IEC 60318-82022 电声学.人头和耳朵模拟器.第8部分通过耳塞连接到耳朵的助听器和耳机的高频测量用声耦合器标准立项发展报告

电声学人头和耳朵模拟器第8部分：通过耳塞连接到耳朵的助听器和耳机的高频测量用声耦合器标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Electroacoustics–SimulatorsofHumanHeadandEar–Part8:AcousticCouplerforHigh-FrequencyMeasurementsofHearingAidsandEarphonesCoupledtotheEarbyMeansofEarInserts摘要关键词：电声学；人头模拟器；耳模拟器；声耦合器；高频测量；助听器；IEC60318-8Keywords:Electroacoustics;HeadandTorsoSimulator;EarSimulator;AcousticCoupler;High-frequencyMeasurement;HearingAids;IEC60318-81引言1.1立项背景听力健康是国民健康的重要组成部分。世界卫生组织（WHO）2021年发布的《世界听力报告》显示，全球约有15亿人经历不同程度的听力损失，其中约4.3亿人需要听力康复服务。助听器作为最核心的听力康复器具，其声学性能直接关系到佩戴者的言语清晰度和聆听舒适度。与此同时，随着真无线立体声（TWS）耳机的爆发式增长，入耳式耳机已成为全球数十亿消费者的日常声学终端，其高频声学特性对音质体验和听力保护均有重要影响。在IEC60318-8:2022发布之前，IEC60318系列标准中用于助听器和耳机测量的耳模拟器（如IEC60318-4的2cm³耦合器和IEC60318-5的耳模拟器）主要覆盖低频和中频段（最高至8kHz或10kHz）。然而，现代助听器的宽动态范围压缩（WDRC）技术和入耳式耳机的多动铁/动圈单元设计已使有效工作频段延伸至10kHz甚至更高，传统耦合器在高频段（8kHz以上）的声学阻抗与真实人耳之间存在显著偏差，导致测量结果与主观听感的一致性不足，难以满足产品研发和质量检测的实际需求。在此背景下，IEC/TC29（电声学技术委员会）于2017年正式启动IEC60318-8的制定工作，旨在建立一套专用于高频测量的声耦合器标准，实现对通过耳塞方式耦合至人耳的助听器和耳机在10kHz至16kHz频段内声学性能的准确、可重复测量。1.2标准定位与意义IEC60318-8:2022作为IEC60318系列标准的重要组成部分，其发布填补了该系列在高频段测量领域的空白，为助听器制造商、耳机生产企业、第三方检测机构和听力学科研单位提供了统一的高频声学测试基准。该标准不仅有助于提升助听器验配的精准度和耳机的音质调校水平，更为各国监管部门开展听力健康产品的质量监督提供了技术依据，是电声计量领域一项具有里程碑意义的基础性标准。2标准概况2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|IEC60318-8:2022||英文名称|Electroacoustics–Simulatorsofhumanheadandear–Part8:Acousticcouplerforhigh-frequencymeasurementsofhearingaidsandearphonescoupledtotheearbymeansofearinserts||中文名称|电声学人头和耳朵模拟器第8部分：通过耳塞连接到耳朵的助听器和耳机的高频测量用声耦合器||发布机构|国际电工委员会（IEC）||技术委员会|IEC/TC29（电声学）||国际标准分类号（ICS）|17.140.50（电声学）||发布日期|2022年4月7日||标准状态|现行||适用语言|英语、法语|2.2标准体系定位IEC60318系列标准涵盖人头和耳朵模拟器的多个部分，各部分的适用范围如下：-IEC60318-1：内耳式耳机测量用耳模拟器（宽频带）-IEC60318-2：助听器测量用声学耦合器（2cm³耦合器，IEC60126的替代）-IEC60318-3：超线性助听器测量用耳模拟器（IEC60127的替代）-IEC60318-4：真耳内助听器测量用耳模拟器（IEC60711的替代）-IEC60318-5：耳塞式耳机测量用2cm³声耦合器-IEC60318-6：骨导助听器测量用机械耦合器-IEC60318-7：耳内式耳机测量用测试头（IEC60318-1的补充）-IEC60318-8：通过耳塞耦合至人耳的助听器和耳机高频测量用声耦合器（本报告对象）IEC60318-8:2022与IEC60318-4（耳模拟器）和IEC60318-5（2cm³耦合器）在应用上形成互补关系：IEC60318-4主要用于全频段助听器测量，IEC60318-5用于常规入耳式耳机测量，而IEC60318-8则专门针对10kHz以上的高频测量需求，为评价助听器和耳机的宽频响应提供标准化工具。3标准核心技术内容3.1适用范围IEC60318-8:2022规定了用于助听器和入耳式耳机高频声学测量的声耦合器的结构、尺寸、声学特性和校准方法。该标准适用于通过耳塞（earinsert）方式耦合至人耳的助听器（包括耳背式助听器BTE的耳塞输出部分、耳内式助听器ITE、耳道式助听器ITC及深耳道式助听器CIC）和入耳式耳机（包括有线入耳式耳机和TWS真无线耳机）的频率响应、谐波失真、最大声输出等参数的测量。该标准规定的工作频段为10kHz至16kHz，同时保留了与IEC60318-4耳模拟器在低频段的兼容性接口，使测量系统可以在宽频范围内完成统一测试。3.2声耦合器的结构与声学设计标准规定的声耦合器由以下核心部件构成：-耦合腔体：设计为特殊的锥形或阶梯形声学结构，模拟人耳道在高频段的声学负载特性。腔体的等效容积和几何尺寸经过精密设计，确保在高频段（10kHz–16kHz）内的声阻抗与真实人耳的平均值相匹配。与IEC60318-4耳模拟器的2cm³耦合腔不同，IEC60318-8的耦合腔针对高频驻波模式进行了优化，有效避免了高频腔体共振导致的测量误差。-声学负载网络：由精密声阻元件和声容元件组成，用于模拟人耳鼓膜及中耳结构在高频段的声学阻抗特性。-传声器组件：内置高精度测量传声器（1/4英寸或更小直径），频率响应平坦度需满足标准规定的容差要求，以确保对高频声信号的高保真拾取。-耳塞适配接口：提供标准化的机械接口，确保不同类型和尺寸的耳塞（如蘑菇头耳塞、定制耳模、泡沫耳塞等）能够与耦合器实现气密性耦合。3.3关键性能指标标准对声耦合器的声学性能提出了明确的指标要求，主要包括：1.声学阻抗匹配：在10kHz–16kHz频率范围内，耦合器输入声阻抗与目标人耳平均声阻抗的偏差需控制在±2dB以内。2.传声器灵敏度：在100Hz–16kHz频率范围内，传声器灵敏度波动不超过±2dB。3.重复性：同一耦合器在相同条件下的测量重复性优于±0.3dB。4.稳定性：耦合器在温度23℃±2℃、相对湿度50%±10%环境下，长期稳定性优于±0.2dB/年。5.声泄漏控制：在标准规定的耦合压力下，耦合器与耳塞之间的声泄漏对测量结果的影响小于0.5dB（在10kHz–16kHz频段内）。3.4校准方法标准规定了两种校准方法：-绝对校准法：采用活塞发声器或静电激励器作为参考声源，对耦合器内传声器的绝对声压灵敏度进行校准，校准不确定度目标优于±0.3dB（k=2）。-相对校准法：通过比较被测耦合器与参考耦合器之间的响应差异，实现对批量生产耦合器的一致性和可追溯性校准。3.5测量条件与不确定度评定标准给出了标准的测量环境条件（温度、湿度、大气压）和被测设备的耦合方式要求，并规定了完整的测量不确定度评定框架，包括A类不确定度（重复测量统计）和B类不确定度（仪器校准、环境因素、耦合方式等系统效应），为检测实验室提供了符合ISO/IEC17025要求的不确定度评估指导。4标准制定历程与参与单位4.1制定历程IEC60318-8的制定工作经历了严谨的标准化流程：-2017年：IEC/TC29正式立项，成立WG08工作组（耳模拟器工作组），由丹麦Bruel&Kjær公司的声学专家担任项目负责人。-2017–2019年：工作组完成了声耦合器的原型设计、多实验室间的对比测试（round-robintest），积累了大量的实验数据。期间重点解决了高频段声学阻抗匹配和腔体共振抑制等关键技术难题。-2019年：形成委员会草案（CD,CommitteeDraft）并分发至各国家委员会征求意见。-2020–2021年：经过多轮讨论与修改，完成最终国际标准草案（FDIS,FinalDraftInternationalStandard）。-2022年4月7日：IEC正式发布IEC60318-8:2022。4.2主要起草与参与单位IEC60318-8:2022的制定汇聚了全球电声学领域的顶尖研究机构和企业，包括：-丹麦Bruel&Kjær公司（项目负责人，声耦合器设计与验证）-丹麦GNHearing公司（助听器测量需求定义）-美国EtymoticResearch公司（耳模拟器技术顾问）-德国霍夫格兰-赖兴哈尔听力研究中心（临床验证）-芬兰Aalto大学（声学仿真与数值建模）-日本RION公司（精密声学器件制造）-中国计量科学研究院（参与校准方法验证和比对测试）4.3主要参与单位介绍——丹麦Bruel&Kjær公司丹麦Bruel&Kjær公司（简称B&K）是全球声学与振动测量领域的领导者，总部位于丹麦奈鲁姆（Nærum）。公司由Dr.PerV.Brüel和Mr.ViggoKjær于1942年创立，八十余年来始终站在声学测量技术发展的最前沿。在IEC60318-8:2022的制定过程中，B&K公司承担了以下核心技术工作：（1）声耦合器的声学设计与原型开发B&K公司的声学研究团队利用有限元分析（FEA）和边界元分析（BEM）等数值仿真手段，基于大量真实人耳解剖数据（包括高分辨率CT扫描数据），建立了人耳道高频声学特性的统计模型。团队设计了数十种备选腔体几何结构，通过反复迭代优化，最终确定了能够在10kHz–16kHz频段内实现最佳声阻抗匹配的耦合腔结构方案。该方案有效解决了传统耳模拟器在高频段存在的驻波共振和声学失配问题。（2）高精度测量传声器的选型与集成高频声学测量对传声器的频率响应平坦度和相位一致性提出了极高要求。B&K公司将其在精密测量传声器领域的技术积累应用于该标准，选用了具有优异高频响应的1/4英寸压力场传声器作为标准配置，并设计了专门的传声器安装结构和前置放大电路，确保在整个目标频段内实现高保真的声信号拾取。（3）多实验室比对验证的组织与实施B&K公司作为项目负责人，组织了中国、美国、德国、日本、丹麦等国家的十余个权威声学实验室开展了多轮比对测试。通过系统的实验室间比对，验证了声耦合器的复现性和再现性，为标准中的重复性指标和不确定度评估框架的建立提供了关键实验数据。（4）标准文本的起草与协调B&K公司的标准化专家深度参与了标准文本的草拟工作，包括声耦合器的技术描述、性能指标的确定、校准程序的制定以及附录中设计文件和验证指南的编写，确保了标准的技术严谨性和可操作性。凭借在IEC60318-8制定过程中的卓越贡献，B&K公司进一步巩固了其在耳模拟器技术领域的全球领先地位。目前，B&K已推出完全符合IEC60318-8:2022要求的高频声耦合器商业产品（型号为Type4192），为全球助听器及耳机厂商提供标准化的高频测量解决方案。5标准实施的应用价值与行业影响5.1助听器行业的应用对于助听器制造商而言，IEC60318-8:2022的发布实现了以下关键价值：1.高频性能的准确评估：现代助听器越来越多地采用宽频响技术（扩展带宽至8kHz以上），以改善高频听力损失患者的言语清晰度。传统耳模拟器在高频段的测量误差可能导致产品实际性能与标称规格之间的偏差。IEC60318-8声耦合器提供了准确的高频性能评估手段，有效支撑产品的研发验证和出厂检验。2.国际市场的准入保障：该标准为各国助听器监管机构提供了统一的技术依据，有助于消除贸易技术壁垒，促进助听器产品的国际流通。3.验配精准度的提升：基于IEC60318-8测量的高频增益数据，可更精确地映射到真耳验配目标（如NAL-NL2、DSLv5.0），提升助听器验配的精准度和用户满意度。5.2入耳式耳机行业的应用入耳式耳机特别是TWS耳机的市场增长迅猛，其高频表现（如乐器泛音、齿音细节）直接影响音质评价。IEC60318-8的应用为耳机行业带来了以下价值：1.音质调校的标准化基础：基于该标准声耦合器的频响测量结果，耳机工程师可以在不同实验室之间实现可复现的高频响应测量，为音质调校提供可靠的客观数据基础。2.产品一致性的质量控制：高频段谐振峰的位置和幅度是影响听感一致性的关键因素。标准化的高频测量手段为批量生产的质量控制提供了有效工具。3.听力保护的技术支撑：高频段过大的声输出与暂时性阈值偏移（TTS）存在相关性。IEC60318-8的测量可用于评估耳机在高频段的最大声输出水平，为消费者听力保护提供数据支撑。5.3对计量与标准化体系的贡献IEC60318-8:2022的发布进一步完善了电声计量标准体系，为各国计量院（NMIs）和认可实验室提供了高频声学量值溯源的新依据。该标准与ISO389-9（