骨传导超声助听的特性分析与系统设计

摘要

发现骨传导人可以感知超声以来,人们通过人体实验的方法,研究和分析了骨传导超声的特性。目前,骨传导超声已应用于医学领域。骨传导超声助听器就是其中一个非常重要的应用,它可以帮助一些利用传统助听器无法恢复听力的感音神经性耳聋患者和某些严重耳聋患者在一定程度上恢复听力。但是,骨传导超声助听器的性能并不理想。同时,由于超声感知机理尚不明确,要提出直接有效地提高助听器性能的方法还比较困难。
　　 本文主要的研究对象就是骨传导超声助听器,通过研究骨传导超声听力的特性,进一步提高骨传导超声助听器的性能。本文主要从计算机仿真、硬件系统设计和心理声学实验三个方面展开工作。在计算机仿真中,模拟超声在人脑中传播的情形,利用时域有限差分方法计算声场分布。通过分析声场,与传统的骨传导声音形成的声场作比较,得到了骨传导超声听力的新特性。然后根据骨传导超声助听器的原理,设计了基于数字信号处理器的骨传导超声助听器系统。利用该助听器设备,进行了几组心理声学实验。通过实验,更直观地了解并研究了骨传导听力的特性,总结出一些有利于提高骨传导超声助听器性能的方法。
　　 仿真实验结果表明:双耳骨传导超声听觉没有传统双耳听觉的定位能力,而单耳骨传导超声可以同时激励双耳耳蜗,传输效率比骨传导声音高。因此,单耳骨传导超声助听的效果可能比双耳骨传导超声助听的效果更为理想。同时,利用骨传导超声助听器进行的心理声学实验的结果表明:大多数实验参与者均能感知到超声产生的高频音调,部分实验者通过骨传导超声助听器可以进行音频识别。通过实验,本文还预测了骨传导超声的解调方式,进一步估计了骨传导超声助听中载波频率的最优选择。这些结果将有助于骨传导超声助听性能的进一步提高。