感應(yīng)線(xiàn)圈系統(tǒng)原理

由電磁學(xué)原理我們知道，長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)有電流通過(guò)，其周?chē)蜁?huì)有磁力線(xiàn)產(chǎn)生。根據(jù)右手定則磁力線(xiàn)的方向，形狀如圖所示:

磁力線(xiàn)為同一平面同心圓且垂直導(dǎo)線(xiàn)。磁力線(xiàn)從圓心向外由密到疏，磁場(chǎng)由強(qiáng)變?nèi)?。如果?dǎo)線(xiàn)通過(guò)的電流是固定不變的，即直流電流，則產(chǎn)生的磁場(chǎng)也是恒定的。而當(dāng)一個(gè)閉合回路中的電流發(fā)生變化寸，隨著電流的變化，電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)也在變化。如果導(dǎo)線(xiàn)通過(guò)語(yǔ)音電流，則產(chǎn)生的磁場(chǎng)也隨語(yǔ)音的變化而變化。這種變化的磁場(chǎng)將在它 附近的其他回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流。如果把一個(gè)線(xiàn)圈回路放置在磁場(chǎng)中，磁力線(xiàn)通過(guò)線(xiàn)圈回路時(shí)，線(xiàn)圈回路有電流產(chǎn)生。如磁場(chǎng)是由語(yǔ)音信號(hào)所產(chǎn)生，那么在此磁場(chǎng)中線(xiàn)圈感應(yīng)的電流則是語(yǔ)音電流。電場(chǎng)轉(zhuǎn)變磁場(chǎng)，磁場(chǎng)轉(zhuǎn)變電場(chǎng)的過(guò)程，是電磁感應(yīng)基本原理的實(shí)際應(yīng)用。由此我們知道，磁感應(yīng)線(xiàn)圈助聽(tīng)系統(tǒng)信號(hào)發(fā)送與接收的過(guò)程是，將放大的音頻信號(hào)電流，通過(guò)長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)形成隨音頻變化的交變磁場(chǎng)，由接收耳機(jī)中的線(xiàn)圈感應(yīng)出微弱音頻電流，經(jīng)放大后，耳機(jī)又將其恢復(fù)成語(yǔ)音信號(hào)。

來(lái)自錄音機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)或教師的聲音經(jīng)麥克風(fēng)、放大器、調(diào)頻部件以交流電的形式直接傳遞到線(xiàn)圈內(nèi)，電流在線(xiàn)圈周?chē)a(chǎn)生了一個(gè)電磁場(chǎng)，這種帶有聲音信號(hào)的電磁波可以在空間傳播并為助聽(tīng)器上的拾音線(xiàn)圈(telecoil)所接收。在拾音線(xiàn)圈里電磁波又轉(zhuǎn)換為音頻電流，電流再經(jīng)過(guò)助聽(tīng)器的放大處理，還原成聲音信號(hào)。即:聲音輸入一放大一感應(yīng)線(xiàn)圈電流一環(huán)繞線(xiàn)圈的電磁場(chǎng)一拾音線(xiàn)圈感應(yīng)電流一聲音輸出。

這樣一來(lái)，聽(tīng)障者可充分利用助聽(tīng)器的T擋(拾音線(xiàn)圈，telecoil)，在進(jìn)入預(yù)先鋪設(shè)有線(xiàn)圈的室內(nèi)時(shí)，通過(guò)電磁感應(yīng)原理，接收到清晰的聲音，而不受距離和人數(shù)的限制。在絕大多數(shù)耳背式及一部分耳內(nèi)式助聽(tīng)器中，都裝配有感應(yīng)線(xiàn)圈，即助聽(tīng)器上的T擋(拾音線(xiàn)圈，tele-coil)。當(dāng)助聽(tīng)器的輸人選擇開(kāi)關(guān)置于T擋，該線(xiàn)圈就可以拾取周?chē)碾姶判盘?hào)并把它轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行放大。這一設(shè)計(jì)的本意是幫助患者更好地接聽(tīng)電話(huà):感應(yīng)線(xiàn)圈從電話(huà)聽(tīng)筒的電磁式耳機(jī)中拾取電磁信號(hào)，而不需由電話(huà)聽(tīng)筒中的耳機(jī)把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)，再由助聽(tīng)器的麥克風(fēng)將其轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。省去這樣兩個(gè)多余的中間步驟，有助于提高信噪比，但是已知的電話(huà)機(jī)的磁場(chǎng)比較弱，用T擋聽(tīng)電話(huà)會(huì)覺(jué)得聲音很微弱，需在聽(tīng)筒上配備其他一些專(zhuān)用器件將磁場(chǎng)信號(hào)放大，而環(huán)路感應(yīng)線(xiàn)圈的磁場(chǎng)信號(hào)較強(qiáng)，可鋪設(shè)在一些專(zhuān)用場(chǎng)所，如在某些影戲院、禮堂、會(huì)議室、教室、教堂內(nèi)，聲音以電磁信號(hào)方式散布于環(huán)路之內(nèi)，使聽(tīng)障者可以清晰地聽(tīng)到聲音。

現(xiàn)如今感應(yīng)線(xiàn)圈系統(tǒng)，不僅僅用于助聽(tīng)系統(tǒng)，更重要的工業(yè)應(yīng)用是配和工業(yè)加熱設(shè)備使用，是工業(yè)電源，工業(yè)感應(yīng)加熱電源的重要組成部分,國(guó)內(nèi)感應(yīng)加熱技術(shù)實(shí)質(zhì)意義上的進(jìn)步是從2003年開(kāi)始的，針對(duì)于工業(yè)不同的加熱工件，感應(yīng)線(xiàn)圈是重要的組成部分，一般感應(yīng)線(xiàn)圈在工作時(shí)會(huì)走很大的電流，需要產(chǎn)生足夠大的電磁場(chǎng)才能加熱工件，因此它自身也會(huì)發(fā)熱，在工作室需要通冷卻水降溫，最電影的應(yīng)用是:工業(yè)電機(jī)短路環(huán)釬焊，蒸發(fā)鋁鍍膜，紫銅釬焊，管道預(yù)熱后熱，等等一些列技術(shù)正在不斷開(kāi)發(fā)中!

直線(xiàn)電流的磁場(chǎng)是從產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流朝外擴(kuò)展的，磁場(chǎng)的方向(也就是磁力線(xiàn)的方向)是環(huán)繞著電流的一些閉合曲線(xiàn)，磁力線(xiàn)和由此產(chǎn)生的磁通量(可以被看做磁力的流動(dòng))，是一些位于垂直于電流的平面上的同心圓，是圍繞產(chǎn)生它們的電流呈環(huán)形流動(dòng)的。靠近電流的地方磁場(chǎng)較強(qiáng)，離電流遠(yuǎn)的地方，磁力和磁流就越弱。磁力線(xiàn)方向與電流方向的關(guān)系可以用右手螺旋法則來(lái)判定。將右手握住導(dǎo)線(xiàn)，拇指伸直，如果拇指代表電流方向，彎曲的手指代表磁場(chǎng)環(huán)繞方向。

當(dāng)線(xiàn)圈安裝在地板上，而助聽(tīng)器佩戴者是坐著或站著時(shí)，在回路中，在頭部高度的磁力線(xiàn)以水平為主。這樣，在頭部高度，磁場(chǎng)的垂直部分就有一個(gè)近乎持續(xù)的量幾乎覆蓋整個(gè)房間。剛進(jìn)人回路處是個(gè)例外，那里，除了垂直部分很弱外，整個(gè)磁場(chǎng)都較強(qiáng)。以上特性很重要，因?yàn)橹?tīng)器中的接受線(xiàn)圈的安裝是垂直的，它僅能拾取磁場(chǎng)的垂直部分。

這里已經(jīng)討論了沿著回路一個(gè)方向的電流，然而聲音是音頻信號(hào)，相對(duì)應(yīng)于原始聲波中的正壓和負(fù)壓，方向每秒會(huì)倒轉(zhuǎn)許多次。因此，循環(huán)的磁場(chǎng)每秒也會(huì)倒轉(zhuǎn)許多次。事實(shí)上，根據(jù)電磁場(chǎng)理論，正是持續(xù)改變的磁流使拾音線(xiàn)圈感知，產(chǎn)生一個(gè)音頻電流(地球的磁場(chǎng)不會(huì)影響線(xiàn)圈，正是因?yàn)榈厍虼艌?chǎng)有持續(xù)的力量和方向)。

在近房間中心的磁場(chǎng)強(qiáng)度與回路中電流的大小和回路數(shù)直接成正比，與回路的直徑成反比例。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(1EC118-4，BS7594)指出:一個(gè)磁場(chǎng)的長(zhǎng)期平均輸出功率值應(yīng)為100mA/m(指每米毫安培)。不得低于70mA/m或高于140mA/m。該值是在回路內(nèi)，距離地板1.2米時(shí)測(cè)得的磁場(chǎng)垂直面上的強(qiáng)度。允許在言語(yǔ)中出現(xiàn)達(dá)到400mA/m的強(qiáng)度峰值、頻率范圍應(yīng)當(dāng)覆蓋100Hz-5kHz。

在回路中心的直徑a米，有n周?chē)@的回路其磁場(chǎng)強(qiáng)度可以用下式計(jì)算:

H是磁場(chǎng)的強(qiáng)度，用每米毫安培表示，I是電流值的均方根，用安培表示、對(duì)一個(gè)正方形的回路，大小用a米表示，其磁場(chǎng)強(qiáng)度要比計(jì)算的值少10%。如果磁場(chǎng)的長(zhǎng)期平均輸出功率強(qiáng)度要達(dá)到100mA/m，則回路輸出的值至少要在400mA/m(最好560mA/m)，這樣可以避免在更大強(qiáng)度的言語(yǔ)聲音中產(chǎn)生過(guò)多的削峰。

根據(jù)電磁原理我們可以看到，感應(yīng)回路線(xiàn)圈并不是在建筑中產(chǎn)生磁場(chǎng)的唯一的一條電線(xiàn)，所有建筑中的電線(xiàn)都會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此，助聽(tīng)器不僅能收到語(yǔ)音信號(hào)，也可以接收到其他磁場(chǎng)信號(hào)，如50Hz的電源電壓信號(hào)等。在布線(xiàn)的時(shí)候要充分考慮到干擾源的問(wèn)題。如果音頻磁場(chǎng)太弱，信噪比就不夠大。提高信號(hào)發(fā)射功率，可以抑制干擾。在一些體積較小的助聽(tīng)器中(其線(xiàn)圈亦小)，電感線(xiàn)圈的敏感性要通過(guò)使用單獨(dú)的前置放大線(xiàn)圈獲得。當(dāng)然，對(duì)于弱的磁場(chǎng)，使用者也可以通過(guò)增加音量來(lái)彌補(bǔ)。但是這樣不太方便，尤其是需要經(jīng)常切換麥克風(fēng)擋和電感擋時(shí)。此外，這需要助聽(tīng)器有足夠的音量保留，同時(shí)在獲得足夠的增益時(shí)不會(huì)引起嘯叫。在電感位置，如果增益太大，也會(huì)引起嘯叫。就像聲波從授話(huà)器漏回麥克風(fēng)會(huì)引起反饋一樣，磁場(chǎng)引起的嘯叫也是從授話(huà)器漏回到電感線(xiàn)圈引起的。

助聽(tīng)器通過(guò)麥克風(fēng)接收到的頻率響應(yīng)與通過(guò)感應(yīng)線(xiàn)圈得到的頻率響應(yīng)之間存在著匹配的問(wèn)題。助聽(tīng)器的響度通常都通過(guò)仔細(xì)的調(diào)整，以適合佩戴者、假?zèng)]助聽(tīng)器在聲音輸入是70dBSPL時(shí)和磁場(chǎng)強(qiáng)度是100mA/m時(shí)的輸出功率是一樣的話(huà)，助聽(tīng)器佩戴者就可以方便地從麥克風(fēng)擋切換到電感擋，而無(wú)需改變音量。然而感應(yīng)線(xiàn)圈回路和助聽(tīng)器電感系統(tǒng)的頻響有時(shí)仍不能令人滿(mǎn)意。但回路響應(yīng)和助聽(tīng)器電感響應(yīng)結(jié)合時(shí)產(chǎn)生的聲音，不能與原來(lái)的聲音響應(yīng)區(qū)別太大。只有一個(gè)例外，即500Hz以下頻率聲音的減弱，在某些情況下對(duì)某些人可能是有利的，因?yàn)檫@個(gè)頻率范圍是磁場(chǎng)干擾最容易發(fā)生的。但這也是對(duì)重度聽(tīng)力損失的人很重要的頻率范圍。好在多記憶助聽(tīng)器可以分開(kāi)調(diào)整麥克風(fēng)和電感的響應(yīng)，這樣就可以為使用者選擇最好的電感響應(yīng)。有些助聽(tīng)器甚至允許使用者需要時(shí)選擇低頻衰減，像在有很多磁力干擾的房間(如熒光燈，有調(diào)光器的燈運(yùn)行時(shí)。)

使用者之所以感覺(jué)在電感擋和麥克風(fēng)擋有不同的響應(yīng)，原因有兩個(gè):

(1)回路對(duì)高頻聲音產(chǎn)生的磁信號(hào)要比低頻聲音時(shí)弱。

(2)助聽(tīng)器本身。助聽(tīng)器內(nèi)的感應(yīng)線(xiàn)圈，其固有產(chǎn)生電壓隨頻率升高而升高。助聽(tīng)器設(shè)計(jì)者可以通過(guò)把電感與助聽(tīng)器的放大器相連，對(duì)此進(jìn)行部分的或全面的補(bǔ)償。電感響應(yīng)以及相對(duì)于麥克風(fēng)的響應(yīng)等具體情況，可以在助聽(tīng)器的說(shuō)明書(shū)中看到，或者在測(cè)試箱中測(cè)量。