变刚度支撑圆窗激振压电作动器优化设计

针对现有临床上所用的圆窗激振式人工中耳作动器存在和圆窗膜不匹配、初始压力无法监控的问题,结合人耳解剖结构,设计了一款变刚度支撑式压电作动器。首先建立作动器与人耳耦合模型;然后基于该模型对作动器位移放大器、支撑弹簧、压电叠堆的关键参数进行了优化分析;最终通过试验测试作动器输出性能。试验结果表明,所设计的压电作动器实现了初始压力的监控;且谐振频率高达5 160 Hz,高频特性优越。满足圆窗激振的需求,有利于补偿感音神经性患者的听力损伤。     

初压力控制式圆窗激振压电作动器设计与优化

针对临床上所用的圆窗激振人工中耳不是针对该激振方式设计,存在术后补偿性能个体差异大、性能不稳定、增益值达 不到理论值的问题,设计了一款作动端与圆窗膜尺寸匹配、初始压力可控的圆窗激振压电作动器。 首先,结合人耳解剖结构,设 计了作动器的机械组成结构及宏观尺寸;其次,对弯张放大器进行受力分析,采用粒子群算法对弯张放大器进行优化设计,以获 得最优输出位移放大倍数;再次,构建了压电作动器-人耳耦合力学模型,分析了支撑弹簧横截面积与压电叠堆层数对作动器 听损补偿性能的影响,确定了该设计参数;最后,根据确定的设计尺寸制造了压电作动器样机,搭建了激光测振试验台,对压电 作动器的动态特性进行了测试。 试验结果表明,所设计的圆窗激振式压电作动器作用在圆窗膜上的初始压力可控,且具有工作 频带宽(100~ 10 000 Hz)、谐波失真低(THD≤0. 29% )的优点。 该压电作动器适用于圆窗激振的听力损伤补偿,为混合性听力 损伤的临床治疗提供一种新的方案。     

圆窗激振人工中耳压电作动器设计与实验研究

针对现有临床上所用的圆窗激振式人工中耳作动器存在的低频增益不足,与圆窗膜尺寸不匹配及初始压力不可控的问题,结合人耳解剖结构,设计了一款带有弯张放大器的新型压电作动器。为了辅助设计该作动器,建立了作动器有限元模型及作动器-人耳耦合力学模型。基于该模型,对作动器弯张放大器、支撑弹簧、耦合杆端面的关键参数进行了优化分析。通过实验对所设计的压电作动器的频响特性、总谐波失真进行测试。结果表明,所设计的压电作动器工作频带宽,低频性能优越;最大谐波失真仅为2.36%,满足助听装置清晰度要求。     

耳膜激振式人工中耳压电作动器设计与实验

针对现有耳膜激振式人工中耳的作动器存在不能适应患者个体耳道尺寸差异、高频增益不足、受电磁干扰的问题,设计了一种新型悬浮式压电作动器。首先,结合人耳解剖结构,对作动器的机械结构及宏观尺寸进行了初步设计;其次,针对压电叠堆存在输出位移不足的问题,引入了位移放大器,并采用粒子群优化算法对其位移放大倍数进行了优化;随后,构建了压电作动器-人耳耦合力学模型,分析了金属壳体的质量和压电叠堆的层数对作动器听损补偿性能的影响,并确定了最佳的设计参数;最后,基于优化的参数制造出作动器样机,并对其听力补偿性能进行了测试。结果表明,该作动器具有工作频带宽(0.2 kHz～10 kHz)、谐波失真低(THD≤2%)、高频性能优越的优点。该作动器适用于耳膜激振的听损补偿,为听力损失的临床治疗提供了新的解决方案。