一種随着時(shí)代進步而不斷發展的與時(shí)俱進的精神。

    建立的骨導耳機物理(lǐ)性能(néng)測量系統，能(néng)夠通過最大(dà)輸出強度及諧波失真等指标評判骨導耳機的優劣。針對(duì)B-71 和(hé)B-81 兩款骨導耳機，B-81耳機在250H、500、1 000、2000 Hz 四個頻點的最大(dà)輸出和(hé)諧波失真兩項指标， 均顯著優于B-71 耳機；在4 000 Hz 頻點兩者的最大(dà)輸出和(hé)諧波失真相差不大(dà)。因此，在低(dī)頻和(hé)中頻段B-81 耳機在最大(dà)輸出和(hé)諧波失真兩方面均優于B-71 耳機。在實際測聽工(gōng)作(zuò)中，上(shàng)述兩款骨導耳機可以用(yòng)于同一型号的聽力計(jì)，基于骨導耳機聲學性能(néng)測量系統的比較試驗表明(míng)，B-81 骨導耳機可以替代傳統的B-71 骨導耳機，且其信号輸出強度以及諧波失真的指标優于B71。