电声学 助听器 第13部分：对移动数字无线设备电磁抗扰度的要求和测试方法 征求意见稿

GB/T25102.13—202×电声学助听器第13部分：对移动数字无线设备电磁抗扰度的要求和测试方法1范围本文件规定了助听器在使用移动数字无线设备干扰环境下电磁抗扰度的要求和测试方法。本文件适用于与助听器有关的电磁兼容现象。助听器对源自数字无线设备（例如手机）的高频场的抗扰度被认为是影响助听器的最相关的电磁兼容现象之一。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。IEC60118-0:2015Electroacoustics–Hearingaids–Part0:MeasurementoftheperformancecharacteristicsofhearingaidsIEC60318-5，Electroacoustics-Simulatorsofhumanheadandear-Part5:2cm3couplerforthemeasurementofhearingaidsandearphonescoupledtotheearbymeansofearinsertsIEC61000-4-3，Electromagneticcompatibility(EMC)-Part4-3:Testingandmeasurementtechniques-Radiated,radio-frequency,electromagneticfieldimmunitytestIEC61000-4-20Electromagneticcompatibility(EMC)–Part4-20:Testingandmeasurementtechniques–Emissionandimmunitytestingintransverseelectromagnetic(TEM)waveguides3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1助听器hearingaid用于帮助听力受损人士的佩戴装置，由规范的听力验配方法验配，通常由传声器、放大器、信号处理器和耳机组成，低压电池供电，还可能包含感应拾音线圈。3.2临近者兼容性bystandercompatibility助听器佩戴者接近数字无线设备运行的环境时，助听器的抗扰度能够确保助听器可正常使用。3.3使用者兼容性usercompatibility助听器佩戴者使用数字无线设备时，助听器的抗扰度能够确保助听器可正常使用。GB/T25102.13—202×3.4增益gainG声或磁等效输入级（Lp,in）与相应的声输出级（Lp,out）之间的差。注2：G=Lp,out-Lp,in3.5输出相关干扰电平outputrelatedinterferencelevelORIL助听器暴露在1kHz80%幅度调制射频场（F时间计权）中，助听器输出的声压级。注：ORIL=Lp,out在1kHz80%幅度调制射频场中的输出电平。3.6输入相关干扰电平inputrelatedinterferencelevelIRIL输入相关干扰电平等于输出相关干扰电平减去增益:IRIL=ORIL-G3.7输入相关环境噪声inputrelatedambientnoiseIRAN等效的声学输入声压级会导致助听器产生输出声学噪声：IRAN=ORILRFoff-G射频关闭时，ORILRFoff=Lp,out3.8GSM全球移动通讯系统。3.9横电磁波小室TEMcell一种封闭测试设备，改变电压会产生TEM模式电磁场。3.10吉赫兹横电磁波小室GTEMcell调整的TEM小室，扩展了可用频率范围。3.11射频radiofrequencyRF在30kHz~30GHz电磁辐射的频率。3.12传声器模式microphonemode激活助听器全向性设置。3.13感应拾音线圈模式inductionpick-upcoilmode激活助听器感应拾音线圈设置。3.14指向模式directionalmode激活助听器指向性设置。GB/T25102.13—202×4助听器的操作和功能助听器基本上由传声器、放大器、可选的感应拾音线圈和耳机（受话器）组成。对于耳背式（BTE）助听器，声音通常通过一个单独定制的耳模（耳塞）或置于外耳道的受话器（RITE）馈入耳道。耳内式（ITE）和耳道式（ITC）助听器，有一个有源电路位于耳道中。助听器通常使用电池作为电源。对于一些助听器，使用者能通过控制器调节助听器。5电磁抗扰度要求5.1概述本部分规定了助听器对于数字无线设备的电磁抗扰度要求。GB/T17626.3描述了适用于一般辐射抗扰试验和测量技术，应适用于本文件。射频电磁辐射的抗扰度要求，定义了两个与助听器用户情况相关的助听器用户兼容性等级（见3.2和3.3）。“临近者兼容性”确保当助听器佩戴者接近数字无线设备运行的环境时，助听器的抗扰度能够确保助听“使用者兼容性”确保当助听器佩戴者使用数字无线设备时，助听器的抗扰度能够确保助听器可正常使5.2符合性准则为了验证兼容性，按表1规定的试验电平，并遵循第6章规定的测量过程的情况下应符合以下准则：.不应改变助听器的工作模式.IRIL的声压级不应大于55dB表1中定义了助听器抗扰度临近者兼容性和使用者兼容性的射频试验信号电场强度。临近者兼容性准则应视为最低满足要求，使用者兼容性是可选的。8GB/T25102.13—202×表1助听器临近者兼容性和使用者兼容性抗扰度的射频试验信号场强当处于以下场强时，IRIL≤55dBE当处于以下场强时，IRIL≤55dBE感应拾音线GB/T25102.13—202×6射频电磁场辐射抗扰度测试程序6.1概述本部分描述射频电磁场辐射抗扰度测试的设备和测量方法。附录A描述了测试程序发展过程的背景信息。6.2测试布置GTEM小室进行助听器抗扰度测试布置示例见图1。非气导输出的助听器，例如骨导式助听器，需要使用合适的负载和耦合设备。制造商应为此类助听器提供详细的测量布置方法。当使用GTEM小室时，GB/T17626.20给出了建议的测试、验证和测量方法。图1GTEM小室进行助听器抗扰度测试布置示例6.3助听器测试设置助听器的增益控制器应调整为参考测试位置（RTS其他控制器设置应设定到按照IEC60118-0:2015中6.4.3描述的基本设定位置（关闭自适应功能）。6.4增益的确定确定增益应使用与ORIL测量相同的声耦合器和导管。确定增益的测量布置应符合IEC60118-0:2015。助听器传声器模式的增益是通过在助听器参考点上施加1kHz正弦信号，以输入声压级（Lp,in从30dBSPL到80dBSPL扫幅确定的。从输入输出响应曲线中可以得出在输入声压级为55dB时的输出声压级（Lp,out）。助听器指向模式的增益，使用传声器模式时测得的增益。助听器感应拾音线圈模式的增益是通过在助听器感应拾音线圈参考点上施加1kHz正弦信号，以1A/m（LH,in）为参考磁场强度从-60dB到-10dB扫幅，测量输出声压级（Lp,out）。从输入输出响应曲线可以得出输入参考场强1A/m，在-35dB（等效输入声压级为55dB）的输出声压级（Lp,out示例见图2增益的计算方式为：GB/T25102.13—202×GdB=Lp,outdB−55dB图2在1kHz处的输入输出响应曲线和在55dB输入声压级的增益确定示例6.5输入相关环境噪声的测量（IRAN）关闭射频信号测得的ORIL为ORILRFoff。从ORILRFoff减去增益（G）得到IRAN：IRAN=ORILRFoff−G。应通过测试来确保环境噪声至少比IRIL限值（55dB）低15dB。6.6抗扰度测试中助听器输出耦合助听器应放置于射频场中。测试室中，除助听器外，不应放置任何可能改变射频场的其他物品。为了把GB/T25498.5中规定的金属耦合腔从测试室中移出，助听器和耦合腔之间的正常导管应用孔径为2mm、典型长度值为50mm~1000mm的导管替代。对于耳内式助听器，接收器的出口应通过合适的适配器连接到导管。耳内式助听器的增益是在单次测试布置中确定的，适配器和导管的长度没有严格规定。6.7抗扰度测试中助听器的位置助听器应放置在六个测量方向中，其中三个方向围绕一个包围立方体正交轴旋转180°,三个方向的相对方向分别由三个初始方向围绕电场矢量旋转180°建立。六个方向定义为X0，X180，Y0，Y180，Z0，Z180。位置可以按照图3所示三个初始位置X0，Y0，Z0来定义。位置X180从初始位置X0围绕电场矢量旋转180°获得。位置Y180从初始位置Y0围绕电场矢量旋转180°获得。位置Z180从初始位置Z0围绕电场矢量旋转180°获得。对于定制式助听器，位置X0为了再现助听器在耳中的正常位置，射频场指向头部侧面。位置X180从初始位置X0围绕电场矢量旋转180°获得。位置Y180从初始位置Y0围绕电场矢量旋转180°获得。位置Z180从初始位置Z0围绕电场矢量旋转180°获得。GB/T25102.13—202×图3耳背式（上）和耳内式（下）助听器测试位置6.8输出相关干扰电平（ORIL）的测量对于每个位置，测量助听器输出的SPL（ORIL——在测试室内按指定方向放置助听器；——每个射频场频率fn+1=fn×1.01:.按表1的电场强度施加1kHz80%幅度调制射频信号；.使用一个最大带宽为三分之一倍频程的1kHz带通滤波器测量助听器输出声压级ORIL。由于射频载波效应，助听器的增益可发生变化。增益的变化可以用多种方式进行观察。下面给出了一些实例。当考虑助听器的输入输出响应曲线时，可以通过增加助听器的场强电平直至助听器出现干扰，并将测得的干扰电平的增加与场强的增加进行比较，来研究增益的变化。确定增益发生变化的另一种方法是根据测试助听器的模式，使用1kHz声音或磁信号，加载或关闭未经幅度调制的射频载波，同时监测助听器在不同频率和方向上产生最高ORIL时的输出声压级。在加载和关闭射频载波时，助听器输出声压级的不同代表增益的变化。也可以通过使用1300Hz声偏置信号来确定增益的变化，该信号将助听器设置为一个已知的声输出电平。借助频率分析仪，测量助听器在1300Hz的输出可以反映出增益的变化。如果测试中观察到增益的改变，应记录在测试报告中，并且宜谨慎解释结果，因为射频载波效应可通过不可预测的方式激活助听器中的信号处理器。不应改变助听器的工作模式。由制造商来确定哪些视为模式的改变和如何监测模式的改变。助听器可能发生非预期的模式改变，如从传声器模式改为感应拾音线圈模式。使用者兼容性和临近者兼容性的测量可以按照表1作为两个独立的测试分开进行。如果使用者兼容性得到了证明，则无需对使用者兼容性测试所涵盖的特定频率进行临近者兼容性的测试。测量应在传声器模式、指向模式（如有）和感应拾音线圈模式（如有）下进行。GB/T25102.13—202×6.9输入相关干扰电平（IRIL）的计算每个频率下测得的结果都是不同方向上获得的ORIL最大值。单个的ORIL测量结果可以表示为：ORILmax=max(ORILX0,ORILX180,ORILY0,ORILY180,ORILZ0,ORILZ180每个载波频率范围内最不利情况计算得到的ORIL结果可以转化为IRIL：IRILmax=ORILmax-G对传声器模式、感应拾音线圈模式（如有）和指向模式（如有）重复测量计算。所有输入模式和载频范围的结果应以IRIL数值表示。对每一种模式都需说明符合或不符合。若声称符合，助听器的操作模式应不发生变化，且在所有列出的频率、场强、位置条件下IRILmax都应≤55dBSPL以满足本文件的要求。应记录测试布置、设备设置和IRAN。7射频电磁场辐射抗扰度的测量不确定度声测量的最大测量不确定度应为：umax,Acoustic=±2dB注：电声学umax应符合IEC60118-0:2015。第6章节测量不确定度的组成如下：——使用设备的不确定度，如信号发生器、场强表、射频耦合器、射频探头位置等；——放置助听器的重复性。考虑以上因素，射频部分的测量不确定度为：umax,RF=±3dB制造商和购买者可能对不确定度的考量是不同的。制造商应保证他们产品的测试结果在指定的公差范围内，公差范围是减去测量不确定度的。购买者可以基于标称值加上测量不确定度来做出决定。GB/T25102.13—202×附录A建立测试方法、性能判据和测试等级的背景A.1概述1994年，欧洲听力设备制造商协会（EHIMA）承担了一系列的测量，以建立测量助听器对干扰源影响和量化实际抗扰度限值的基础。同时，类似工作也在澳大利亚进行。工作集中在提供测量和指出如今认为是临近者问题的基础。由于当时对课题知识的缺乏及在大多数国家和地区数字无线设备的低使用率，限制了使用者兼容性问题和处理这一问题的需求。然而，随着人们对无线数字设备使用的快速增长，对于想使用无线数字设备的助听器佩戴者来说解决这个问题变得很迫切。美国在1997年开始着手研究这个问题，目的是提议助听器和移动电话之间的测量方法。这项工作成就了ANSIC63.19标准[2]，促进了欧洲对该草案进一步评估的动力。A.2射频电磁场辐射——测量方法的历程EHIMAGSM项目最终报告[4]介绍了该项目发展所取得的阶段性成果，由EHIMA发起，目的是建立一个测试环境，使成员公司能够处理产品有关GSM干扰问题。EHIMAGSM项目还包括了其他相关的研究成果。项目相关部分概括如下。选择五种类型的助听器在实验室进行研究，代表不同的电声特性、干扰电平和干扰频谱。用总输入相关干扰电平（OIRIL）来表征助听器的干扰特性，总输入相关干扰电平用分贝表示的声压级来表示。首先，助听器按照GB/T25102.100进行声测试。为了能够把金属耳模拟器从射频场中移开，使用500mm长的导管连接在助听器和耳模拟器之间以进行声耦合。可以看到这一改动带来的声学方面巨大变化。意味着对每一个拟进行OIRIL测试的助听器均需进行增益测试。助听器被暴露在电波暗室中，置于正常使用时的方向，以模拟GSM射频场。使用峰值场强10V/m的测试信号，相当于功率8W的数字无线设备在2m距离或功率为2W的数字无线设备在1m距离所产生的场强。通过试验可以确定在造成最大干扰方向上干扰信号的频谱，减去助听器增益，得出输入相关频谱，最终确定OIRIL。对所有被测助听器输入相关频谱表现为几乎等同，谐波电平随着频率的增加而降低。这意味着对于抗扰度测试，仅需要频谱的低频部分就可以确定足够精度的OIRIL。结果表明，助听器在水平面上旋转会影响干扰性能，对于不同的助听器产生最大干扰的角度也不同。在实际所有情况中，射频场的垂直电场极化，像使用GSM系统，往往能够达到最高干扰电平。不同类型助听器之间OIRIL存在相对较大的差异，即使同类型样品中也存在少数的这种情况。当场强与干扰电平的比例用分贝表示为1:2时，该比例下的场强范围内干扰信号大于助听器本底GB/T25102.13—202×图A.1场强与干扰电平（dB）的比例为1:2为确定助听器置于耳后和耳内带来的影响进行了一些测试。当人的头部位于发射源和助听器之间时，头部能有效衰减GSM信号，然而当助听器正对发射源时，没有发现明显的不同。基于这些发现确定测量结果不需“人体系数”修正。研究还表明当使用相当于模拟的GSM信号“峰值均方根”相同的载波电平80%1kHz正弦波调制信号时，在助听器上产生近似相同的输入相关电平。这与GB/T17626.3中的结论和建议一致。因此，建议助听器测试时信号采用正弦波调制。测量结果用IRIL（输入相关干扰电平）表示。按照同样方法确定OIRIL，但仅有1kHz被考虑。2015年至2017年期间，按照六向最大总和法进一步证实射频场辐射测量方法确定的场强和之前使用助听器旋转法测得的IRIL数值相同，见参考文献[5]和[2]。A.3性能判据为对建议可接受电平建立基础，进行了一系列的听力测试。所有助听器的干扰信号的输入相关频谱几乎都是一样的，用其中一个信号给一组五个具有正常听力的人让他们判断干扰是“不严重”、“轻微干扰”、“严重”和“非常严重”。干扰信号采用不同的电平并且与三个不同的噪声和言语信号一起模拟不同的聆听情况。从这些测试结果中，提议用得出自由场的声压级表示可接受电平。基于这些听力测试和实验室研究的结果，得出在大多数实际环境下55dB声压级是可以确保助听器使用者可接收条件的结论。在本文件中此数值已被选作性能判据。这一选择通过一个额外的听力损害课题的研究得到了证实。总而言之，IRIL（在1kHz上的输入相关干扰电平，以分贝表示的声压级）应当被用来表征助听器的抗干扰度。IRIL值的减小表明抗扰度的增加。IRIL等于或小于55dB声压级是可以确保助听器使用者在大多数实际情况下可以接收的条件，而且被建议用作性能判据。A.4测试场强——临近者兼容性为了使助听器测试时的场强更加接近现实情况，例如模拟当助听器使用者被附近使用数字无线设备的人干扰时的环境场强，应考虑以下几点。第一、建议的试验过程是基于一些最坏的情况。——最大干扰电平出现在助听器相对于干扰场的四个不同方向中的每一个，并且在这四个最大值中，最大值用于表征助听器中的干扰电平。——如果完全符合本文件的要求，在宽射频频段内的最大干扰电平将用于表征射频频段内助听器的抗扰度，即使最大干扰电平仅在单个射频频率下获得。注：由于抗扰度测试是在较宽的射频频段内进行的，因此最坏情况下干扰的射频频率几乎不与实际的射频载波频——数字无线设备工作在最大传输功率，尽管实际上其只在特定情况下才以最大功率发射（电池充满电、数字无线设备与基站之间的距离较远和/或有障碍物）。第二、应注意一些实际情况：数字无线设备的使用者可能希望尽可能的保密，于是会尽可能的增GB/T25102.13—202×加与附近人员的距离。表1中给出的临近兼容性场强相当于大概与数字无线设备保持2m时的理论保护距离。A.5测试场强——使用者兼容性作为在1995年结束的EHIMA研究的后续，欧盟ISIS资助的项目在1999年开始了。这个项目“助听器和移动电话抗扰度和干扰标准——HAMPIIS”目的是为本文件的修订制定规范，该文件涉及助听器佩戴者使用数字无线设备的准则。在该项目中根据标准ANSIC63.19[2]验证了使用偶极子天线测试助听器的近场辐射的方法。使用偶极子天线（或数字无线设备）测试助听器近场辐射被发现在新助听器的设计和发展中具有价值，在图A.2中给出了一个用偶极子天线进行测试布置的例子。图A.2偶极子天线进行助听器抗扰度测试布置示例然而，偶极子测试不作为一个标准的方法来测试助听器和区分助听器。否决的原因主要是由于该测试需要一个屏蔽的测试环境以及该测试方法从一个测试布置到另一个测试布置时的可靠性比较低。另外，助听器使用者真正使用的环境是一个近场辐射助听器的环境，还不能在测试的性能和真正现实生活之间找到一个改良的修正。本文件中，测试场强更新后符合IEEEC63.19[1]和ANSIC63.19[2]，并且使用了六向测试方法。该性能判据不能保证在使用数字无线设备时完全无干扰和无噪声，但是建立了一个大多数情况下有用的限值。实际上，助听器使用者他们自己会在耳边找到数字无线设备对助听器最小或无干扰的位置。GB/T25102.13—202×参考文献[1]IEEEC63.19:2011,MethodsofMeasurementofCompatibilitybetweenWirelessCommunicationDevicesandHearingAids,Measurementsofwirelesstelephoneemissionsandhearingaidimmunity,withpredictedperformancebasedonmeasures[2]ANSIC63.19:2001,AmericanNationalStandardforMethodsofMeasurementofCompatibilitybetweenWirelessCommunicationsDevicesandHearingAids[3]AlignmentofMeasurementProceduresIEC60118-13andANSIC63.19–ComparisonMaximal-Sum-MethodsvsConservativeMethodsandDeterminationofFieldstrength,EHIMAEMIWG2017[4]EHIMAGSMproject,finalreport:1995