Автоматичне регулювання посилення (АРУ) слухового апарату

Автоматичне регулювання посилення (АРУ) слухового апарату

Нею забезпечуються слухові апарати. призначені для застосування людьми з приглухуватістю, що супроводжується Фунг. Якщо різниця між нормально відчутним мінімальним і максимальним рівнем звукового тиску (ширина слухового поля) становить в нормі 110-120 дБ, то при наявності Фунг слухове поле набагато звужується, так що на деяких частотах відстань між його межами доходить до 30-15 дБ.

У той же час динамічний діапазон різних акустичних сигналів в реальних життєвих ситуаціях може становити до 70-80 дБ. Звідси видно, що існує велика диспропорція між межами зміни рівнів звуків і шириною слухового поля слабочуючих з Фунг.

Для усунення такої диспропорції посилення слухового апарату. застосовуваних у випадках приглухуватості, що супроводжується Фунг, має бути різним у залежності від УЗД вхідного акустичного сигналу, а саме слабкі звуки повинні посилюватися в достатній мірі, щоб бути чутними, а сильні - в меншій мірі, щоб не перевершити порога слухового дискомфорту, що визначається верхньою межею слухового поля. Іншими словами, потрібно штучне звуження динамічного діапазону підсилюється акустичного сигналу з тим, щоб підтримувати його приблизно рівним ширині слухового поля слабочуючих.

В принципі це може виконуватися за допомогою ручного оперативного регулятора посилення. Однак якщо періодична зміна посилення шляхом ручних маніпуляцій (обертання регулятора гучності) і можливо в разі повільних коливань рівня сигналу, хоча це і вкрай незручно, то при швидких змінах рівня, властивих більшості реальних звуків, стежить ручне регулювання посилення нереальна. Простим методом звуження динамічного діапазону сигналу є миттєве обмеження вихідного УЗД в слуховому апараті - кліппірованіе сигналу, т. Е. «Зрізання» його максимальних значень (піків), що здійснюється в електронному підсилювачі. Однак при Кліпування з'являються помітні нелінійні спотворення підсилюється акустичного сигналу, що характеризуються підвищенням коефіцієнта гармонік, що в багатьох випадках небажано.

Найбільш зручним і якісним способом динамічного зміни вихідного УЗД в залежності від коливань вхідного УЗД сигналу є АРУ. На відміну від ручного регулювання в СА з хорошою АРУ досить швидко відбувається зниження посилення при зростанні УЗД вхідного сигналу, а нелінійні спотворення знаходяться при цьому в допустимих межах.

Слід зауважити, що навіть в кращих моделях слухового апарату не завжди вдається отримати час спрацьовування АРУ, т. Е. Час реакції апарату на стрибок УЗД вхідного сигналу, досить малим, щоб практично миттєво зменшилася посилення. Ось чому іноді СА постачають одночасно і АРУ, і пристроєм кліппірованія: в цьому випадку в перший момент зростання вхідного УЗД відбувається нелінійне обмеження вихідного УЗД за рахунок кліппірованія, після чого повністю вступає в дію АРУ. Ті, хто має при цьому місце нелінійні спотворення помітно не позначаються, якщо інтервал часу між початком кліппірованія і роботи АРУ не перевищує декількох мілісекунд.

На малюнку показані осцилограми сигналів. великі рівні яких обмежуються шляхом кліппірованія, АРУ і комбінованим способом за допомогою поєднання кліппірованія з АРУ. Експериментально встановлено, що час спрацьовування АРУ не повинно перевищувати 5-10 мс. Питання про вибір часу відновлення АРУ, т. Е. Часового проміжку між моментом спаду вхідного УЗД і встановленням певного (зменшеного) значення акустичного посилення, не однозначний. Цей час не повинен бути занадто великим, тому що в противному випадку після припинення дії сильних звуків посилення СА буде неприпустимо довго продовжувати залишатися зниженим, внаслідок чого вихідний УЗД виявиться недостатньою величини, щоб були сприйняті на слух корисні звуки. У той же час при дуже малому часу відновлення може проявлятися заважає, внутрішніх шумів СА, місцем виникнення яких, як зазначалося вище, є електретний мікрофон і вхідний каскад електронного підсилювача СА.

Так, в даному випадку в момент настання паузи після сильного звуку мови посилення апарату різко зросте і помітно посиляться внутрішні шуми, втомлюючи слух. Виходячи з цього, час відновлення АРУ бажано робити рівним не менш мовних пауз. У різних СА величина часу відновлення коливається в значних межах: від 5-10 мс до декількох сотень мілісекунд, а в ряді випадків-до 1 -1,5 с. У найбільш досконалих моделях передбачається можливість регулювання часу відновлення з тим, щоб встановлювати його величину в залежності від конкретної ситуації.

Розрізняють два різновиди АРУ. порогову і безпорогова: порогової АРУ властиво наявність так званого порога спрацьовування - це величина УЗД вхідного акустичного сигналу, після перевищення якої починає працювати АРУ. На амплітудної характеристиці слухового апарату поріг спрацьовування відповідає точці перегину. Таким чином, при вхідних УЗД, менших від порога спрацьовування, акустичне посилення СА є незмінним. У той же час в СА з безпорогової АРУ найчастіше навіть в області малих вхідних УЗД акустичне посилення є величиною, що знаходиться в зворотній залежності від величини УЗД вхідного акустичного сигналу.

При правильному виборі величин акустичного посилення слухового апарату, порога спрацьовування АРУ і рівня насичення слабкі звуки отримують необхідне посилення, заданий регулятором гучності, а сильні, по-перше, посилюються в меншій мірі і, по-друге, не перевищують певної величини, заданої установкою регулятора рівня насичення. Таким чином, при наявності в слуховому апараті АРУ вдається узгодити широкий динамічний діапазон підсилюється сигналу з вузьким слуховим полем слабочуючих, зберігши при цьому комфортний рівень слухання.

До параметрів АРУ. крім часу відновлення і спрацьовування, відноситься також коефіцієнт компресії. Коефіцієнт компресії є відношенням ширини інтервалу вхідних УЗД (зазвичай 25 дБ), при яких діє АРУ, до ширини інтервалу відповідних їм вихідних УЗД. Чим більше цей коефіцієнт, тим ефективніше АРУ. При цьому номер найнижчого вхідного УЗД вибирають рівним порогу спрацьовування АРУ.

У слуховому апараті. забезпечених АРУ, передбачаються різні види регулювань амплітудної характеристики, які полягають у зміні або порога спрацьовування, або нахилу амплітудної характеристики, або в варіюванні рівня насичення. При цьому в різних моделях слухового апарату існує також певна взаємозалежність спеціальних регулювань АРУ і регулювань акустичного посилення.

При всіх цих змінах в багатьох випадках змінюється величина коефіцієнта компресії. Експериментально встановлено, що для ефективної роботи АРУ коефіцієнт компресії повинен бути не менше 2-3. Кращі моделі СА мають коефіцієнт компресії, рівний 6 і більше.