让我们从“声阻抗”这一概念,来了解中耳传声结构的奇妙功能。声阻抗这一名词,是指任何一个传声物体或传声系统在传导声波能量时既有“声顺”,又有“声阻”的这一特性。什么叫“声顺”?什么叫“声阻”?当一定的声能到达这一传声物体或一传声系统,由于该传声物体或传声系统的惯性、弹性和损耗的不同特性,因而将一部分声能吸收并传导过去,这就称为“声顺”;另一部分则被反射掉,这称为“声阻”。人耳声阻抗就是指声音从外界空气传入内耳的过程中,外耳道、中耳传声结构和内耳淋巴液具有吸收的特性。前面说到的当声波从空气直接传入水中时,将有99.9%的声能被反射回来。据计算,空气中的声阻抗值低,约为42欧[姆](声阻单位),聋人心理,水中的声阻抗值高,大约在154000欧,二者相差3667倍。物理声学告诉我们,当两种媒质的声阻抗差值愈大,声能传递效率愈差。然而,巧妙的中耳传声结构把不适合于内耳淋巴液传来的声波空气振动,转变为镫骨底板的机械振动,形成内耳淋巴液的波动,提高了单位面积的压力,从而使声波从低阻抗的空气有效地传导到了高阻抗的内耳淋巴液体中,避免了声能在传递过程中的损耗,保证了听觉的敏感性。
那么,助听厂商,人中耳传声系统又是怎样完成这一任务的呢?
我们已知人耳鼓膜平均面积大约是65平方毫米,而镫骨底板的面积只有3.2平方毫米。由于鼓膜四周是固定在头部颞骨的鼓沟上,因此,鼓膜振动时的有效面积只有解剖面积的2/3,即43平方毫米。这样,鼓膜和卵圆窗或镫骨底板之间面积之比约为14:1。声音由较大面积的鼓膜集中传导到一个较小面积上,声压必然按照面积缩小的比例而增强,即增强14倍,相当于声压级提高了23分贝。此外,由于听骨的各部分长短不一。锤骨柄从砧骨长脚稍长些。当锤骨柄移动1.3毫米时,砧骨长脚只移动1毫米,由此产生的机械利益是1.3,聋校教学,相当于声压级提高2.3分贝。
由于鼓膜实际上是与听骨链连成一个整体而发挥其作用的,它们将振幅大、声压小的空气声波转化为振幅小、声压大的内耳淋巴液波。通过上述鼓膜与镫骨底板面积的比差作用和听骨链的机械增益这两重因素,总共可提高14×1.3=18倍,相当于声压级25分贝,从而大部分补偿了声音直接从空气传入内耳淋巴液的声能损失。如从声能传导率来看,由空气媒质传入内耳淋巴液体媒质的声能透入率,由0.1%提高到38%左右。虽然还损失5分贝,但作用在内耳淋巴液的声压已经大得相当可观了。
中耳传声系统不是有些像电学上应用的升压变压器吗?它能把大电流、低电压转变成小电流、高电压,从而使前后级电路的电阻抗特性相匹配,使电信号的传导发挥最大效能。人的中耳结构使声波在鼓膜端振幅大、声压小的振动,到镫骨底板端变成振幅小、声压大的振动,从而使声信号的传递发挥了最大效能。中耳传声结构不正是一个起阻抗匹配作用的优质变压器吗?不难想像,一旦中耳传声系统遭到破坏,听力就会受到损害。
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