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压电式骨传导听觉装置振动器结构设计与试验研究

孙景阳  
【摘要】: 骨传导听觉装置是解决气导听力障碍及特种环境作业人员声音信号传输的重要设备,同时也可以替代对听力有损伤的一些气传导听觉装置。由于压电元件具有无电磁辐射、电能损耗小、响应特性好、重量轻、结构精巧等优点,本文结合国家教育部高等学校科技创新工程重大项目培育资金项目《驱动测试控制功能一体化新型压电驱动机构研究》(No.708028)和吉林省科技发展计划项目《压电驱动式骨传导助听装置作用机理与关键技术研究》(No.20070538),以压电式骨传导听觉装置为研究对象,采用压电双晶片振子为振动膜片,将音讯信号转为振动信号,对这种新型骨传导听觉装置开展理论及实验研究。 主要的研究工作如下: 采用有限元分析方法,选择适合作为骨传导听觉装置振动膜片的压电振子金属基板。对矩形压电振子与圆形压电振子进行仿真分析与实验测试,得出两种不同压电振子在不同支撑方式下的静态与动态特性结果,根据结果确定了压电振子在结构中最适合的支撑方式。分析两种不同压电振子的结构尺寸对其振动性能影响,选定结构样机中采用的矩形与圆形压电振子元件的结构参数。 设计矩形与圆形单膜片骨传导振动器试验样机结构,分析结构传导柱直径与覆盖胶板厚度参数对压电振子振动性能的影响,选定结构传导柱直径与覆盖胶板的厚度参数。建立单膜片振动器动力学模型和仿真模型,应用Matlab进行动态仿真,分析单膜片骨传导振动器机构动态特性,为样机实验提供依据。对两种试验样机在静态参数、时域响应、频域响应进行实验测试比较,分析两种结构振动特性的区别,确定两种振动器样机的频率响应特性。 在单膜片振动器基础上,提出双膜片分频振动的骨传导振动器试验样机结构,与电磁式骨传导听觉装置进行对比实验测试分析,确定分频点。结果表明,双膜片分频振动的压电式骨传导听觉装置,在灵敏度、响应速度、频率响应等性能参数较优。


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