On Basic Research Towards an Improved Artificial Head for the Measurement of Hearing Protectors

ISSN： 1610-1928

Source： Acta Acustica united with Acustica, Vol.50, Iss.4, 1982-04, pp. : 250-260

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Abstract

This paper is a preliminary report on the development of a method and the necessary instrumentation for an accurate, objective measurement of the attenuation of earmuffs as well as earplugs. Experimental evaluations of the mechanical impedances of human tissues and their appropriate modelling by a two-component polyurethane are considered. Furthermore a theoretical model is given to study the influence of the ear canal and eardrum on the insertion loss of an ear protector. It is shown that the insertion loss of any ear protector can be measured with an arbitrary (but known) ear canal if the data are converted afterwards to e.g. a mean ear canal and eardrum. For ordinary earmuffs, the conversion is not necessary because the ear canal has practically no influence on the insertion loss. Additionally, measurements of the level difference of air and bone conduction in a free sound field are described.A simple in-phase sum of converted insertion loss and given standard curves of bone conduction is used to give a worst-case estimation of the real-ear attenuation of an ear protector. Finally, a constructed dummy head is described, and sample results are shown in comparison to subjectively measured data.ZusammenfassungDieser Aufsatz gibt den vorläufigen Stand der Entwicklung einer Kunstkopfmethode zur objektiven Messung der Schalldämmung von Kapsel- und Stöpselgehörschützern wieder.Es wird über die Messung der mechanischen Impedanz von menschlichen Gewebeschichten und deren Nachbildung durch Kunststoff berichtet.Weiterhin wird ein theoretisches Modell vorgestellt, das den Einfluß des Ohrkanals und des Trommelfells auf die Einfügungsdämmung eines Gehörschützers beschreibt. Es wird gezeigt, daß diese Einfügungsdämmung in einer beliebigen, aber bekannten Leitung gemessen und danach auf die entsprechenden Werte in einem menschlichen Gehörgang umgerechnet werden kann. Für gebräuchliche Kapselgehörschützer erwies sich diese Umrechnung in der Praxis als unnötig.Um den Einfluß der Knochenleitung auf die Schalldämmung von Gehörschützern berücksichtigen zu können, wurden die Pegeldifferenzen zwischen Luft- und Knochenleitungshörschwellen im freien Schallfeld gemessen.Unter Berücksichtigung der erhaltenen Ergebnisse wurde ein Kunstkopf konstruiert. Es wird über erste Messungen mit diesem Kunstkopf berichtet. Die dabei erhaltenen Ergebnisse werden mit denen der Hörschwellenmethode verglichen.SommaireCe rapport préliminaire montre l'état actuel de développement d'une méthode de tête artificielle qui permet de mesurer objectivement l'affaiblissement acoustique procuré par un protecteur individuel.On commence par présenter les techniques de détermination expérimentale de l'impédance mécanique des tissus humains et de leur reproduction matérielle par un polyuréthane à deux composants. Puis on expose un modèle théorique rendant compte de l'influence du conduit auditif et du tympan sur l'atténuation d'insertion d'un protecteur. On montre que cette perte d'insertion peut se mesurer, pour n'importe quel protecteur, avec un canal auditif arbitraire pourvu qu'on en connaisse les caractéristiques et que l'on convertisse ensuite les résultats pour les faire correspondre au conduit auditif et au tympan moyen pris comme standard. Toutefois, pour les serre-tête ordinaires, dont la perte d'insertion ne dépend pratiquement pas du canal auditif, cette conversion devient inutile. Enfin on rend compte également de mesures de différences de niveaux entre les seuils d'audition par la voie aérienne et par la voie osseuse en champ libre en vue d'étudier l'influence de la conduction osseuse sur l'affaiblissement des protecteurs d'oreilles.A la suite de ces études on a pu construire une tête artificielle et on décrit les premières mesures effectuées avec elle, que l'on a pu comparer dans certains cas avec les résultats de mesures subjectives.