骨导技术及在信息通信中的应用

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1、骨导技术及在信息通信中的应用朱晓峰信息产业部电信研究院北京100045摘要：围绕骨导技术的原理，介绍了骨导技术的发展过程，分析了骨导、气导两种传输方式的优劣，并总结了骨导技术的各种应用，最后阐明了骨导技术对于当前我国建设无障碍社会的特殊意义。关键词：骨导骨振气导阈值信息无障碍1引言科技可以改善正常人的生活，更可以为弱势群体服务，提高他们的生活质量，为此，骨导技术被赋予了特殊的意义。生理学研究表明，正常状态下人类用两种方式感觉声音：气导方式与骨导方式。采用骨导技术的电话，利用振动引起颅骨振荡将信号直接传递到内耳的原理，使有听力障碍的人可以将手柄顶在头骨上接听。它既

2、保留了普通电话机的所有功能，又为耳疾及听力弱者提供特殊便利。目前，虽然骨导技术由于自身的一些缺陷，实际应用还较少，但是作为一项新兴技术，骨导技术在我国具有很好的应用前景。2骨导技术的原理在现实生活里，大多数人对“骨导”其实并不陌生，我们可以通过一些日常的经验来体会。例如，当我们把耳朵堵起来后还能听到自己说话的声音，我们听通过录音机回放出来的自己的声音却发现不像是自己的，我们在咀嚼东西时自己能听到清晰的摩擦声而旁人却不易察觉等，这些现象都和骨导有关。生理学研究表明，人内耳中的耳蜗是产生听觉的关键器官，它与听觉神经末梢相连，对抵达的振动信号产生听力感觉。在正常情况下

3、，音频振动信号以两种方式传递到耳蜗并被人体感知：气传导方式与骨传导方式。所谓气传导指声音通过外耳、中耳传递到内耳被人感知。外耳包括一直通到耳膜的耳道，耳廓由于贴近作为声障板的头部，因此它的声学作用很小（也有学者认为耳廓有利于声音定位）。外耳负责收集并将空气中的声音信号传递到耳膜。中耳包括耳膜、鼓室（耳膜内中耳部分的空气腔）和通入内耳的两个开口（卵形窗和圆形窗）。中耳的作用是使得外耳阻抗和内耳中的流体阻抗匹配，放大外耳传来的声音信号，使空气中的声波能更有效地传递到内耳。内耳的听觉部分是耳蜗，耳蜗中充满了淋巴液，里面的毛细胞的神经末梢是真正产生听觉的器官。气传导是我

4、们熟知的传导方式，而骨传导则是声音信号通过振动颅骨，不通过外耳与中耳而直接传输到内耳，如图1所示。骨传导振动并不直接刺激听觉神经，但它激起的耳蜗内基底膜的振动图案却和空气传导声的作用完全相同，只是灵敏度稍低。例如，人听到自己咀嚼东西的声音都是通过骨骼传输的，而人听到自己说话的声音则是骨传导和气传导声音合成的结果。传输途径和传输媒介的不同会造成人的主观听感的差异。3骨导技术的优缺点与气传导方式比较，骨传导具有明显的优势。第一，由于骨导电话直接接触人体的部件是骨振器，它是一个纯机械振动部件，不存在电磁波对人脑的潜在辐射危害。第二，由于骨导传输不需要空气作为介质，在强

5、噪声环境下会仍有较高的清晰度。第三，骨导传输不是简单通过放大音量来提高收听效果，因此不会导致进一步听力损失。第四，使用特制的骨导耳机，收听者也可以欣赏到高质量的立体声音乐。最后，骨导收听方式不占用耳道，使用者在接听骨导声音的同时，还可以听到周围环境的声音，既安全又舒适，更适用于一些特殊的场合。如视障人士，他们不习惯耳朵里塞耳塞，骨导耳机更适合他们的使用习惯。但是，骨传导方式也有自身的缺点。第一，由于技术条件的限制，普通骨导产品要产生真正满意的立体声还有一定难度，并且成本较高。第二，从节能角度看，骨导方式一般比气导方式更耗电，特别对便携型骨导设备来说，电池续航能力

6、是一个考验。第三，从传输性能角度看，骨导方式输出声音较小，频域较窄，低频衰减大，失真较高，导致骨导录音和回放质量不如传统的麦克风和耳机。第四，从用户体验的角度看，一般骨导产品携带不方便，不舒适，使用也不符合一般人的传统习惯。4骨导技术的应用骨导产品一般可以分为两大类：骨导输出设备和骨导输入设备。骨导输入设备是指：采用骨导技术接收说话人说话时产生的骨振信号并传递到远端或者录音设备。骨导输出设备是将传递来的音频电信号转换为骨振信号并通过颅骨将振动传递到人耳的设备。从目前科研和市场情况来看，骨导输出设备的应用类型更多，如下面提到的骨导助听器、骨导电话、骨导耳机和骨导M

7、P3播放器等。4.1骨导助听器常见的助听器一般采用气导传输的方式，通过对外界声音的放大来帮助患者提高听力水平。然而，对于一些无法使用气导助听器的耳聋患者来说，骨导助听器则是更好的选择。自从1923年世界上出现了第一个骨导助听器以来，骨导技术最先在助听器领域得到了应用。骨导助听器适用于传导性听力损失、先天性外耳发育不全的患者及某些因患外耳、中耳疾病而不适于佩戴气导助听器的患者。骨振器是骨导助听器的核心器件，它其实是一个通过振动头盖骨产生听觉的机电换能器。它和颅骨紧密接触并振动颅骨，然后颅骨再把振动信号传到耳蜗。骨振器的工作原理与电声受话器类似，助听器放大器的输出通

8、过电线与骨振器相连，来代