Caracterização experimental de alto-falantes para aparelhos auditivos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaNas últimas décadas, tem observado-se um aumento significativo no número de pessoas com perda auditiva, o que ocorre, principalmente, em função do envelhecimento da população e do estilo de vida moderno. Como consequência, tem-se também um aumento no número de usuários de aparelhos auditivos e um investimento cada vez maior no desenvolvimento destes. No entanto, ainda há pouca compreensão sobre o comportamento e a qualidade dos alto-falantes para tais equipamentos. Uma vez que, atualmente, existem métodos para análise de aparelhos auditivos, o objetivo deste trabalho é investigar os métodos experimentais existentes e definir o mais adequado para os alto-falantes de aparelhos auditivos. Nesta investigação, um procedimento experimental é proposto para análise e caracterização dos alto-falantes para aparelhos auditivos. Na maioria dos aparelhos auditivos, o som é captado por um microfone e tem sua intensidade controlada por um amplificador, o qual envia o sinal amplificado para o alto-falante. O sinal reproduzido pelo alto-falante é, então, direcionado até o tímpano do usuário por meio de tubos de diferentes diâmetros (tubos de conexão, ventilação e canal auditivo). Estes tubos exercem uma influência significativa na resposta em frequência do alto-falante e, para simular este sistema acústico, foi utilizado o Modelo de Matrizes de Transferência (MMT). A matriz de transferência do alto-falante é obtida por meio do Método de Duas Cargas (MDC), enquanto que as matrizes de transferência para os tubos são obtidas assumindo ondas planas e levando em conta os efeitos visco-térmicos. Uma vez obtido o modelo, é possível predizer o comportamento na frequência da pressão sonora, velocidade de volume, tensão e corrente elétrica para o alto-falante desejado. Tais resultados podem ser obtidos em pontos diversos do sistema acústico, e, com a utilização do MMT, é possível obter os resultados supracitados sem a necessidade da construção de protótipos, o que representa um significativo avanço no projeto de aparelhos auditivos. Associando o MMT com um procedimento experimental para análise dos níveis de distorção dos alto-falantes, o qual também é proposto neste trabalho, será possível obter as informações necessárias para uma qualificação dos alto-falantes de forma confiável. Os resultados numéricos do MMT obtidos para o sistema acústico do alto-falante foram confrontados com os resultados experimentais e obteve-se boa concordância dentro da faixa de frequência de 0 a 6,4 kHz, faixa usualmente encontrada nas informações técnicas de aparelhos auditivos.Recent decades have seen a significant increase in the number of people with hearing loss, which occurs mainly due to the aging population and modern lifestyle. As a result, there is also an increase in the number of users of hearing aids and an increasing investment in the development of new hearing aids. However, there is still little understanding of the behavior and quality of speakers for such equipments. Currently there are some methodologies for the analysis of hearing aids; this study aims to investigate and define the most appropriate existing experimental methods that could be applied to loudspeaker of hearing aids. In this research an experimental procedure for the characterization of hearing aid#s loudspeakers is proposed. In the majority of hearing aids, the sound is captured by a microphone and has its intensity controlled by an amplifier, which sends the amplified signal to the loudspeaker. The acoustic signal is then directed to the eardrum of the user through tubes of different diameters (connecting tubes, ventilation, and ear canal). These tubes have a significant effect on the frequency response of the loudspeaker, and to simulate this acoustic system, it was used the Transfer Matrices Method (TMM). The transfer matrix of the loudspeaker is experimentally obtained by the Two-Load Method (TLM), while the transfer matrices representing the tubes are obtained assuming plane waves and taking into account the visco-thermal effects. Once the model is obtained, it is possible to predict the frequency behavior of the sound pressure, volume velocity, voltage, and electrical current. Such results can be obtained at various points of the acoustic system without the need of building prototypes; which represents a significant advance in the design of hearing aids. Associating the TMM with an experimental procedure, it is possible to analyze the levels of distortion from the loudspeakers, one can get the information required for a qualification of the loudspeakers. The numerical results obtained from the TMM to the acoustic system of the loudspeaker were compared with experimental results and good agreement was observed within the frequency range of 0 to 6.4 kHz, a frequency range usually found in the technical information of hearing instruments