力耦合器力阻抗元件一体成型工艺方法的研究

力耦合器力阻抗元件一体成型工艺方法的研究

骆娜琴 李晓杭 阮志龙 张丽娜 章泽峰

绍兴市质量技术监督检测院  浙江绍兴 312000

【摘要】听力计是一种用于测量人耳听阈，为诊断听觉疾病提供依据的计量器具，随着听力损失人群的增多，越来越被广泛应用于各大、中型医院及助听器验配中心，是国家规定的强制检定项目，需要每年进行强制检定。目前，市场上的听力计检定装置均为国外进口，价格昂贵，后期维护成本高。听力计检定装置中的力耦合器比较关键，但目前全球只有丹麦BK公司生产力耦合器，其余配套设备如耳模拟器、声耦合器频率计、压力计、测力计、失真仪等产品均能在国内找到相应厂家，而且产品研究、开发比较成熟。因此非常有必要研制出一套符合听力计检定规程的国产化、低成本、低维护的检定装置，这对基层检定机构来说是非常有意义的。本文正是基于此提出了力耦合器力阻抗元件一体成型工艺方法的研究。

【关键词】听力计；力耦合器；力阻抗元件

1、技术背景

听力计是临床听力诊断、听力保护和听力康复等领域普遍应用的仪器。为了确保听力计的准确性和可靠性，需要进行定期的检定。听力计检定装置中的力耦合器比较关键。

力耦合器是测量骨振器输出力的设备，对于加有规定静态力的骨振器提供规定的力阻抗的装置，并装有确定振动器与力耦合器接触面间交变力级的机电换能器。力耦合器的力阻抗在125 Hz~8000 Hz的频率范围内规定。力耦合器使用骨振器（bone vibrators）校准骨导听力计、骨导助听器，骨振器要求有一面积为175±25mm²的平面圆顶。

一般来说，在力耦合器上与人的乳突上使用骨振器产生的振动力是不同的。然而，IEC建议将其用作校准听力测量中使用的指定振动器以及交换骨导助听器规范和数据的方法。

骨振器测量用力耦合器属于听力计量标准器具，在125 Hz~8 000 Hz频率范围内与人的乳突或前额力阻抗平均值相近，用于校准骨导听力计、测量骨振器以及测最骨导助听器。力耦合器中主要包括一个力阻抗元件，该力阻抗元件可将交变振动力信号转换为电荷或电压信号。

2、现有技术的缺点

以往制作力阻抗元件时，常用快速夹对丁基橡胶，氯丁橡胶，力阻抗元件底座，钨负载插件等结构通过专用胶水进行手动压紧粘合。但使用这种工艺制作力阻抗元件有以下几个缺点：

⑴长时间使用后，胶水老化，会导致结构之间无法固定，产生移位，对测试结果造成偏差；

⑵且胶水可能具有腐蚀性，粘合后，会对结构造成破坏；

⑶安装钨负载插件时，无法精准定位，导致安装位置产品偏差，影响测试结果；

⑷使用快速夹进行压紧操作时，丁基橡胶、氯丁橡胶、底座等无法彻底对齐，不仅影响外观，而且影响性能。

图1、传统的力阻抗元件制作

3、要解决的技术问题

1）胶水粘合导致结构不稳定与部件被破坏的问题；

2）钨负载插件安装位置不准的问题。

对此，特提出一种力耦合器力阻抗元件的一体成型装置及成型工艺，来解决上述问题。

4、技术方案

本装置包含：1力阻抗元件底座，2氯丁橡胶件，3丁基橡胶件，4钨负载插件。装配如图2所示。

图2、装配图

4.1工作原理描述：

（1）按图3中的模具，先将力阻抗元件底座通过螺纹孔固定在模具上，然后通过硫化工艺将氯丁橡胶硫化在底座的弧面上，橡胶厚度为3.8mm；

（2）将钨负载插件通过模具确认位置，然后往模具中加入丁基橡胶将两者硫化，硫化后的橡胶为3.1mm；钨负载插件位置需在中心位置，且底面与丁基橡胶面平齐；

图3、模具图

4.2组装说明：

成型工艺包括以下两步骤：

1、氯丁橡胶硫化工艺包括压强为0.25MPa，温度1700℃，时间20min；

2、丁基橡胶硫化工艺包括压强为0.13MPa，温度155℃，时间20min。

丁橡胶圆盘在0.25 MPa的压强及1700℃温度下经20 min硫化到钢底座上。硫化后的钢底座用氯丁填入（图4）。丁基圆盘与钨负载插件在0.13 MPa的压强及155℃的温度下经20 min硫化后，与氯丁橡胶硫化在一起。

图4、钨负载插件的尺寸

5、一体成型装置组装图

图5、组装图

完成后的力耦合器如图5所示。经过多次调试，解决力阻抗元件：丁基橡胶、氯丁橡胶、钨合金嵌件、不锈钢底座4个器件的一体成型，定位、错位问题和丁基橡胶、与氯丁橡胶的硬度搭配。最终完成力耦合器力阻抗元件一体成型工艺方法。

经过多次测试，最终得到力耦合器的力阻抗级、250hz相位角、力灵敏度级符合JJG798-2017骨振器测量用力耦合器检定规程。

结语

本装置可与其他国产仪器组建听力计检定装置，为听力计检定装置的建立节省大笔建设资金，也会节省后期运行维护成本。同时可以对听力计是否符合要求进行检定校准，减少由于听力计测听结果不准造成误诊误治的情况，保障医院结果的准确性和病人的相关权益。

参考文献：

[1] IEC/TC 29. IEC 60318-6:2007 Electroacoustics–Simulators of human head and ear–Part 6: Mechanical coupler for the measurement of bone vibrators[S]. Switzerland: IEC, 2007

[2]JJG 798-2017 骨振器测量用力耦合器[S]。中华人民共和国国家计量检定规程，2017