聽骨鏈振動聲學(xué)信號拾取與補償實驗研究.pdf

1、目的:
　　通過自制微型壓電傳聲器與貓耳內(nèi)和新鮮顳骨標(biāo)本內(nèi)的聽骨鏈耦合,拾取體外聲信號,并對聲信號進行調(diào)節(jié)與補償處理的實驗研究,系統(tǒng)驗證聽骨鏈振動拾音與補償策略的可行性。
　　材料與方法:
　?、倮糜邢拊狝NSYS軟件建立PT300-10型壓電陶瓷雙晶片單懸臂梁結(jié)構(gòu)振動模型,分析壓電陶瓷雙晶片的諧振頻率。
　?、谥谱鞣街螇弘妭髀暺?4.5×1.5×1.2mm與長度5.0×1.5×1.2mm規(guī)格各6個,采用粘接

2、于揚聲器防風(fēng)罩上進行壓電傳聲器體外模擬實驗。
　　③將壓電傳聲器植入貓耳,分別粘接固定于錘骨、砧骨體,以及單獨置放于鼓室腔,共實驗13耳(8只貓),拾取純音、掃頻和語頻測試信號。并以Hy-M30高保真?zhèn)髀暺髟谪埗詫ο嗤盘柺耙糇鳛閷φ战M。
　　④將壓電傳聲器植入新鮮顳骨標(biāo)本,耦合位點分別為錘骨、砧骨短突、鼓室腔,共實驗7耳(4副顳骨),也設(shè)相同對照組。
　　⑤壓電傳聲器從貓耳錘骨拾取聲學(xué)信號,對其畸變與丟失進行補償與

3、調(diào)節(jié)初步研究。
　　結(jié)果:
　?、儆邢拊抡婺Ｐ桶l(fā)現(xiàn)壓電陶瓷雙晶片在單懸臂結(jié)構(gòu)自由振動情況下,3.0×1.0×0.3mm規(guī)格時其諧振頻率在20kHz附近,即可滿足拾取全頻段可聽見聲信號時既有靈敏度又有平坦的頻響曲線要求。
　?、隗w外模擬實驗發(fā)現(xiàn)質(zhì)量為38mg(包含12mg導(dǎo)線),體積5.0×1.5x1.2mm的自制壓電傳聲器能靈敏地拾取全頻段可聽見聲聲學(xué)信號,具有很高的信噪比和平坦的頻響曲線,故用于植入實驗。
　

4、?、圬埗鷥?nèi)植入實驗結(jié)果提示壓電傳聲器耦合于錘骨柄后能拾取體外聲學(xué)信號,并能驅(qū)動全植入人工耳蝸演示電極陣列系統(tǒng)工作,但是有比較明顯的底噪信號,并且1000Hz及以下頻率信號損失較嚴(yán)重。對言語頻率信號拾取效果良好,貓耳砧骨拾取信號非常微弱。
　?、苄迈r顳骨標(biāo)本植入實驗發(fā)現(xiàn)壓電傳聲器與錘骨耦合后拾取信號良好,對于低頻信號也能拾取到微弱信號,優(yōu)于貓耳錘骨耦合時拾取信號。耦合于砧骨短突時則拾取信號較弱。
　?、蒿D骨標(biāo)本植入實驗拾取信號

5、優(yōu)于貓耳植入實驗(錘骨組比較,顳骨組拾取信號具有更為平坦的頻響曲線,砧骨組比較,顳骨組拾取信號更強)。貓耳聽骨鏈質(zhì)量(17mg)遠小于人耳錘骨(28.4mg),加之自制壓電傳聲器質(zhì)量(38mg)重于貓耳錘骨兩倍,比人耳錘骨重約一半,過重的負載導(dǎo)致了鼓膜聽骨鏈對于測試聲源低頻信號的振幅顯著減弱,從而出現(xiàn)拾取的信號中低頻信號明顯丟失。
　?、迣呢埗N骨拾取信號進行145-9288Hz帶通濾波,再采用WDRC法進行動態(tài)增益放大等信號處

6、理,可以補償拾取信號的大部分損失,進行一定程度上的輸出幅值差異化調(diào)節(jié)。
　　結(jié)論:
　?、偻ㄟ^系統(tǒng)實驗初步論證了壓電傳聲器拾取聽骨鏈振動聲學(xué)信號與補償策略的可行性。
　?、谝驂弘妭髀暺魑锢沓叽?、質(zhì)量偏大,手工制作等因素,實驗數(shù)據(jù)與實用需求相比尚有較大距離。
　?、塾捎贛EMS技術(shù)的進步、壓電材料質(zhì)量的提升,通過持續(xù)深入的實驗研究,可以改善與縮微壓電傳聲器,研發(fā)耦合固件,完善信號補償與調(diào)節(jié)處理軟件等方面,從而為全植