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07 - Mesurage des appareils de correction auditive

Sommaire

1. Introduction..........................................................................................................................1

1.1. Evaluation subjective:.......................................... .........................................................1

1.2. Mesurage objectif:.........................................................................................................2

2. Pourquoi faire des mesurages objectifs?........................................................................... .2

2.1. Fabricant.......................................................................................................................2

2.2. Audioprothésiste...........................................................................................................2

3. Comment mesurer?.............................................................................................................2

3.1. Installations de mesurage électroacoustique................................................................2

3.1.1. Conditions du champ libre:..................................................................................................2

3.1.2. Chambre sourde (ou anéchoïde):.......................................................................................2

3.1.3. Caissons de mesure:...........................................................................................................3

3.1.4. Mesurages in situ................................................................................................................4

3.1.5. Sources sonores / régulation...................................................... ........................................5

3.1.6. Microphones de mesure......................................................................................................7

3.2. Coupleurs et simulateurs d'oreilles...............................................................................7

3.2.1. Coupleur de 2 cm

3

3.2.2. Simulateur d'oreille occluse:......................... ......................................................................9

3.2.3. Autres coupleurs.............. .................................................................................................11

3.3. Comparaison entre coupleur de 2 cm

3 et simulateur d'oreille.....................................11

3.4. Installation de mesure.................................................................................................11

3.5. KEMAR......... ..............................................................................................................12

3.6. Signal de mesure........................................................................................................14

3.6.1. Son pur - Mesurage séquentiel........................................................................................14

3.6.2. Son complexe - Mesurage parallèle.................................................................................14

3.6.3. Signal magnétique.............................................................................................................15

3.7. Graphique normalisé...................................................................................................15

3.8. Unités de mesure acoustique (Voir " Grandeurs acoustiques » en annexe).............15

1. Introd uction

1.1. Evaluation subjective:

L'évaluation subjective permet d'apprécier globalement la qualité sonore d'une aide auditive.

Bien que l'on dispose de moyens de mesurage sophistiqués, c'est toujours une méthode utili-

sée pour se faire une première impression de la qualité d'une idée (développement), de la qua-

lité et du potentiel d'une aide auditive (audioprothésiste) ou de la qualité de la production. C'est

également par un jugement subjectif que l'utilisateur final acceptera ou rejettera l'appareil qui lui

est proposé. Bien que nécessaire, cette méthode est toutefois insuffisante, car très arbitraire.

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1.2. Mesurage objectif:

Le mesurage objectif des aides auditives permet de recueillir des mesures reproductibles, fidè- les et comparables. Il est réalisé en champ libre, avec des appareils de mesurage correctement

calibrés et des méthodes clairement et complètement définies, appliquées et reconnues par

tous les professionnels.

2. Pourqu oi faire des mesurages objectifs?

2.1. Fabricant

! Développement ! Vérifier la conformité des performances du produit avec les objectifs ! Définir les spécifications et les tolérances de production ! Etablir les fiches techniques et procéder aux homologations éventuelles ! Production ! Vérifier la conformité avec les spécifications techniques ! Vérifier la conformité avec la commande (appareils sur mesure) ! Vérifier la qualité ! SAV ! Analyser la panne !Vérifier la réparation

2.2. Audioproth ésiste

! Contrôle d'entrée éventuel

! Application des méthodes de présélection: contrôle des cibles prothétiques au caisson

ou in situ.

3. Commen t mesurer?

3.1. Installati ons de mesurage électroacoustique

3.1.1. Conditions du champ libre:

! Pas de réverbération (éviter les ondes sta- tionnaires) ! Pas de bruit ! Pas de vibrations

3.1.2. Chambre sourde (ou anéchoïde):

! Description

La chambre sourde est une pièce d'un vo-

lume important, parfaitement isolée

Figure 1 - Détail de l'isolant d'une

chambre sourde

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d'éventuelles vibrations et des bruits extérieurs et traitée de façon à éviter toute réflexion

des sons sur ses parois intérieures. Celles-ci sont donc revêtues de matériaux absor-

bant de bonne qualité et de pièces d'absorption (figure 1) destinés à " piéger » les on-

des acoustiques. Leur taille est directement liée à la longueur d'onde de la fréquence la plus basse que l'on veut traiter. ! Qualités: Permet d'obtenir des mesures très précises, pratiquement sans influence du milieu envi- ronnant. Permet de réaliser de s mesure s pratiquement incontestabl es (homologa tion, études scientifiques). Indispensable pour des mesures correctes de systèmes directionnels - permet de faire des mesures sur mannequin (KEMAR) ! Limites Système très encombrant, inadapté aux mesures de routine. Manipulations très lourdes

et très longues. La qualité et la reproductibilité des mesures sont par ailleurs directement

liées à la qualité des étalonnages de la chambre et de ses appareils, ainsi qu'au savoir-

faire du manipulateur.

3.1.3. Caissons de m esure:

! Description Les limites des chambres sourdes ont conduit à développer des caissons de mesure, d'un volume et d'un prix beaucoup plus raisonnables, dans lesquels ont peut considérer atteindre les conditions du champ libre entre 100 Hz et 10 kHz, ce qui convient large- ment à l'analyse des aides auditives. La figure 2 représente le caisson de Brüel et Kjaer, dont la forme d'oeuf est conçue

pour éliminer le maximum de bruits extérieurs par réflexion sur sa paroi extérieure. Il est

destiné aux laboratoires de développement électroacoustique. La figure 3 représente le Figure 3 - Système de mesurage intégré Aurical

Figure 2 - Caisson d e

mesure B&K

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très petit caisson de mesure Aurical destiné aux mesures de contrôle chez les audiopro- thésistes. ! Qualité Ces caissons sont maniables, bon marché et simples d'emploi. ! Limites La précision des mesures, surtout dans les graves, est d'autant plus limitée que le vo- lume du caisson est petit. Ils doivent être utilisés dans des ambiances assez calmes en raison de leur étanchéité acoustique limitée et ne permettent donc pas des mesures à très bas niveaux d'entrée. Il n'est par ailleurs pas possible de faire des mesures de microphones directionnels sé- rieuses dans les volumes trop restreints de ce type de caisson.

3.1.4. Mesurages in vivo

! Description Les mesurages in vivo consistent à mesurer directement le niveau de pression acousti- que présent dans l'oreille du malentendant à l'aide d'une sonde microphonique. Etant réalisés dans des environnements où les conditions du champ libre ne sont pas toujours suffisamment réalisées, ils ne peuvent pas utiliser de signaux sinusoïdaux purs, mais des sons co mplexes. Parmi eux, les bruits à pondération vo cale offrent de p lus Figure 4 - Exemple de caractéristiques d'un système destiné au laboratoire audioprothétique (Aurical).

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l'avantage de tester l'appareillage avec des signaux réalistes. La figure 4 décrit les ca- ractéristiques d'un tel système. ! Qualité C'est essentiellement un système d'assistance à l'appareillage, qui prend en compte les caractéristiques acoustiques individuelles de chaque sujet. Il permet de connaître les ré- ponses et les niveaux de pression acoustiques réellement perçus. Ceci peut être très important, en particulier dans le cas de petites oreilles qui s'éloignent beaucoup des di- mensions des coupleurs, et dans lesquelles les niveaux de pression acoustiques réels peuvent être 20 à 30 dB supérieurs aux valeurs affichées sur coupleur. ! Limites Il ne s'agit typiquement pas d'un système de qualification d'une aide auditive. Les résul- tats dépendent du sujet et de l'environnement de mesure. Ils ne sont donc ni reproducti- bles, ni comparables.

3.1.5. Sources sonore s / régulation

La source sonore des systèmes de mesurage

électroacoustiques est un haut-parleur dont la

courbe de réponse, au moins d ans des gam- mes de prix abordables, est loin d'être parfaite (figure 5). Ces non linéarités de la source so- nore affecteraient les résultats de mesure des appareils de correction audit ive. Pour pouvoir faire des mesurages techniquement corrects, la non linéarité de la source sonore ne doit pas excéder ± 1 dB dans toute la bande passante, à savoir de 100 Hz à 8 000 Hz, pour des mesures relevées au simulateur d'oreille (voir plus loin). Il y a donc lieu de réguler la courbe de réponse par l'une des méthodes suivantes, définies par les normes européennes 60118-0 : ! Méthode de comparaison " Méthode de mesure dans laqu elle l'appareil de correction auditive et le mi- crophone utilisé pour la m esure le la pression acoustique en champ libre sont placés simultanément en deux points acoustiquement équivalents du champ acoustique. »

Figure 5 - Haut-parleur et courbe de ré-

ponse (source Vonlanthen)

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C'est la méthode utilisée dans les cham-

bres sourdes ou dans les caissons assez volumineux (figure 6). Un microphone de régulation, placé dans l'enceinte d 'essai, mesure en permanence la press ion acoustique présente et ajuste le gain de l'amplificateur du haut-parleur jusqu'à ce que la pression acoustique dans le rayon d'action du microphone corresponde à la valeur requise (courbe en trait plein de la figure 7). ! Méthode de substitution " Méthode de mesure dans laquelle l'appareil de correction auditive et le microphone utilisé pour la mesure le la pression acoustique en champ libre sont placés alternative- ment au même point dans le champ acoustique. » Cette méthode, souvent utilisée dans les systèmes de mesure informatisés, consiste à mesurer et à enregistrer la courbe de réponse du haut-parleur. Les valeurs ainsi mesu- rées sont utilisées pour ajuster le niveau de sortie de l'amplificateur du haut-parleur. Cette régulation d oit être faite au moins une fois par jour, à l a mise en march e de

l'installation de mesurage. Il est conseillé de la vérifier en cours de journée, car les ca-

ractéristiques du haut-parleur peuvent évoluer dans le temps, en particulier en fonction de la température ambiante ou de l'humidité. ! Méthode de pression " Méthode de mesure dans laquelle le niveau de pression acoustique d'entrée est régu-

lé à prox imité de l'orifice d'entrée acoust ique de l 'appareil de correction audit ive au

Circuit de

régulation

GénérateurEnregistreur

Microphone de

régulation étalonné

Microphone de

mesure étalonné Haut- parleur

Enceinte

d'essai - cloisons absorbantes

Circuit de

régulation

GénérateurEnregistreur

Microphone de

régulation étalonné

Microphone de

mesure étalonné Haut- parleur

Circuit de

régulation

GénérateurEnregistreur

Microphone de

régulation étalonné

Microphone de

mesure étalonné Haut- parleur

Enceinte

d'essai - cloisons absorbantes Figure 6 - Principe de régulation d'une enceinte d'essais (source Vonlanthen) Figure 7 - Courbe de haut-parleur régulée (trait plein) -Source Vonlanthen

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moyen d'un microphone de mesure étalonné en pression, ce qui élimine ainsi pratique- ment les effets de diffraction dus à l'appareil de correction auditive. » Cette méthode s'applique plutôt dans les cas de petits caissons, équipés d'un micro- phone de régulation.

3.1.6. Microphones d e mesure

! Description Les microphones de mesure utilisés dans les chaînes de mesure électroacoustiques (pour le mesurage comme pour la régulation) sont des microphones à condensateur, en raison de l'excellente linéarité de leur courbe de réponse (figures 8 et 9). ! Etalonnage des microphones Les microphones à condensateur sont remarquablement stables. Leur sensibilité peut cependant dériver quelque peu dans le temps et il y lieu de les étalonner régulièrement. Cet étalonnage se fait à l'aide d'une source sonore de référence (pistonphone), en prin- cipe au cours des visites régulières des installations de mesurage.

3.2. Coupleurs et simulateurs d'oreilles

Si, comme nous l'avons vu, les mesures in vivo permettent de déterminer l'effet d'un appareil de correction auditive sur chaque sujet individuel, elle de sont pas appropriées pour faire des me-

surages techniques précis et reproductibles, en raison de la grande dispersion des caractéristi-

ques acoustiques des oreilles individuelles. D'où la nécessité de créer des systèmes techniques

parfaitement définis, qui se substituent aux oreilles naturelles. Ces systèmes sont composés

d'un microphone, dont la membrane simule le tympan, d'une cavité - volume résiduel entre l'embout et le tympan et d'un circuit acoustique reproduisant la liaison acoustique entre la sortie de l'aide auditive et cette cavité. On utilise aujourd'hui le coupleur de 2cm 3 ou le simulateur d'oreille occluse.

Figure 8 - Microphone de mesure (B&K)

Figure 9 - Préamplificateur et alimentation

d'un micro à condensateur (B&K)

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3.2.1. Coupleur de 2 cm

3 ! Description

Le coupleur de 2 cm

3 est composé d'un mi- crophone d'un pouce et d'une cavité de 2 cm 3 (figure 10). Il est donc loin d'être une repré- sentation fidèle de l'oreille, car il a été créé à une époque où la technologie ne permetta it pas de disp oser de m icrophones suffisam- ment petits. Néanmoins, il est toujours utilisé car il est simple d'emploi, bon marché et fia- ble. L'essentiel en l'occurrence étant de pou- voir faire des mesures comparatives. !Couplage de l'appareil Le coupl eur représente l'embout et l'oreille externe. Différents sy stèmes normalisés permettent de connecter les différents types d'appareils au coupleur :

Figure 10 - Coupleur de 2cm

3 (source CEI) Figure 11 - Mesurage d'un contour d'oreille sur coupleur (source CEI)

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! Limites

La bande passante du coupleur de 2 cm

3 n'est définie que de 100 à 5 000 Hz.

3.2.2. Simulateur d' oreille occluse:

!Description Le simulateur d'oreille occluse est également défini par une norme (EN 60711). Il a pour objet de reproduir e d'une f açon plus exacte l'impédance ac oustique d'une ore ille moyenne. Il est composé d'un ensemble de cavités ajustées avec précision. Le simula- teur d'oreille est représenté figure 13. ! Couplage de l'appareil

Comme pour le cou pleur de 2cm

3 , tou t un ensemble d e disposi tifs de couplage de l'appareil au simulateur est défini par la norme. ! Limites Le simulateur d'oreille, défini par la CEI, est utilisé dans tous les pays européens. Le coupleur de 2 cm 3 reste le coupleur officiellement utilisé par les normes américaines

ANSI. Il est à noter que la norme européenne EN 60118-7, qui définit les contrôles quali-

té en vue d'une livraison reste basée sur le coupleur de 2 cm 3 . En effet, c'est le seul sys- Figure 12 - Mesurage d'un intra-auriculaire sur coupleur (source CEI)

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tème qui puisse être utilisé en pratique par les audioprothésistes, pour des raisons de coût et d'étalonnage. Figure 13 - Simulateur d'oreille occluse (source CEI)

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3.2.3. Autres couple urs

Les deux coupleurs décrits ci-dessus sont les seuls qui soient strictement définis par des nor-

mes. D'autres laboratoires ont développé leurs propres systèmes. Pour mémoire, citons les

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