由于压电材料的良好性能,应用领域也在不断拓宽,而骨传导技术也越来越多的被应用在耳机、手机等听觉装置中。本文结合高等学校博士学科点专项科研基金项目“分频式压电骨传导助听装置的研究”和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”,利用压电材料的逆压电效应并结合骨传导原理,研制开发了二分频圆形压电振子骨传导听觉装置。论文对听觉装置的核心部分——二分频压电振动系统的振动模型进行了理论推导,并对听觉装置的整体结构以及二分频电子放大电路进行了研制,通过临床实验,验证了听觉装置的分频、放大及助听功能。论文的主要研究工作如下:1.二分频圆形压电振子骨传导听觉装置的理论研究从听力学角度研究了听觉系统的组成及感音过程,对比分析人耳各结构对声音信号的传递和处理功能,初步提出骨传导听觉装置设计思想;分析了听力损伤级别划分和不同的听力补偿手段,确定了骨传导听觉装置的设计目的。分析了压电材料的逆压电效应以及与压电驱动能力相关的性能参数,研究了不同振动模式对压电振子变形的影响以及它的谐振特性,并通过与耳蜗基底膜频响特性对比,确定了二分频圆形压电振子骨传导听觉装置的总体方案。2.二分频圆形压电振子骨传导听觉装置振动系统理论建模与仿真分析利用ANSYS软件对周边固支和中间固支两种支撑方式下的圆形压电振子进行静力学分析和模态分析,找到两种压电振子的一阶谐振频率,明确了周边固支的压电振子对高频信号敏感,中间固支的压电振子对低频信号敏感,提出采用两种支撑方式压电振子串联组成听觉装置的振动系统以拓宽其频率响应范围。用解析法建立了振动系统的数学模型,推导出其固有振型以及影响振幅大小的参数并验证了设计方案的合理性。以中间固支圆形压电振子为例,通过仿真分析明确了振子的直径、厚度以及传导柱的尺寸参数对振子输出位移和基频的影响,为听觉装置结构尺寸的设计提供了依据。3.二分频圆形压电振子骨传导听觉装置的样机制作从功能性和实用性角度出发,完成了二分频圆形压电振子骨传导听觉装置的整体结构设计,包括周边固支的高频压电振子具体尺寸及其支撑架和传导柱的结构尺寸设计、中间固支的低频压电振子的尺寸确定及其支撑柱和传导柱的结构尺寸设计,以及装置的上盖、底座、导线孔、吸声处理等其他结构的设计,最终完成了听觉装置的样机制作。通过对振动系统振动耦合问题的分析,说明了耦合对振动系统的频率响应影响较小。4.二分频圆形压电振子骨传导听觉装置分频放大电路的研制为了使高频信号被听觉装置振动系统的高频压电振子响应,而低频信号被低频压电振子响应,拓宽听觉装置的频率响应范围,提高振动系统的输出增益,需要对信号进入装置前进行分频和放大处理,因此研制了装置的分频放大电路。通过对分频基本原理和常用分频电路工作机理的分析和研究,采用集成放大芯片NE5532作为放大电路核心元件,设计了听觉装置的电子分频放大电路;利用Multisim软件对所设计的电路进行仿真实验,验证了其设计的合理性;搭建了电路并对其进行实验测试,验证了电路的分频点为2000Hz,放大倍数可达20倍,频率响应范围可以从30Hz到30kHz,分频和放大功能满足本装置的使用要求。5.二分频圆形压电振子骨传导听觉装置的实验研究通过对当前常用助听设备听力补偿效果测试系统的分析和研究,从二分频圆形压电振子骨传导听觉装置的设计目的出发,结合现有实验条件提出了适合听觉装置和自身实验条件的实验方法,制定了实验用的测试词表,在三种不同声场下对有不同程度听力损伤的患者进行了听觉装置听力补偿实验测试,测试内容包括听觉察知能力测试(能否听到声音)、听觉分辨能力测试(能否分出听到的是音乐还是人的语音)以及初步的听觉识别能力测试(对短句的识别正确率高低测试),对实验结果进行分析和对比,验证了听觉装置具有较好的听力补偿能力。论文对二分频圆形压电振子骨传导听觉装置的研究过程涉及了声学、振动力学和电学等方面的相关知识,通过对听觉装置和外置分频放大电路的研制,对压电式骨传导助听装置的实际应用提供了研究基础,对提高骨传导听觉装置的频率响应范围和输出增益有很好的借鉴意义。