感应线圈系统

由电磁学原理我们知道，长直导线有电流通过，其周围就会有磁力线产生。根据右手定则磁力线的方向，形状如图所示:

磁力线为同一平面同心圆且垂直导线。磁力线从圆心向外由密到疏，磁场由强变弱。如果导线通过的电流是固定不变的，即直流电流，则产生的磁场也是恒定的。而当一个闭合回路中的电流发生变化寸，随着电流的变化，电流产生的磁场也在变化。如果导线通过语音电流，则产生的磁场也随语音的变化而变化。这种变化的磁场将在它 附近的其他回路中产生感应电流。如果把一个线圈回路放置在磁场中，磁力线通过线圈回路时，线圈回路有电流产生。如磁场是由语音信号所产生，那么在此磁场中线圈感应的电流则是语音电流。电场转变磁场，磁场转变电场的过程，是电磁感应基本原理的实际应用。由此我们知道，磁感应线圈助听系统信号发送与接收的过程是，将放大的音频信号电流，通过长直导线形成随音频变化的交变磁场，由接收耳机中的线圈感应出微弱音频电流，经放大后，耳机又将其恢复成语音信号。

来自录音机、收音机、电视机或教师的声音经麦克风、放大器、调频部件以交流电的形式直接传递到线圈内，电流在线圈周围产生了一个电磁场，这种带有声音信号的电磁波可以在空间传播并为助听器上的拾音线圈(telecoil)所接收。在拾音线圈里电磁波又转换为音频电流，电流再经过助听器的放大处理，还原成声音信号。即:声音输入一放大一感应线圈电流一环绕线圈的电磁场一拾音线圈感应电流一声音输出。

这样一来，听障者可充分利用助听器的T挡(拾音线圈，telecoil)，在进入预先铺设有线圈的室内时，通过电磁感应原理，接收到清晰的声音，而不受距离和人数的限制。在绝大多数耳背式及一部分耳内式助听器中，都装配有感应线圈，即助听器上的T挡(拾音线圈，tele-coil)。当助听器的输人选择开关置于T挡，该线圈就可以拾取周围的电磁信号并把它转换成电信号进行放大。这一设计的本意是帮助患者更好地接听电话:感应线圈从电话听筒的电磁式耳机中拾取电磁信号，而不需由电话听筒中的耳机把电信号转换成声信号，再由助听器的麦克风将其转换成电信号。省去这样两个多余的中间步骤，有助于提高信噪比，但是已知的电话机的磁场比较弱，用T挡听电话会觉得声音很微弱，需在听筒上配备其他一些专用器件将磁场信号放大，而环路感应线圈的磁场信号较强，可铺设在一些专用场所，如在某些影戏院、礼堂、会议室、教室、教堂内，声音以电磁信号方式散布于环路之内，使听障者可以清晰地听到声音。

直线电流的磁场是从产生磁场的电流朝外扩展的，磁场的方向(也就是磁力线的方向)是环绕着电流的一些闭合曲线，磁力线和由此产生的磁通量(可以被看做磁力的流动)，是一些位于垂直于电流的平面上的同心圆，是围绕产生它们的电流呈环形流动的。靠近电流的地方磁场较强，离电流远的地方，磁力和磁流就越弱。磁力线方向与电流方向的关系可以用右手螺旋法则来判定。将右手握住导线，拇指伸直，如果拇指代表电流方向，弯曲的手指代表磁场环绕方向。

当线圈安装在地板上，而助听器佩戴者是坐着或站着时，在回路中，在头部高度的磁力线以水平为主。这样，在头部高度，磁场的垂直部分就有一个近乎持续的量几乎覆盖整个房间。刚进人回路处是个例外，那里，除了垂直部分很弱外，整个磁场都较强。以上特性很重要，因为助听器中的接受线圈的安装是垂直的，它仅能拾取磁场的垂直部分。

这里已经讨论了沿着回路一个方向的电流，然而声音是音频信号，相对应于原始声波中的正压和负压，方向每秒会倒转许多次。因此，循环的磁场每秒也会倒转许多次。事实上，根据电磁场理论，正是持续改变的磁流使拾音线圈感知，产生一个音频电流(地球的磁场不会影响线圈，正是因为地球磁场有持续的力量和方向)。

在近房间中心的磁场强度与回路中电流的大小和回路数直接成正比，与回路的直径成反比例。国际标准(1EC118-4，BS7594)指出:一个磁场的长期平均输出功率值应为100mA/m(指每米毫安培)。不得低于70mA/m或高于140mA/m。该值是在回路内，距离地板1.2米时测得的磁场垂直面上的强度。允许在言语中出现达到400mA/m的强度峰值、频率范围应当覆盖100Hz-5kHz。

在回路中心的直径a米，有n周围绕的回路其磁场强度可以用下式计算:

H是磁场的强度，用每米毫安培表示，I是电流值的均方根，用安培表示、对一个正方形的回路，大小用a米表示，其磁场强度要比计算的值少10%。如果磁场的长期平均输出功率强度要达到100mA/m，则回路输出的值至少要在400mA/m(最好560mA/m)，这样可以避免在更大强度的言语声音中产生过多的削峰。

根据电磁原理我们可以看到，感应回路线圈并不是在建筑中产生磁场的唯一的一条电线，所有建筑中的电线都会产生磁场，因此，助听器不仅能收到语音信号，也可以接收到其他磁场信号，如50Hz的电源电压信号等。在布线的时候要充分考虑到干扰源的问题。如果音频磁场太弱，信噪比就不够大。提高信号发射功率，可以抑制干扰。在一些体积较小的助听器中(其线圈亦小)，电感线圈的敏感性要通过使用单独的前置放大线圈获得。当然，对于弱的磁场，使用者也可以通过增加音量来弥补。但是这样不太方便，尤其是需要经常切换麦克风挡和电感挡时。此外，这需要助听器有足够的音量保留，同时在获得足够的增益时不会引起啸叫。在电感位置，如果增益太大，也会引起啸叫。就像声波从授话器漏回麦克风会引起反馈一样，磁场引起的啸叫也是从授话器漏回到电感线圈引起的。

助听器通过麦克风接收到的频率响应与通过感应线圈得到的频率响应之间存在着匹配的问题。助听器的响度通常都通过仔细的调整，以适合佩戴者、假没助听器在声音输入是70dBSPL时和磁场强度是100mA/m时的输出功率是一样的话，助听器佩戴者就可以方便地从麦克风挡切换到电感挡，而无需改变音量。然而感应线圈回路和助听器电感系统的频响有时仍不能令人满意。但回路响应和助听器电感响应结合时产生的声音，不能与原来的声音响应区别太大。只有一个例外，即500Hz以下频率声音的减弱，在某些情况下对某些人可能是有利的，因为这个频率范围是磁场干扰最容易发生的。但这也是对重度听力损失的人很重要的频率范围。好在多记忆助听器可以分开调整麦克风和电感的响应，这样就可以为使用者选择最好的电感响应。有些助听器甚至允许使用者需要时选择低频衰减，像在有很多磁力干扰的房间(如荧光灯，有调光器的灯运行时。)

使用者之所以感觉在电感挡和麦克风挡有不同的响应，原因有两个:

(1)回路对高频声音产生的磁信号要比低频声音时弱。

(2)助听器本身。助听器内的感应线圈，其固有产生电压随频率升高而升高。助听器设计者可以通过把电感与助听器的放大器相连，对此进行部分的或全面的补偿。电感响应以及相对于麦克风的响应等具体情况，可以在助听器的说明书中看到，或者在测试箱中测量。

现如今感应线圈系统，不仅仅用于助听系统，更重要的工业应用是配和工业加热设备使用，是工业电源，工业感应加热电源的重要组成部分,国内感应加热技术实质意义上的进步是从2003年开始的，针对于工业不同的加热工件，感应线圈是重要的组成部分，一般感应线圈在工作时会走很大的电流，需要产生足够大的电磁场才能加热工件，因此它自身也会发热，在工作室需要通冷却水降温，最电影的应用是:工业电机短路环钎焊，蒸发铝镀膜，紫铜钎焊，管道预热后热，等等一些列技术正在不断开发中!