仿生内耳传声器设计及的研究

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1、DesignandAnalysisofBionicMicrophoneintheinnerearAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByQiuJianxiSupervisedbyProf.YangWeiSpecialty:MechatronicEngineeringCollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUn

2、iversity,Chongqing,ChinaApril2013重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要传统助听器由于存在辅助设备繁多，工作时间有限，价格昂贵，暴露患者残疾特征等等现实问题而无法满足市场需求，新型助听器朝着全植入式的方向发展已经是未来的趋势，其研发涉及到多个前沿学科的交叉，目前存在很多有待解决的实际问题。本文在中央高校基本科研业务费科研专项（NO.CDJZR12280012）的资助下，提出了一种基于压电材料的全植入式仿生内耳传声器，开展了仿生内耳传声器的结构设计、二氧化硅棒的流固耦合特性研究、仿生内耳传声器的声-

3、固耦合分析等方面的研究，主要研究内容如下：1.了解不同类别助听器的应用范围，并总结各种传统助听器的优缺点，阐述了新型全植入式助听器的设计要求，提出了基于压电材料的全植入式仿生内耳传声器。2.根据行波理论，进行了仿生内耳传声器的结构设计。在恒流条件下计算纳米棒所受的水流力大小，在交变流场中研究二氧化硅棒的振动特性，得到了二氧化硅棒的位移响应特性。3.建立了生物基底膜的有限元模型，通过模态分析来说明耳蜗的频率选择特性，研究两种固定模式对仿生基底膜的频率选择特性的影响，对两者的不同进行分析；指出在优化设计中，寻找一种低杨氏模量的

4、材料来代替硅基板来同时实现类似于生物基底膜的优良特性的重要性。4.主要针对不同频率下的声源激励和两种传导介质的条件下进行传声器的声-固耦合分析，分别得出不同边界条件下的传声器位移图，指出在空气为介质的前提下，随着频率的增加最大位移量会减小；在声源激励频率为8000Hz时，传声器的振动形式呈现复杂化，仿生基底膜上出现多处的波峰和波谷。与此相对应的是在淋巴液中，传声器在低频段的声音激励下振幅较大，但声源激励频率高于4000Hz传声器的振动特性就出现类似于空气中的振动复杂化的特性，而且从激励频率高于2000Hz以后振幅下滑的趋势

5、较为明显，对后期的电压测试影响较大，最后指出传声器在未来的改进重点为声源激励频率高于2000Hz以后频段的响应特性，这些结果为以后的设计及性能分析提供参考依据。关键字：仿生传声器，水流力，流固耦合，声固耦合I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTTotallyimplantablehearingaidhasadvantagesthattraditionalonesareunlikelytomatch.Problemsexistintraditionalhearingaiddevicessuchasauxiliarye

6、quipmentdependence,servicetimelimitation,handicapexposureofthepatientswhosufferedfromdeafnessetalmakethesedevicescannotsatisfythemarketdemands.Developmentoftotallyimplantablehearingaidisinevitabletrend.Butthisnewtypeofhearingaiddeviceinvolvesmuti-interdisciplinary

7、advancedtechnologyandthereareplentyofpracticalproblemsremaintobesolved.ThisworkisfinanciallysupportedbytheFundamentalResearchFundsfortheCentralUniversities(NO.CDJZR12280012).Implantablebionicmicrophonebasedonpiezoelectricmaterialisproposed.Mainresearchcontentsarea

8、sfollows.1Advantagesanddisadvantagesoftraditionalhearingaiddevicesaresummarized,andthedesignideaoftotallyimplantablebionicmicrophonebasedonpiezoelectric