三分频式压电骨传导听觉装置的研究

【摘要】对压电式骨传导听觉装置国内外研究现状深入分析后，针对单个压电振子响应频带窄的问题，提出采用三个不同谐振频率的压电振子作为发声元件的三分频式压电骨传导听觉装置。研制了基于骨传导传声原理和压电振子逆压电效应的听觉装置实验样机，并对其进行相关的仿真分析与试验测试，具体研究内容如下：1.压电式骨传导听觉装置研究现状具有听力障碍的人越来越多，而骨传导助听装置能有效缓解某些患者的痛苦。根据骨传导听觉装置佩戴方式、接收信号频率和发声机理的不同进行分类比较，其中压电式骨传导听觉装置以其独特的优势成为国内外研究的热点。对压电式骨传导听觉装置的国内外发展现状进行了分析，压电骨传导听觉装置应用广泛，以耳机、手机、眼镜、手表等各种形式存在。但使用单个压电振子的听觉装置频率响应较窄，针对这个问题，本文提出三分频式压电骨传导听觉装置。2.压电式骨传导听觉装置基础理论分析对相关的听力学基础知识和压电陶瓷材料基础理论进行分析。对声音的物理性质，人的听力学系统结构组成及其感音能力，听力损失的划分，声音传入内耳的气传导途径和骨传导途径等听力学基础知识进行深入分析；对压电陶瓷材料的压电效应及其弹性系数、压电常数、机电耦合系数、机械品质因数等特性，压电振子的振动模式、谐振特性、迟滞特性、幅频特性等进行分析研究，为压电式骨传导听觉装置的研究奠定了理论基础。3.压电振子的仿真分析和试验测试对听觉装置的核心部件-压电振子进行ANSYS仿真分析和试验测试。确定听觉装置所用的三个压电振子工作频率段及其支撑方式；通过改变基板长度、厚度，压电振子长度、厚度，压电振子宽度，仿真分析不同尺寸压电振子的固有频率和最大振动位移，初步确定好低频、中频、高频压电振子的尺寸；对确定尺寸的压电振子进行静力学、模态和谐响应仿真分析；对三个压电振子进行振动位移测试，测试其波形响应能力，整体变形能力，电压-位移特性和幅频特性。4.三分频式压电骨传导听觉装置的仿真分析与样机制作对听觉装置进行相关的仿真分析并制作试验样机。调整装置中三个加上传导柱的压电振子的结构尺寸，并对其进行静力学、模态和谐响应分析。对三个压电振子组装后的内部结构进行模态仿真分析，并与组装之前的压电振子模态变形情况进行比较；结合三分频式听觉装置的分频原理对其工作过程模拟，分析不同频率段信号输入时听觉装置的整体变形情况；对听觉装置整体结构和上盖、下盖、传导架、传导柱等各零部件进行设计，最终制作三分频式压电骨传导听觉装置的试验样机。5.三分频式压电骨传导听觉装置的试验测试对制作的三分频式压电骨传导听觉装置样机进行试验测试。搭建试验测试平台，测试听觉装置中低频、中频、高频压电振子的阻抗特性、迟滞特性、幅频特性、响度和近距离噪声。三个压电振子最小阻抗值对应的谐振频率分别为240.196Hz、540.392Hz和3.25224kHz，接近仿真分析值；低频、中频、高频压电振子的迟滞值分别为8.25%、7.56%和6.97%；最大振动位移分别为86.08μm、9.14μm和1.545μm，且处于各自的工作频段内；低频、中频、高频压电振子分别在各自的工作频段内响度值最大，符合听觉装置对三个压电振子工作频段的划分情况；近距离噪声测试，工作在中低频段时听觉装置的噪声小于环境噪声。
【作者】高莹莹；
【导师】曾平；
【作者基本信息】吉林大学，机械设计及理论，2014，硕士
【关键词】三分频；压电；骨传导；听觉装置；

【参考文献】
[1]张海燕.硝酸与亚硝酸对Shewanella oneidensis的生理影响机制[D].浙江大学,生物化学与分子生物学,2014,博士.
[2]王健.含氟丙烯酸酯共聚物的制备及性能研究[D].大连工业大学,化学工艺,2008,硕士.
[3]王小明.基于J2EE技术的软件过程改进系统研究与实现[D].南京航空航天大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[4]陆瑶瑶.蓝牙无线实时视频系统设计[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[5]陈楚天.周代邓国、邓县的历史与文化[D].华中师范大学,区域文化史,2014,硕士.
[6]张颖.热带地区小户型干式沼气发酵装置及其智能监控系统研究[D].广东海洋大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[7]沈丽.基于.NET的健康体检信息管理系统的研究与设计[D].第四军医大学,生物医学工程,2014,硕士.
[8]刘永强.基于六西格玛理论的吉林省药品公司业务流程改进研究[D].吉林大学,工业工程,2013,硕士.
[9]刘建.鹅掌楸叶片发育相关蛋白的双向电泳分析[D].南京林业大学,植物学,2004,硕士.
[10]张红艳.村民委员会的当事人能力研究[D].西南政法大学,诉讼法学,2012,硕士.
[11]徐守厚,蔡信可,周治中,薛元龙.宝钢1号高炉大修实绩[J].炼铁.1998(01)
[12]王燕飞.最近40年来丁字湾潮滩表层沉积特征演变的遥感定量反演[D].鲁东大学,自然地理学,2013,硕士.
[13]秦珊珊.中国与哈萨克斯坦金融合作研究[D].华东师范大学,外交学,2013,硕士.
[14]马云菲.我国房地产税制的改革研究[D].河北经贸大学,财政学,2012,硕士.
[15]李洁.张爱玲、铁凝小说变态心理书写的异同[D].湖南师范大学,中国现当代文学,2014,硕士.
[16]李洪兵,熊庆宇,石为人,陈强,蒋亿松,何栋.MPE~2S:基于多路径纠删编码的无线传感器网络可靠传输策略[J].自动化学报,2013,10:1691-1702.
[17]王静.融资约束对中国企业出口的影响研究[D].南京大学,国际贸易学,2013,硕士.
[18]谢玉红.英语作格构块的认知研究[D].河南大学,英语语言文学,2004,硕士.
[19]刘拥华.行为选择、博弈地位与制度变迁[D].吉林大学,社会学,2004,硕士.
[20]张芳.1-脱氧D-木酮糖-5-磷酸合酶（DXS）磷酸丙糖异构化作用的再探讨[D].西北大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[21]高春香.盾构施工中管片拟合DTA问题研究[D].华中科技大学,2004.
[22]张歌.不同形貌纳米ZnFe_2O_4的制备及性能研究[D].兰州理工大学,凝聚态物理,2013,硕士.
[23]李静.评价乳腺癌患者外周血单个核细胞诱导培养的CIK细胞中Cb1-b基因表达水平及意义[D].大连医科大学,肿瘤学,2012,硕士.
[24]邹凤琼.三峡库区生态农业产业化研究——以湖北省三峡库区为例[D].首都师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[25]邓尚.毛泽东新民主主义文化思想及其当代价值[D].中国地质大学（北京）,马克思主义理论,2014,硕士.
[26]张曦.膀胱肿瘤MR影像三维厚度特征的初步研究[D].第四军医大学,计算机应用,2014,硕士.
[27]王川子.青岛市城市发展与水资源供给的矛盾及解决方案[D].中国海洋大学,公共管理,2011,硕士.
[28]文碧生.西部地区石油物探技术研讨会[J].石油地球物理勘探,1992,06:721.
[29]孙钦艳.山东省农村社会养老保障研究[D].南京师范大学,社会学,2012,硕士.
[30]毕大强,宋修璞,葛宝明,李秋生.永磁直驱风力发电模拟平台的设计与研究[J].微特电机,2014,08:16-19+25.
[31]张斐斐.端氨基超支化聚酰胺改性胶原纤维对Cr（Ⅵ）吸附性能研究[D].陕西科技大学,轻工技术与工程,2013,硕士.
[32]张亚.海滨锦葵的耐冷性研究[D].山东师范大学,植物学,2013,硕士.
[33]张盘龙.碳化物增强钼合金的组织与性能研究[D].河南科技大学,冶金工程（专业学位）,2014,硕士.
[34]张慧茹,孟素香,曹健,范文慧,王钰飞,李强.绞股蓝内生真菌抗大肠杆菌抗菌机制的研究[J].微生物学通报,2015,01:157-162.
[35]林感.继承—融合—发展—创新[D].中央音乐学院,二胡演奏,2012,硕士.
[36]焦颖.AlGaN/GaN HEMT强场应力下的可靠性研究[D].西安电子科技大学,材料学,2012,硕士.
[37]赵伟.尕海—则岔国家级自然保护区游憩活动对植被的影响及旅游开发对策研究[D].甘肃农业大学,森林经理学,2013,硕士.
[38]王哲.无人艇自动避碰策略的研究[D].大连海事大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[39]韩睿斌.砖混结构农房振动台试验研究与有限元分析[D].西安建筑科技大学,结构工程,2013,硕士.
[40]欧艳辉.中国特色公平分配的理论与实践研究[D].湖南师范大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[41]程伟.少齿数齿轮传动强度分析与参数设计[D].陕西理工学院,机械设计及理论,2013,硕士.
[42]黄泰松.基于成本最小的原料保证系统研究及应用[D].中南大学,2001.
[43]刘海渊.A公司项目运营资源配置研究[D].广东工业大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[44]谢碧清.中文句式改写算法研究[D].西北大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[45]刘甲炎.中国房产税改革的效果评估[D].华中科技大学,西方经济学,2012,硕士.
[46]余娟.身份危机下的自我审视[D].上海外国语大学,德语语言文学,2012,硕士.
[47]李会一.转化医学研究机构建设指标体系的构建及实证研究[D].复旦大学,公共卫生,2012,硕士.
[48]许娜.准经营性城市基础设施PPP模式的关键成功因素研究[D].重庆大学,建筑与土木工程（专业学位）,2014,硕士.
[49]董梦妤.现代首饰设计的超前性与现实性[D].中国地质大学（北京）,设计艺术学,2014,硕士.
[50]薛楚楚.宁海三门湾新区主导产业的选择与空间布局研究[D].宁波大学,人文地理学,2013,硕士.