Syfte
Denna laboration syftar till att ge introduktion i att mäta en hörapparats linjära egenskaper i mätbox. Laborationen skall också illustrera additivitetsprincipen genom att visa hur man kan mäta linjära hörapparater med antingen rena toner eller bredbandigt brus som testsignal.

Teoretisk bakgrund
Denna laboration bygger främst på kapitel 6, 7 och 8 i Rosen & Howell. Den som vill repetera en introduktion till hörapparatmätningar kan studera till exempel
Bertil Johansson & Gunnar Liden (1985) Kapitel 12. Hörapparater. I G. Lidén (ed.) Audiologi. Almqvist & Wiksell.
Arne Leijon (1995) Hörapparater. Elektroakustik och anpassning, andra utgåvan (Avsnitt 4.5). Vårdhögskolan i Göteborg.

Den som är speciellt intresserad av att fördjupa sig i problemen med att tolka mätningar med bredbandiga signaler kan studera
Arne Leijon (1996) Tal och buller och hörapparater. (Finns ännu bara i manusform på papper, men kan beställas från författaren).

Redan i kapitel 6 introducerade Rosen & Howell begreppet frekvenssvar med dess två delar, amplitudsvaret och fasgången. För hörapparater bortser vi tillsvidare från fasgången och koncentrerar oss på amplitudsvaret. Repetera gärna definitionen av amplitudsvar på sid. 73 i kursboken och fundera ytterligare en stund på inlämningsfråga 2a.4.

Amplitudsvaret kan anges i form av en dimensionslös förstärkningsfaktor för varje frekvens. Förstärkningen är kvoten mellan utsignalens och insignalens RMS-amplituder. (OBS: förstärkningsfaktorn är INTE detsamma som utsignalens RMS-amplitud. Förstärkningen har ingen fysikalisk enhet som Pascal eller något sådant, även om insignalen och utsignalen är ljudtryckssignaler vars amplitud mäts i Pascal.)

Ibland är det bekvämast att uttrycka amplitudsvaret i dB. (OBS rätt och slätt "dB" och inget mer, eftersom förstärkningen är ett dimensionslöst mätetal. )
För hörapparater brukar som bekant amplitudsvaret oftast kallas förstärkning och anges i dB. Nu måste vi förstås definiera exakt vad vi menar med systemet "hörapparat" under mätningen. Vid tekniska hörapparatmätningar enligt IEC118 definieras systemets insignal som ljudtrycket vid hörapparatens mikrofon, och utsignalen är det ljudtryck som hörapparaten avger i ett speciellt mätdon (s.k. "coupler", "öronsimulator"). Det finns olika sådana mätdon som används i olika syften. Hörapparater ger ungefär samma ljudtryck i ett mätdon enligt IEC711 som vid trumhinnan i ett medel-öra med standardinsats.

R&H kapitel 7 visade sedan hur alla tänkbara signaler kan byggas upp av enkla sinuskomponenter.

I kapitel 8 sammanfattas signalteorins viktigaste poäng: Ett LTI-systems frekvenssvar (amplitudsvar) visar vad systemet gör med varje tänkbar insignal, oavsett vilken testsignal man använt för att mäta frekvenssvaret. Additiviteten innebär nämligen att LTI-systemet alltid behandlar en viss sinusformad komponent i insignalen på precis samma sätt, oavsett vilka andra sinussignaler som finns samtidigt. Och vilken insignal som helst kan ju byggas upp av enkla sinussignaler.

Om hörapparaten verkligen är LTI så spelar det alltså ingen roll om man mäter dess amplitudsvar med rena toner som sveper över frekvensskalan, eller om man mäter med brus som innehåller alla frekvenser samtidigt. Nu ska vi se om detta stämmer.

Utrustning
I denna och följande laborationer skall du använda mätutrustning som är specialkonstruerad för att mäta hörapparater enligt mätstandarden IEC118. Det finns säkert en sådan utrustning på din Hörcentral eller på den reparationsverkstad du anlitar. Det finns flera olika fabrikat, men alla har följande gemensamma drag:

• Hörapparatens amplitudsvar i dB är skillnaden mellan mätetalen för utsignalens och insignalens ljudtrycksnivåer. Instrumentet måste därför mäta insignalens och utsignalens ljudtrycksnivåer.
  
• Utrustningen innehåller en signalkälla för sinustoner och oftast även för bredbandiga bruslikande testljud. Försök få tag på en mätutrustning som även kan testa med bredbandiga signaler. Testsignalen presenteras via en högtalare som oftast är dold i en
• Ljudisolerad mätbox, där hörapparaten placeras under mätningen.
• Mätmikrofon för insignalen registrerar ljudtrycksnivån vid hörapparatens mikrofon. Insignalens ljudtrycksnivå ställs in manuellt med hjälp av något reglage på utrustningen.
  En separat mätmikrofon för insignalen finns på t.ex. mätutrustningar från Bruel&Kjaer, CAS, samt Rastronics. Andra apparater, t.ex. Fonix, mäter enligt substitutionsmetoden. Då används samma mikrofon för insignalen och för utsignalen. Insignalens ljudnivå mäts först i en separat kalibreringsmätning.
• Mätmikrofon för utsignalen registrerar ljudtrycksnivån som hörapparaten ger i ett
• mätdon, som ansluts till hörapparaten via en slang eller på annat sätt. I andra änden av mätdonet är mätmikrofonen ansluten. Mätdonet är avsett att efterlikna öroninsatsen och örat som hörapparaten normalt sitter i.
• Ljudnivåmätare som registrerar utsignalens ljudtrycksnivå och analyserar resultatet som funktion av frekvensen.
• Presentationsenhet i form av en bildskärm och/eller en pappersremsa. Där visas mätresultatet i form av en kurva. För mätningarna i denna laboration är kurvan graderad i dB som funktion av frekvens, men instrumentet kan också rita andra typer av kurvor.
  OBS: olika typer av resultat kan visas på samma diagramblad. I regel presenteras enbart utsignalens nivå (i dB rel. 20 µPa) som funktion av frekvens, men vissa instrument kan också rita hörapparatens amplitudsvar (i dB), dvs. förstärkningen som funktion av frekvens. Ibland finns flera olika skalor på diagrammets vertikala axel. Därför måste man alltid notera noga för varje kurva vad man mätt och hur instrumentet var inställt och vilken skala som skall användas när man läser kurvan.

1. Bekanta dig med utrustningen
Om du inte är van att mäta hörapparater i mätbox så får du räkna med att det kan ta en stund att lära sig hantera utrustningen. Läs bruksanvisningen! Om du inte hittar svaret där, så ring försäljaren, eller fråga någon annan som vet vad alla knappar betyder.

2. Välj en hörapparat
För denna laboration skall du använda en "linjär" bakom-örat-hörapparat, dvs. en vanlig enkel hörapparat med PC som utnivåbegränsare. Välj en apparat som har inställbar tonkontroll. Att hörapparaten är linjär under normala förhållanden innebär att den är ett homogent system. Det betyder att om du ökar insignalens nivå med t.ex. 10 dB så ökas också utsignalens nivå med precis lika mycket. Vid höga innivåer orkar inte hörapparatens hörtelefon avge så höga nivåer som skulle behövts. Då fungerar apparaten inte längre homogent. Vid mätningarna är det lätt att se när detta inträffar.

3. Mätningar med tonsvep som testsignal
Ställ in signalkällan för att ge rena toner som testsignal. Förbered mätningarna med ev. kalibreringsmätning om utrustningen kräver det. (Fråga gärna när instrumentets mätmikrofoner kalibrerades senast, men för dagen kan du förutsätta att utrustningen fungerar som den skall.)

A. Amplitudsvar vid full volym och tonkontroll i leveransläge

• Ställ in hörapparaten och placera den i mätboxen
• Ställ in insignalens nivå på 50 dB rel. 20 µPa.
• Registrera en kurva (utnivå eller förstärkning, beroende på utrustningen).
• Upprepa mätningen med innivåer 60, 70, 80 och 90 dB rel. 20 µPa.
• Välj ut en av kurvorna där hörapparaten ser ut fungera linjärt över hela frekvensområdet. Läs av kurvan och för in resultatet i en tabell i följande stil:

• Ändra tonkontrollen till ett läge som ger basavskärning och placera hörapparaten i mätboxen
• Mät som förut på innivåerna 50, 60, 70, 80 och 90 dB rel. 20 µPa.
• Välj ut en av kurvorna där hörapparaten ser ut fungera linjärt över hela frekvensområdet. Läs av kurvan och för in resultatet i en ny liknande tabell som förut.

4. Mätningar med brus som testsignal

• Ställ in signalkällan för att ge s.k. talvägt brus som testsignal om utrustningen medger det. Testa annars med den typ av brus som finns tillgängligt. Förbered mätningarna med ev. kalibreringsmätning om utrustningen kräver det.
• Mät precis som förut hörapparaten med volymkontrollen inställd på max volym och tonkontrollen i leveransläge.
• Mät med testsignalens nivå inställd på 50, 60, 70, 80, och 90 dB rel. 20 µPa.
• Välj liksom förut en av de registrerade kurvorna, läs av amplitudsvaret och för in det i en tabell av liknande typ som förut. Men se upp nu! Vad är det egentligen för något som den registrerade kurvan visar?

Rapportering
Laborationen sammanfattas som vanligt i en rapport som är gemensam för labgruppen.

Har gruppen laborerat gemensamt kan allt sammanfattas i en gemensamma rapport men om man laborerat var för sig eller i mindre undergrupper, kan redovisningen delas upp i ett enklare protokoll som var och en lämnar in och en gemensam rapport där analysen av resultaten finns.

Protokollet innehåller enkla uppgifter om vilken utrustning som använts, vilken hörapparat som användes och hur den var inställd, vilka mätningar som utförts och resultatet av mätningen. Protokollet är alltså en ren beskrivning. De tabeller du fyllt i under laborationen räcker som protokoll. Du behöver inte skicka in kopior av alla kurvor som registrerats. Men om du vill diskutera någon speciell detalj i en registrering så blir det förstås lättare om du faxar en kopia av kurvorna också.

Rapporten innehåller också analys av vad som har gjorts. Nedan följer några punkter som bör belysas i rapporten. (Det är fritt fram att utöka listan!)

• Hur kan man se att hörapparaten verkar arbeta linjärt?
• Vid vilka insignalnivåer tycks hörapparaten fungera linjärt?
• Hur kan man avläsa hörapparatens begränsningsnivå för rena toner?
• Stämmer mätresultaten med den tekniska produktinformationen? Om inte, vad är skillnaden och vad kan den bero på?
• Hur ändrades amplitudsvaret när du ändrade tonkontrollen? Stämmer det med databladet?
• Hur påverkades begränsningsnivån när du ändrade tonkontrollen? Stämmer det med databladet?
• Blev amplitudsvaret detsamma vid mätning med tonsvep och med brus som testsignal? Vilka skillnader kunde observeras? Diskutera vad dessa skillnader kan bero på.
• Vid vilka insignalnivåer tycks hörapparaten fungera linjärt med brus som testsignal?
• Vad är hörapparatens begränsningsnivå med brus som testsignal?

Rapporten levereras om möjligt via e-post till läraren.

Sänd in rapporten så snabbt som möjligt. Senaste datum för alla inlämningsuppgifter till avsnitt 2b är 7 april 1997.