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助听器指向性麦克风有哪几种?各有什么不同?

蓝牙助听器

指向性技术用于收集期望方向的声音同时削弱其它方向的声音,它可以帮助助听器配戴者提升在多种噪音环境下的语言识别。现在没有任何电子线路能完全从背景声中分离出语言信号,尤其是当背景噪音也是语音信号时(例如餐厅)。

为了帮助人们能在噪声环境中听得更清楚,解决方案之一就是不让噪音进入信号处理线路中去,现在最好的办法就是采用指向性技术。实现助听器指向性的方法很多,根据所采用麦克风的不同,可以归纳为以下几种模式:

1.单个指向性麦克风

2.一对全向性麦克风

3.由三个或更多麦克风组成的阵列

下面分别介绍这几种指向性模式的原理和结构。

1. 指向性麦克风

指向性麦克风有两个入声口,呈前后方向排列,指向性麦克风的工作原理十分简单:

助听器指向性模式有哪几种?-1
 

从助听器后面传来的声波将首先传递进入麦克风的后入声口,这部分声波(声波A)进入麦克风口后将遇到一个机械滤网,这将使声波延迟,这个滤网对声波的延迟被称为内部延时Ti。

同时,声波还将向前传播到达前麦克风口(声波B),由于两个麦克风口之间有一定的距离,声波从后麦克风口到达前麦克风需要一定的时间,这一时间被称为外部延时Te。

如果这个机械滤网对声波的延时被设计成正好等于外部延时Te,则当声波B到达麦克风的前口并使连通着前口的麦克风前半腔体压力产生变化时,声波A也正好进入麦克风后半腔,由于声波A和声波B将在各自腔体内产生非常接近的声压,在振膜的两侧没有压差存在。因此不能引起振膜振动也没有电信号会产生。由此可见,指向性麦克风已有效在消除了从后侧来的声波,并且阻止这些信号进入线路。

2. 双麦克风系统

上述指向性麦克风的这种工作方式也可以由两个全向性麦克风来达成(如下图)。双麦克风系统中采用了一个电子延时器(模拟或数字),用于延迟来自后麦克风的声音信号。而且,如果该电子延时即内部延时Ti被设定等于外部延时Te时(即声波从后麦克风传递到前麦克风所需时间),两个信号将在一个减法器中完全抵消,因此来自后侧的声音被消除了。

助听器指向性模式有哪几种?-2
 

相对于指向性麦克风,双麦克风系统的优势是明显的,首先双麦克风系统具有很高的灵活性。在一个指向性麦克风中,延时比是由麦克风制造商固定的,因此,只有一种指向性特性可获得。

在一个双麦克风系统中两个麦克风口间的距离和内部延时可以由助听器制造商调整,有些助听器通过多程序设置多种极性图可以由用户根据不同的听力情景选择最合适的极性图。当然,其中某一个听力程序必须是全向性状态,因为大部分听力情景下,全向性仍是最合适的。

双麦克风系统的另一个优势是麦克风噪音低;此外,双麦克风系统可实现抵消槽自适应;并且双麦克风系统还可以减少低频滚降的影响,减少低频频响损失。

3. 三麦克风系统

三麦克风系统在一个耳背机里整合三个全向性麦克风,在水平方向前后排列,麦克风1在前,麦克风3在后,而麦克风2居中。

助听器指向性模式有哪几种?-3
 

下图显示了三个麦克风输出在助听器线路内的处理过程,三个双麦克风处理模式呈塔状分布组成二阶差分抵消器。其中麦克风1和2、麦克风2和3各组成一个双麦克风系统,而两个系统的输出再次被送入一个抵消器中,通过三次对后向信号的抵消,三麦克风获得了极高的指向性指数。但是由于低频滚降的存在,低频信号也被削减很多。从第二阶抵消器输出的信号虽然有很高的指向性指数,但对低频信号(1000Hz以下)的灵敏度大幅下降,使声音音质受损,甚至还会减少言语信号的可听度。

助听器指向性模式有哪几种?-4
 

因此在三麦克风系统中,低频部分是让双麦克风系统的输出通过低通滤波器后获得的,而只有高频部分采用高通滤波器从二阶抵消器输出信号中获得,最后高低频信号进入加法器叠加以获得完整信号。


小提示:如何判断自己的听力损失程度?
你可以根据下面声音大小来判断自己的听损状况

听力正常:
树叶的沙沙声、鸟叫声(10分贝)
流水声(10-20分贝)
悄悄话(在耳边15-25分贝)

轻度听力损失:
手表的滴答声(30-40分贝)

中度听力损失:
普通话说话声(40-60分贝)

中重度听力损失:
大声说活(距离1-2米,70-80分贝)
大声说活(在耳边,80-100分贝)
狗叫声(60-80分贝,低频率)

极重度听力损失:
电话铃声(80-90分贝,高频率)
鞭炮声(100-120分贝)
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