实验2.6 人耳听觉听阈的测量
实验目的
1.掌握听觉听阈的测量方法；
2.测定人耳的听阈曲线；
3.测定人耳的痛阈曲线（必须在老师的辅导下完成）。
实验原理
本实验是为临床听力测量打基础，由于测量通过耳机传送到耳内的标准声强级是非常专业的测量，实验仪器无法做到，学生主要是通过实验掌握听觉听阈的测量方法。实验定义：把人耳通过耳机刚能听到的1000Hz声音的声强级定义为0db（相对声强级）。痛阈的测量有可能会损伤被测者的听力，实验时必须有专业老师的指导才能做。
1.声强级
能够在听觉器官引起声音感觉的波动称为声波。其频率范围通常为20～20000Hz。描述声波能量的大小常用声强和声强级两个物理量。声强是单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的声波能量，用符号I来表示，其单位为W/m2。而声强级是声强的对数标度，它是根据人耳对声音强弱变化的分辨能力来定义的，用符号L来表示，其单位为分贝，L与I的关系为：
式（2-9）中规定I0=10-12W/cm2，频率为1000Hz。
2.响度级和等响曲线（包含听阈曲线和痛阈曲线）
人耳对声音强弱的主观感觉称为响度。一般来说，它随着声强的增大而增加，但两者不是简单的线性关系，因为还与频率有关，不同频率的声波在人耳中引起相等的响度时，它们的声强（或声强级）并不相等。在医学物理学中，用响度级这一物理量来描述人耳对声音强弱的主观感觉，其单位为昉（Phon），它是选取频率为1000Hz的纯音为基准声音，并规定它的响度级在数值上等于其声强级数值（注意：单位不相同），然后将被测的某一频率声音与此基准声音比较，若该被测声音听起来与基准音的某一声强级一样响，则这基准音的响度级（数值上等于声强级）就是该声音的响度级。例如：频率为100Hz，声强级为72dB的声音，与1000Hz，声强级为60dB的基准声音等响，则频率为100Hz声强级为72dB的声音，其响度级为60昉；1000Hz，40dB的声音，其响度为40昉以频率的常用对数为横坐标，声强级为纵坐标，绘出不同频率的声音与1000Hz的标准声音等响时的声强级与频率的关系曲线，得到的曲线称为等响曲线。如图2-15所示即为正常人耳的等响曲线。
图2-15 人耳等响曲线
引起听觉的声音，不仅在频率上有一范围，而且在声强上也有一定范围。对于任意在人耳听觉范围内的如20～20000Hz的频率来说，声强还必须达到某一数值才能引起人耳听觉。能引起听觉的最小声强叫作听阈，对于不同频率的声波听阈不同，听阈与频率的关系曲线叫作听阈曲线。随着声强的增大，人耳感到声音的响度也提高了，当声强超过某一最大值时，声音在人耳中会引起痛觉，这个最大声强称为痛阈。对于不同频率的声波，痛阈也不同，痛阈与频率的关系曲线叫作痛阈曲线。由图2-15可知，听阈曲线即为响度级为0昉的等响曲线，痛阈曲线则为响度级为120昉的等响曲线。
在临床上常用听力计测定病人对各种频率声音的听阈值，与正常人的听阈进行比较，借以诊断病人的听力是否正常。
实验仪器
听觉实验仪由专用信号发生器、音频放大器和全频带头戴式耳机组成。信号发生器可经键控产生20～20000Hz任意频率的正弦信号，其分辨率为1 Hz。经功率放大器，就得到最大的功率。调节衰减旋钮（含粗调和微调）可改变功率，通过耳机便可听到不同分贝衰减的声强级声音，衰减越多，声强级声音越小。用此仪器可测量人耳（左或右）对于不同频率、不同声强声音的听觉情况。
仪器工作原理如图2-16所示。
图2-16 人耳听觉听阈测量实验仪原理方框图
仪器面板排列如图2-17所示。
图2-17 实验仪器面板图
仪器的应用
FD-AM-A人耳听觉听阈测量实验仪是一种医学物理的实验仪，是适合医学专业本科生、研究生使用的医学物理实验仪器，该实验利用声波方面的声强、声强级、响度、响度级和听觉曲线等物理知识，完成了对人耳听阈曲线测量的实验，为临床听力仪的正确应用打好基础。按面板上的指示，插上耳机即可做听阈测量的实验（实验请参考实验讲义）。
仪器的智能键控信号源操作说明如下：
该键盘由4个按键组成。
1.复位键
复位信号频率，仪器设定复位（初始）频率为1000Hz。
2.确认键
任何设置后必须按下确认键，设定的频率才能有效输出。仪器对设置频率值进行限制，如设置频率值高于20000Hz，则输出有效频率只能为20000Hz，如设置频率低于20Hz，则输出有效频率只能为20Hz。(https://www.daowen.com)
3.选位键
频率数字显示有5位，分别为个、拾、百、千、万。选位键能按次序分别选中其中一位，被选中的一位数码管会闪烁，这时只能对闪烁的被选中的位进行修改操作，修改完成后，按下确认键，闪烁就会停止，输出有效频率。
4.加1键
对被选中的位的数字进行修改，按下加1键，就会对选中的位的数字进行加1，每按1次数字加1，依次改变数字为0～9。
仪器应用说明如下：
FD-AM-A人耳听觉听阈测量实验仪是一种医学物理的实验仪，不是医学测量仪器，故其声强（db）指示都是相对值，因为要正确测量音频信号通过头戴耳机送到耳膜的声强级（人耳通过头戴耳机听到的真实声强级）是相当复杂的。仪器定义为：测量者在1000Hz时，调节声强，自己刚刚能听到的声强为0db。
实验步骤
1.熟悉听觉实验仪面板上的各键功能，接通电源，打开电源开关，指示灯亮，预热5分钟。
2.在面板上将耳机插入，把仪器各选择开关按到选定位置。
3.被测者戴上耳机，背向主试人（医生）、仪器或各人自行测试自己的左右耳的最低和最高听觉频率。
4.测量。
（1）测量人耳听觉的频率范围。
①调节“衰减”旋钮（衰减粗调和微调两个旋钮）为最大值，使得输出信号最强。
②设置左右耳的听觉频率，找到听阈并记录到表2-15中。
表2-15
（2）测量听阈曲线。
①选择测量频率（仪器初始为1000Hz）。
②校准。调节“衰减”旋钮（衰减粗调和微调两个旋钮），使声强指示为0db；戴上耳机，调节“校准”旋钮，使被测者刚好听到1000Hz的声音（听阈）。整个听阈测量实验内“校准”旋钮不能再调节。
③选定一个测量频率，用渐增法测定。将衰落减旋钮调至听不到声音开始，逐渐减小衰减量（可交替调节粗调和微调），当被测人刚听到声音时，主试人（或自己）停止减小衰减量，此时的声强（或声强级）为被测人在此频率的听觉阈值，其衰减分贝数用L1表示。
④同一个频率用渐减法测定。步骤同③，只是将衰减旋钮先调在听得到声音处，然后再开始逐渐增大衰减量，直到刚好听不到声音时为止。与步骤③一样，对相应同一频率的声音，可得到相同的听觉阈值，其衰减分贝数用L2表示。
⑤令L测=（L1+L2）/2（负值）——所测频率衰减分贝数的平均值（相对声强）。
⑥改变频率，重复①～⑤步骤，分别对50Hz，150Hz，300Hz，……（20～20000Hz范围内低、中、高频各取三个以上的点）等9个以上不同的频率进行测量，这样就可以得到右耳或左耳9个以上点的听觉阈值，记录在表2-16当中。
表2-16
⑦作听阈曲线。以声强级为纵坐标，以频率的常用对数为横坐标（以高、中、低频不同的坐标间隔），在实验报告本上画出直角坐标系（图2-18），根据以上的测量数据描点，依次平滑地连接各点，便为听阈曲线。
图2-18
5.痛阈测量（选做部分）。
一般可不做，要做可参考听阈测量，但必须要有指导老师才能做。仪器已对输出到耳机的声功率进行了衰减，测痛阈时声强不必一定要大到耳痛为止，一般调到耳朵感到受不了就可以了（主要是掌握测量原理）。
6.诊断。
对照正常的听觉频率范围和听阈曲线对自己的听力进行鉴定评价。