聲場校準周期及影響因素分析

梁爽　王麗燕　王艷霄　梁巍

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聲場校準周期及影響因素分析

梁爽1王麗燕1王艷霄1梁巍1

【摘要】目的初步探討聲場校準的周期及其影響因素。方法采用ISO389-7:2005及ISO8253-2:2009標準校準A、B 2個聲場(揚聲器方位角均為45°)，A聲場3個月校準一次，B聲場每次使用前校準一次，分別記錄各聲場左右兩個揚聲器在250、500、1 000、2 000、3 000、4 000 Hz 6個頻率的聲強，并與每個頻率規定的標準值(ISO8253-2：2009標準：該6個頻率聲強級分別為80、80、79、74.5、72、70.5 dB SPL)比較；同時采用多因素方差分析，分析B聲場每次校準時周圍環境的溫度、濕度對聲場的影響。結果A聲場校準時右側揚聲器250、3 000、4 000 Hz測得的聲強級分別為83.5±2.2、77.0±3.0、76.2±2.7 dB SPL，均高于標準值(分別為t=3.15，P<0.05；t=3.19，P<0.05；t=4.19，P<0.05)；右側揚聲器其余3個頻率和左側揚聲器各頻率測得的聲強與標準值間差異無統計學意義(P>0.05)。B聲場校準時右側揚聲器4 000 Hz測得的聲強級為71.1±1.5 dB SPL，與標準值的差異有統計學意義(t=2.12,P<0.05)；而右側揚聲器其余5個頻率及左側揚聲器所有頻率與標準值的差異均無統計學意義(P>0.05)。對B聲場中與標準值有顯著性差異的右側揚聲器4 000 Hz測得的聲強與測試時聲場的溫度、濕度進行多因素方差分析顯示，測試時溫度(F=0.9，P>0.05)、濕度(F=0.8，P>0.05)環境因素變化對揚聲器聲強級變化無顯著影響。結論對于頻繁使用的聲場，應在每次使用前進行校準；聲場的溫度、濕度對聲場校準無影響。

【關鍵詞】聲場；校準；影響因素

網絡出版時間：2015-12-2815：13

網絡出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/42.1391.R.20151228.1513.028.html

用于聲場測聽的準自由聲場建立后需定期進行校準，與聲場校準相關的國際標準分別為ISO389-7和ISO8253-2[1~3]；ISO8253-2規定了三種校準類型，分別是A類校準，即常規檢查設備的連接是否良好、聲場給聲的音質有無失真等，該校準周期為每周一次；B類校準，即使用頻率特異性測試音對聲場進行電聲學測試，該校準周期為3~6個月一次；C類校準，即基礎校準，用于首次建立聲場時或每5年一次的全面校準。

本研究擬通過對頻繁使用的A、B兩個聲場進行定期B類校準，進一步探討聲場校準周期及溫度、濕度等環境因素對聲場校準的影響。

1資料與方法

1.1聲場校準方法及校準周期選取中國聾兒康復研究中心聽力門診部A、B兩個聲場(揚聲器方位角均為45°)分別于2014年進行為期一年的定期校準，均采用ISO389-7:2005及ISO8253-2：2009聲場校準標準進行校準，具體步驟如下[1~5]：①確定揚聲器與測試點的角度為45°，揚聲器與測試點之間距離為1 m，聲級計與揚聲器等高，確定參考測試點，并將聲級計擺放在參考測試點；②選擇聲級計(GSI-61)功能開關為線性檔(dB Line)；③將聽力計置于校準狀態，選擇囀音作為測試音，分別對各聲場左右兩個揚聲器的250、500、1 000、2 000、3 000、4 000 Hz 6個頻率進行輸出聲強測試，測得的聲強與標準值(ISO8253-2：2009標準：上述6個頻率聲強級分別為80、80、79、74.5、72、70.5 dB SPL)進行比較。A聲場校準周期為3個月一次，B聲場校準周期為每次使用前校準。2014年全年對A聲場校準4次，對B聲場校準31次。

1.2聲場環境溫度、濕度對聲場校準的影響選擇B聲場，于每次校準前對聲場內溫度、濕度進行測量，分別記錄最高溫、最低溫及平均溫度；最高濕度、最低濕度及平均濕度，并記錄溫度<10 ℃、濕度<40%，溫度10~20 ℃、濕度40%~60%，溫度>20 ℃、濕度>60%三種條件下校準測得的各頻率揚聲器聲強。

1.3統計學方法應用SPSS19.0統計學軟件，采用兩獨立樣本t檢驗，將校準時測定的聲強級與每個頻率規定的標準值進行統計學分析；選擇B聲場測得的與標準值有統計學差異頻率的聲強級，采用多因素方差分析，分析溫度、濕度對聲場校準的影響。

2結果

2.1A、B兩個聲場左右揚聲器各頻率測得聲強級值與標準值的比較聲場校準時測得的A、B聲場左右揚聲器250、500、1 000、2 000、3 000、4 000 Hz聲強與各標準值比較見表1、2?？梢夾聲場右側揚聲器500、1 000、2 000 Hz 3個頻率及左側揚聲器所有頻率測得的聲強與標準值的差異均無統計學意義(P>0.05)，右側揚聲器250、3 000、4 000 Hz測得聲強級與標準值的差異有統計學意義(t值分別為3.15、3.19、4.19；均為P<0.05)，這三個頻率的聲強均值分別比標準值高3.56 、5 、5.7 dB，其中3 000、4 000 Hz差值超過5 dB。B聲場右側揚聲器250、500、1 000、2 000、3 000 Hz 5個頻率及左側揚聲器所有頻率測得的平均聲強級與標準值的差異均無統計學意義(P>0.05)，僅右側揚聲器4 000 Hz測得的聲強與標準值的差異有統計學意義(t=2.12,P<0.05)，但其聲強均值比標準值高0.6 dB，差值小于5 dB，無臨床意義。另外，B聲場31次校準中6次測得的聲強與標準值差異較大：250 Hz左側揚聲器偏離校準值10 dB;500 Hz右側揚聲器偏離校準值5 dB; 2 000 Hz左側揚聲器偏離校準值5.5 dB、右側揚聲器偏離校準值6.5 dB; 3 000 Hz右側揚聲器偏離校準值5 dB; 4 000 Hz左側揚聲器偏離校準值6.5 dB。

2.2溫度、濕度對聲場校準的影響2014年全年共對B聲場校準31次，校準當天氣溫最高32 ℃，最低-5 ℃，平均15 ℃；校準當天濕度最高94%，最低16%，平均48%。將B聲場在不同溫度、濕度條件下測得的與標準值有顯著性差異的右側揚聲器4 000 Hz聲強(表3)進行多因素方差分析，得出不同的溫度和濕度對揚聲器聲強變化無顯著影響(溫度F=0.9，P>0.05、濕度F=0.8，P>0.05)。

±s)

注：*與標準值比較，t值分別為3.15、3.19、4.19，均為P<0.05

±s)

注：*與標準值比較，t=2.12，P<0.05

表3不同溫度、濕度條件下B聲場右揚聲器4 000 Hz

溫度(℃)濕度(%)聲強級<10<4070.4±1.0<1040~6071.5±1.8<10>6069.8±0.410~20<4071.4±1.110~2040~6072.0±1.810~20>6070.4±2.1>20<4072.0±0.0>2040~6071.7±1.5>20>6070.6±1.3

3討論

ISO389-7及ISO8253-2兩個標準都是由國際標準化組織發布的關于聲場校準的國際標準，ISO389-7基于揚聲器為0°方位角的聲場給出了基準等效閾聲壓級，ISO8253-2有更多的臨床指導意義，給出了在實際工作中常用的揚聲器為45°、90°方位角聲場的校準值，同時ISO8253-2規定了用于聲場測聽的聲場校準周期。

本研究使用GSI-61聽力計作為發生器，該設備的聲場校準模式中自帶45°方位角聲場校準值，該默認值是ISO 8253-2:1992中給出的校準值[3]。實際上，ISO8253-2標準分別于1992年及2009年先后發布過2版，ISO8253-2：2009為第二版，取代了ISO 8253-2:1992第一版，主要對校準值進行了修正。 在本研究中，聲場校準嚴格按照ISO8253-2新版校準值操作[1]。

根據ISO8253-2規定的B類校準，即使用頻率特異性測試音對聲場進行電聲學測試，該校準周期為3~6個月一次。本研究選擇A、B兩個聲場進行B類校準，以探尋合理適用的校準周期；A聲場按照國際標準規定3個月校準一次，B聲場則在每次使用前均校準。結果顯示A聲場中測得的各頻率聲強級與標準值進行比較，發現右側揚聲器250、3 000、4 000 Hz 3個頻率測得的聲強與標準值的差異有統計學意義，其中3 000 Hz、4 000 Hz測得的聲強級均值與標準值差值大于5 dB，說明對于臨床聽力測試的聲場每3個月校準一次，時間偏長，有可能影響測聽結果的準確性，建議適當縮短校準周期。

除了ISO國際標準中規定的B類聲場校準的周期外，如果測聽設備發生變化或更換揚聲器，必須重新校準聲場[6]；本研究選取使用頻次較低的B聲場，于每次使用前均對其進行校準，結果顯示B聲場右側揚聲器4 000 Hz高頻測試音聲強級與校準值的差異有統計學意義，但測得的該頻率的聲強級均值與標準值僅相差0.6 dB，并無臨床意義。另外，從文中結果看，即使每次使用前都對該聲場進行校準，仍然有6次測得的聲強級與標準值差異超過5 dB，提示對于臨床使用頻次較少的聽力測試聲場，有條件的單位應在每次使用前都對其進行校準。

有文獻指出，溫度和濕度等環境因素會對聲場的聲學特性[7]以及聲信號傳播的基本特性[8]有影響。本研究于每次校準前測量了B聲場環境的溫度、濕度，并分析了溫度、濕度對該聲場中校準值與標準值有顯著差異的4 000 Hz聲強級的影響，結果顯示溫度、濕度的變化對該聲場的穩定性無顯著影響。

進一步分析A聲場與B聲場測得的與標準值有顯著性差異頻率的聲強，發現其共同點為高頻測試音易出現偏離，推測其原因可能是與揚聲器的性能或老化程度有關；聲場測聽多用于佩戴助聽器的重度、極重度感音神經性聾患者，助聽器對3 000、4 000 Hz高頻音頻信號的補償有限，因此，給這部分患者進行聲場評估助聽效果時，3 000、4 000 Hz給聲強度一般都偏大，較大的給聲強度會加速揚聲器振膜的損耗，而振膜對揚聲器的放聲性能有著至關重要的作用[9]，故聲場中高頻聲信號由力到聲的轉換質量會隨著揚聲器使用頻次的增加而受到影響，因此，聲場穩定性可能與揚聲器設備的性能有關。建議建立聲場時應使用專業的揚聲器設備，同時做好對揚聲器的保養維護，定期檢查、及時更換。今后有必要分別針對不同使用年限的揚聲器的校準頻次及使用頻次等因素進一步探討，并針對在使用過程中揚聲器的給聲強度、聲場測聽受試者的裸耳聽力及佩戴的助聽設備，了解給聲頻次及強度與揚聲器振膜的損耗的相關性。

總之，建議定期校準聲場，最好每次使用前均對其進行校準，以保證測試結果的準確性；聲場的溫度、濕度對聲場校準沒有影響。

參考文獻4

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2International Standard ISO389-7 Acoustics-Reference zero for the calibration of audiometric equipment-Part 7: Reference threshold of hearing under free-field and diffuse-field listening conditions. Second edition 2005. Published in Switzerland.http://www.iso.org/iso/catalogue_detail.htm?csnumber=38976.

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7朱秀麗，牛勇，皇磊落,等.溫度對超聲空化聲場的影響[J].陜西師范大學學報(自然科學版)，2008, 36：25.

8韓德民，許時昂,主編.聽力學基礎與臨床[M].北京：科學技術文獻出版社，2004.156~157.

9揚揚，王高升，許傳峰,等.影響揚聲器紙質振膜動態力學性能的因素[J].中國造紙，2011, 30：22.

(2015-02-05收稿)

(本文編輯李翠娥)

·技術與方法·

The Experimental Study on the Sound Field Calibration

Liang Shuang， Wang Liyan， Wang Yanxiao， Liang Wei

(China Rehabilitation Research Center for Deaf Children，Beijing,100029,China)

【Abstract】ObjectiveTo explore the calibration intervals and the influence factors of the sound field for clinical testing.MethodsISO389-7:2005 and ISO8253-2：2009 standards were used to establish and calibrate two 45°sound fields. The test intervals for calibration were 3 months for one sound field while the other was calibrated each time before use. During the tests, the right and left loudspeakers' 250 Hz,500 Hz,1 000 Hz,2 000 Hz,3 000 Hz,4 000 Hz calibration data was recorded. At the same time, the indexes of the environment status were also recorded. The statistical methods were two independent samples t test and multivariate analysis of variance.ResultsFor sound field A, compared to the standard calibration factors, there were significant differences for the right loudspeaker's 250(83.5±2.2 dB SPL，t=3.15，P<0.05),3 000(77.0±3.0 dB SPL，t=3.19，P<0.05), and 4 000 Hz (76.2±2.7 dB SPL，t=4.19，P<0.05)measured data. The average data were all higher than the standard calibration factors. There were no significant differences for the others(P>0.05).For sound field B, compared to the standard calibration factors, there was significant difference for the right loudspeaker's 4 000 Hz measured data(71.1±1.5 dB SPL，t=2.12,P<0.05). The average data was higher than the standard calibration factors. There were no significant differences for the others(P>0.05). Under different temperature and humidity situations, there was no significant difference between the right loudspeaker's 4 000 Hz measured data and the standard calibration factors(F=0.9，P>0.05,F=0.8，P>0.05).ConclusionThe sound field used to evaluate the aided threshold for the

1中國聾兒康復研究中心(北京100029)

hearing impaired patients clinically should be calibrated periodically. The tested factors such as temperatme and jumidityhave no influence on the sound field.

【Key words】Sound field;Calibration;Influence factors

通訊作者：梁巍(Email：entls@126.com)

作者簡介：梁爽，女，山東人，主治醫師，主要研究方向為小兒聽力學基礎與臨床。

【中圖分類號】O422.2

【文獻標識碼】A

【文章編號】1006-7299(2016)01-0081-04

DOI：10.3969/j.issn.1006-7299.2016.01.020