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超声骨传导人工听觉装置的研究

作　者: 万志远
导　师: 王旭
学　校: 东北大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 数字信号处理器超声换能器数字移频骨传导宽频
分类号: R318.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

造成听觉障碍原因有很多，对于不同程度的听力损失应采用不同的辅助性仪器。一般的耳聋患者只需使用助听器就可以帮助他们提高听力，然而对于内耳听毛细胞受损的患者，助听器就无能为力了。一般认为，人类的听觉范围是20Hz～20kHz，20kHz以上的声波叫超声波，因为超声波可以不通过外耳而直接经过颅骨进入内耳，这样就可以把超声换能器和人的头部接触，让人感觉到声音。在目前生物及医学技术的限制下，超声骨传导人工听觉装置是恢复全聋人听觉的一种比较有效的方法。残疾人的康复是全社会关注的重要事情，超声骨传导人工听觉装置的研究价值在于其重大的经济及社会意义。但是，超声骨传导人工听觉装置研究与开发涉及电子学、微电子学、材料科学、医学等多种学科，是一项系统工程。在超声骨传导人工听觉装置的研究中，语音信号的处理是非常关键的，听觉恢复的效果与语音信号的处理方法有直接的关系。超声骨传导人工听觉装置是一种将语音信号经过超声载波调制以骨传导方式直接供给人耳后面的乳突骨，而感知声音的装置。它由麦克风、数字信号处理装置、超声换能器三部分组成。其中麦克风用来接收语音信号并把它转换成电信号；数字信号处理装置主要是用来进行语音信号的数字处理；超声换能器是把超声电信号转换成超声振动信号作用于人耳后的乳突骨。本设计中采用了TI公司的TMS320VC5410芯片做处理器，TDA7293芯片做功率放大器，通过IIR带通滤波器滤波，使用了多种调制方法，比如：单边带调制，并对超声换能器的宽频化做了研究。

全文目录

独创性声明  3
学位论文版权使用授权书  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第一章绪论  9-13
  1.1 什么是超声骨传导人工听觉装置  9
  1.2 课题背景  9-11
    1.2.1 超声骨传导听觉装置国外发展情况  9-10
    1.2.2 超声骨传导听觉装置国内发展情况  10-11
  1.3 为什么要研究本课题  11-12
  1.4 超声骨传导听觉装置分类  12
  1.5 论文结构安排  12-13
第二章语音信号基础知识  13-23
  2.1 语音信号介绍  13-19
    2.1.1 语音产生的过程及其声学特性  13-14
    2.1.2 语音感知  14-15
    2.1.3 语音信号的数字模型  15-19
  2.2 语音信号的分析  19-23
    2.2.1 语音信号的时域分析  20-21
    2.2.2 语音信号的频域分析  21
    2.2.3 语音常用谱图分析  21-23
第三章听觉生理学  23-31
  3.1 听觉器官  23-24
    3.1.1 外耳  23
    3.1.2 中耳  23-24
    3.1.3 内耳  24
  3.2 声音传入内耳的途径  24-25
    3.2.1 空气传导(气导)  25
    3.2.2 骨传导(骨导)  25
  3.3 听觉生理常识  25-31
第四章 DSP数字信号处理器  31-41
  4.1 DSP介绍  31-37
  4.2 TMS320VC5410芯片  37-40
    4.2.1 DSP芯片接口电路  37-38
    4.2.2 时钟电路  38
    4.2.3 硬件复位电路  38-39
    4.2.4 JTAG仿真接口  39-40
  4.3 DSP电源电路设计  40-41
    4.3.1 DSP电源电压及电流要求  40
    4.3.2 TMS320VC5410的电源产生  40-41
第五章超声换能器  41-49
  5.1 超声波的基本特性  41
  5.2 超声波传感器  41-44
    5.2.1 压电效应  41-42
    5.2.2 压电材料  42
    5.2.3 压电单晶体  42-43
    5.2.4 压电陶瓷  43-44
  5.3 压电换能器的特性分析  44-49
    5.3.1 谐振频率  45-46
    5.3.2 频率响应与品质因数  46-47
    5.3.3 压电换能器的等效电路  47-49
第六章系统设计  49-73
  6.1 总体描述  49-50
  6.2 声音采集单元  50-55
  6.3 语音处理模块  55-62
    6.3.1 带通滤波器的选择  55-57
    6.3.2 滤波器的实现  57-59
    6.3.3 信号移频  59-62
    6.3.4 数字插值  62
  6.4 功率放大器  62-63
  6.5 超声换能器部分  63-66
  6.6 设计结果  66-68
  6.7 实验结果及分析  68-73
    6.7.1 声音处理  68-72
    6.7.2 结果分析  72-73
第七章总结  73-75
参考文献  75-77
致谢  77

超声骨传导人工听觉装置的研究

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