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光学精密工程 2014年第10期22卷 2765-2772页

作者：曾平陈艳辉高莹莹董景石李彦鹏程光明吉林大学机械科学与工程学院吉林长春130022 浙江师范大学精密机械研究所浙江金华321004

提出一种以圆形轮式片状弹簧作为中间弹性支撑的新型压电骨传导听觉装置以提高它的低频响应性能.通过对听觉装置的动力学建模,理论分析了由支撑弹簧和压电振子组成的振动系统;选择厚度为0.9 mm的片弹簧作为听觉装置的支撑元件,设计了圆... 详细信息

提出一种以圆形轮式片状弹簧作为中间弹性支撑的新型压电骨传导听觉装置以提高它的低频响应性能.通过对听觉装置的动力学建模,理论分析了由支撑弹簧和压电振子组成的振动系统;选择厚度为0.9 mm的片弹簧作为听觉装置的支撑元件,设计了圆形轮式片状支撑弹簧.最后,制作了弹性支撑式压电骨传导听觉装置的试验样机,搭建了试验测试系统,对样机的幅频特性、响频特性和噪频特性进行了试验测试.实验结果显示：当电源激励信号频率为550 Hz时,压电振子的最大振动幅值可达22.21 μ m;中低频区域的响度为60～70 dB,中高频区域的响度稳定在80 dB左右;在离听觉装置1 m远处测试到听觉装置的噪声大小为35～40 dB.得到的数据表明：圆形中间弹性支撑式压电骨传导听觉装置具有较好的低频响应性能,其响度基本能够满足佩戴者的听力要求,近距离噪声也不大.

关键词：弹性支撑骨传导听觉装置压电式听觉装置固有频率

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弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置的研究

弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置的研究

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作者：李彦鹏吉林大学

学位级别：硕士

基于骨传导听觉原理和压电材料的逆压电效应原理,设计研制了弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置,并对听觉装置的结构参数和相关特性进行了理论分析和试验测试。本文的主要研究内容如下： 1.骨传导听觉装置现状和应用前景的分析研究 ... 详细信息

基于骨传导听觉原理和压电材料的逆压电效应原理,设计研制了弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置,并对听觉装置的结构参数和相关特性进行了理论分析和试验测试。本文的主要研究内容如下： 1.骨传导听觉装置现状和应用前景的分析研究压电式骨传导听觉装置是一种新型骨传导听觉装置,其具有结构紧凑、消耗功率低和不受电磁辐射影响等优点,凭借这些独特的优势为其广泛的应用打下了良好的基础,但是目前国内外头戴式压电骨传导听觉装置研究尚处于起步阶段,听觉装置的响度尚未达到使用要求。 2.压电式骨传导听觉装置理论基础的分析研究了耳朵的构造、骨传导对声音的感知方式、听阀等听力学理论,为骨传导感知声音提供了理论支持。分析了压电振子的谐振特性、压电陶瓷的性能参数、压电振子的等效电路和圆形压电振子典型的支撑方式等压电学理论,为利用压电振子作为骨传导听觉装置振动发声元件提供了理论依据。 3.圆形压电振子与支撑方式有限元仿真分析及试验测试以压电式骨传导听觉装置中圆形压电振子的支撑方式为研究对象,应用Ansys软件对采用中间固定支撑、周边固定支撑、弹性支撑方式圆形压电振子的变形特性做静力学仿真分析和模态分析,得出弹性支撑方式圆形压电振子具有两个明显的固有频率,以及弹性支撑方式可以提高压电骨传导听觉装置响度。基于弹性支撑方式,为了减小压电振子能量损失,选定基板和压电陶瓷片等直径的圆形压电振子作为听觉装置的振动发声元件,并对圆形压电振子结构参数进行分析。 4.听觉装置的结构设计根据圆形压电振子支撑方式和振动发声元件的特性,通过理论分析和试验测试的方法对支撑振动发声元件的圆形片状弹簧,振动发声元件和圆形片状弹簧之间的支撑柱、听觉装置底座、上盖进行结构设计。对圆形片状弹簧的刚度测定方法进行设计并测试圆形片状弹簧厚度对弹簧刚度的影响。对底座与圆形片状弹簧之间的橡胶圈材料、结构参数进行分析与选择。对传导元件进行研究。研制弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置。 5.听觉装置相关性能理论分析和测试研究通过理论分析和试验测试相结合的方式对弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置进行音调、响度、音色、噪声、模拟性能和相关检测特性进行研究。证实了弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置具有两个明显的振动模态;静态力和弹簧刚度会对弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置固有频率产生影响;橡胶圈可以调节弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置的结构阻尼,减小共振现象对听觉装置发声效果的影响;弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置能及时准确的传递声音信号;噪声的测试研究证实弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置不仅响度能够达到使用要求,而且不会对周围环境形成噪声污染。根据中华人民共和国电子工业部推荐性标准有关骨传导助听器特性测量方法的规定,对弹性支撑式圆形压电振子骨传导助听觉装置在输入声压级为90dB时输出力级的频率响应和满档力级频率响应进行测试研究,即对弹性支撑式圆形压电振子骨传导听觉装置的输出力和声-力灵敏度进行了测试和研究。

关键词：压电振子弹性支撑骨传导听觉装置响度固有频率

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中间固定支撑式压电骨传导听觉装置关键技术研究

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作者：柳杰吉林大学

学位级别：硕士

基于压电振子的逆压电效应和骨传导传声原理，以压电振子为听觉装置声发生元件，本文研制了一种可应用于外部佩戴的压电振子中间固定支撑式骨传导听觉装置，并对其关键技术进行了研究。具体研究内容如下： 1.骨传导听觉装置发展背景... 详细信息

基于压电振子的逆压电效应和骨传导传声原理，以压电振子为听觉装置声发生元件，本文研制了一种可应用于外部佩戴的压电振子中间固定支撑式骨传导听觉装置，并对其关键技术进行了研究。具体研究内容如下： 1.骨传导听觉装置发展背景及其国内外发展现状骨传导听觉装置工作时通过振子振动颅骨直接将声波传递至内耳使人感知音讯信号。它不仅适用于具有化脓性中耳炎、外耳道狭窄等疾病的听障人士;也适用于正常人，解放其双耳、保护其听力;更适用于在高噪音环境工作的人士。国内外的现状表明：电磁式骨传导听觉装置是目前市场的主流，但压电式骨传导听觉装置以其功耗低、无电磁辐射、结构紧凑、质量小等优点成为目前研究的热点，目前以植入式为主，可用于外部佩戴的骨传导听觉装置仍处于起步阶段。 2.压电式骨传导听觉装置的相关基础理论对声音的物理性质、人耳的基本构造、人耳感知声音的方式、人耳的听阈等听力学知识以及压电陶瓷的性能参数，压电振子的等效电路、谐振特性、迟滞特性、幅频特性等压电学知识进行了分析，为研究压电式骨传导听觉装置奠定理论基础。 3.中间固定支撑式不同形状压电振子的有限元仿真分析对圆形压电振子中间点支撑方式，方形、椭圆形、矩形压电振子中间点支撑和线支撑方式分别做静力学、模态及谐波响应特性的仿真分析。分析不同形状压电振子中间点支撑和线支撑方式下的最大静力学变形量及振型，确定中间线支撑方式下的矩形压电振子与中间线支撑方式下的方形压电振子作为试验研究的对象。 4.中间线支撑式矩形压电振子与方形压电振子关键性能的试验研究对中间线支撑方式下的方形和矩形压电振子的径向变形特性、幅频特性进行测试，将试验结果与仿真结果进行对比，验证仿真结果的正确性。对两种压电振子的波形响应特性、滞后特性进行测试，分析两种压电振子的试验结果，验证中间线支撑方式下的矩形与方形压电振子作为骨传导听觉装置用声发生元件的可行性。测试中间线支撑方式下的方形和矩形压电振子的支撑柱尺寸参数的变化对压电振子位移、响度的影响。 5.听觉装置的结构设计及相关性能的测试研究对电声学分频工作原理进行研究。通过仿真的方式确定中间固定支撑式双压电振子骨传导听觉装置用高、低频压电振子及其支撑柱的尺寸、听觉装置的分频点。对听觉装置的整体结构、上盖、下盖等进行设计并制作了样机。对听觉装置的电压位移特性、电压响度特性、阶跃响应特性等进行测试以研究听觉装置的动态响应性能。对听觉装置在不同频率激励信号激励下的产生的声压值进行测试，对测试结果进行分析，激励信号在中、低频范围时，高频压电振子与低频压电振子的声压值响应性能相差不大，低频压电振子的性能略好于高频压电振子;激励信号在高频范围时，高频压电振子的声压值响应性能要明显优于低频压电振子。

关键词：中间固定支撑压电振子振型位移骨传导听觉装置

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超磁致伸缩材料在骨传导听觉装置上的应用

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电子元件与材料 2015年第2期34卷 1-6页

作者：赵正龙何忠波李冬伟薛光明杨朝舒军械工程学院车辆与电气工程系河北石家庄050003

超磁致伸缩材料(简称GMM)是制作低频换能器的理想功能材料。介绍了GMM的磁致伸缩机理及其本身特性;与传统磁致伸缩材料以及当前广泛应用在骨传导听觉装置上的电磁和压电材料进行了分析比较;综述了GMM在骨传导听觉装置上的应用现状;重点... 详细信息

超磁致伸缩材料(简称GMM)是制作低频换能器的理想功能材料。介绍了GMM的磁致伸缩机理及其本身特性;与传统磁致伸缩材料以及当前广泛应用在骨传导听觉装置上的电磁和压电材料进行了分析比较;综述了GMM在骨传导听觉装置上的应用现状;重点介绍了骨传导发音振子的设计构想,并且对超磁致伸缩式骨传导听觉装置在军事通信上的应用进行了展望。

关键词：超磁致伸缩材料功能材料综述应用现状骨传导听觉装置振子军事通信

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