外中耳傳聲對響度感知影響的數(shù)值研究
發(fā)布時間：2020-12-16 18:34
現(xiàn)有響度模型主要通過濾波器組在傳遞特性上模擬人耳感聲特性,未能真實反映人耳的生理結(jié)構(gòu)�；谛迈r人體顳骨標(biāo)本微CT掃描影像,通過逆向成型技術(shù)及有限元法建立了基于真實生理結(jié)構(gòu)的人耳模型,并基于該模型,研究外、中耳與人耳響度感知的關(guān)系。該模型主要包括耳道和中耳兩個部分,通過鐙骨、鼓膜臍部位移響應(yīng),鐙骨速度傳遞函數(shù)及鼓膜處聲壓級對模型進(jìn)行可靠性驗證。最終,基于該模型,系統(tǒng)分析了經(jīng)過外、中耳傳聲,傳遞到鐙骨的鐙骨底板輸出位移、速度、能量與響度感知聽閥曲線的關(guān)系。研究結(jié)果表明,鐙骨底板輸出的等速曲線及等能量曲線在中、高頻段內(nèi)與聽閥曲線較接近,可以用于近似評估人耳在該頻段內(nèi)的響度感知效果。
【文章來源】：聲學(xué)技術(shù). 2019年03期 北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
基于參考文獻(xiàn)[11]的外中耳有限元模型Fig.1FiniteelementmodelofexternalandmiddleearbasedonReference[11]
第3期王賀賀等：外中耳傳聲對響度感知影響的數(shù)值研究325圖2實測和模型計算的鼓膜臍部和鐙骨底板位移頻響曲線比較Fig.2ComparisonofthemeasureddisplacementfrequencyresponsecurvesofTMumboandstapesfootplateandtheonescalculatedbymodel證過程中，首先在模型鼓膜處施加90dB的聲壓激勵，進(jìn)行諧響應(yīng)分析，獲得鐙骨底板位移頻響值；再按式(1)進(jìn)行計算，得到鐙骨底板速度傳遞函數(shù)[20]：FPTFFPFPTM,2VSVfDP(1)式中：FPV為鐙骨底板速度；TMP為鼓膜臍部聲壓；f為激振聲壓頻率；FPD為鐙骨底板位移。并將仿真值與AIBARA等[21]對12例顳骨樣本測量所得的實驗結(jié)果進(jìn)行對比，如圖3所示。從圖3中可見，模型計算的結(jié)果在幅值和趨勢上都比較接近實驗測量的下限值，即更接近AIBARA所測12例顳骨標(biāo)本中響應(yīng)最小的標(biāo)本。故該模型能夠用來模擬中耳傳聲特性。圖3實測和模型計算的鐙骨底板速度傳遞函數(shù)頻響曲線比較Fig.3Comparisonofthemeasuredfrequencyresponsecurvesoftheofstapesfootplateandtheonecalculatedbymodel此外，在圖3中還增加對比了Moore團(tuán)隊最新響度模型的鐙骨速度傳遞函數(shù)曲線[7]，該曲線是由其構(gòu)建的中耳傳遞函數(shù)結(jié)合AIBARA等[21]測量的耳蝸輸入阻抗，推導(dǎo)所得。從圖3中可見，Moore響度模型中的中耳部分的傳聲特性，與實驗所測得的鐙骨底板速度傳遞函數(shù)相差較大，尤其在中、高頻段，不能準(zhǔn)確反映人體中耳的傳聲特性。2.2耳道傳聲驗證為了驗證所建模型耳道部分的可靠性，再對耳道的聲音傳遞特性進(jìn)行仿真分析。在模型耳道入口施加90dB的聲壓激勵，測量鼓膜臍部的聲壓，根據(jù)式(2)計算耳道對聲壓級(ECP)的放大作用。TMECref20lg()PPP(2)式中：TMP和refP分別表示鼓膜臍部的聲壓和空氣中的標(biāo)準(zhǔn)聲壓。?
第3期王賀賀等：外中耳傳聲對響度感知影響的數(shù)值研究325圖2實測和模型計算的鼓膜臍部和鐙骨底板位移頻響曲線比較Fig.2ComparisonofthemeasureddisplacementfrequencyresponsecurvesofTMumboandstapesfootplateandtheonescalculatedbymodel證過程中，首先在模型鼓膜處施加90dB的聲壓激勵，進(jìn)行諧響應(yīng)分析，獲得鐙骨底板位移頻響值；再按式(1)進(jìn)行計算，得到鐙骨底板速度傳遞函數(shù)[20]：FPTFFPFPTM,2VSVfDP(1)式中：FPV為鐙骨底板速度；TMP為鼓膜臍部聲壓；f為激振聲壓頻率；FPD為鐙骨底板位移。并將仿真值與AIBARA等[21]對12例顳骨樣本測量所得的實驗結(jié)果進(jìn)行對比，如圖3所示。從圖3中可見，模型計算的結(jié)果在幅值和趨勢上都比較接近實驗測量的下限值，即更接近AIBARA所測12例顳骨標(biāo)本中響應(yīng)最小的標(biāo)本。故該模型能夠用來模擬中耳傳聲特性。圖3實測和模型計算的鐙骨底板速度傳遞函數(shù)頻響曲線比較Fig.3Comparisonofthemeasuredfrequencyresponsecurvesoftheofstapesfootplateandtheonecalculatedbymodel此外，在圖3中還增加對比了Moore團(tuán)隊最新響度模型的鐙骨速度傳遞函數(shù)曲線[7]，該曲線是由其構(gòu)建的中耳傳遞函數(shù)結(jié)合AIBARA等[21]測量的耳蝸輸入阻抗，推導(dǎo)所得。從圖3中可見，Moore響度模型中的中耳部分的傳聲特性，與實驗所測得的鐙骨底板速度傳遞函數(shù)相差較大，尤其在中、高頻段，不能準(zhǔn)確反映人體中耳的傳聲特性。2.2耳道傳聲驗證為了驗證所建模型耳道部分的可靠性，再對耳道的聲音傳遞特性進(jìn)行仿真分析。在模型耳道入口施加90dB的聲壓激勵，測量鼓膜臍部的聲壓，根據(jù)式(2)計算耳道對聲壓級(ECP)的放大作用。TMECref20lg()PPP(2)式中：TMP和refP分別表示鼓膜臍部的聲壓和空氣中的標(biāo)準(zhǔn)聲壓。?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]耳道結(jié)構(gòu)性病變對傳聲影響的數(shù)值研究及其臨床意義[J]. 于申,王吉喆,孫秀珍,劉迎曦,李生. 中華耳科學(xué)雜志. 2016(03)
[2]人體整耳傳聲有限元數(shù)值模擬[J]. 姚海峰,劉后廣,周雷,饒柱石,黃新生. 噪聲與振動控制. 2016(02)
[3]基于中耳與耳蝸集成有限元模型的耳聲傳遞模擬[J]. 王振龍,王學(xué)林,胡于進(jìn),師洪,程華茂. 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報. 2011(01)
[4]中耳有限元分析中內(nèi)耳淋巴液作用的等效模型研究[J]. 朱翊洲,陳力奮,張?zhí)煊?戴培東,謝友舟,楊琳,王克強(qiáng),王正敏. 振動與沖擊. 2010(07)
[5]人體中耳有限元法數(shù)值仿真[J]. 劉后廣,塔娜,饒柱石. 系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2009(24)
[6]響度感知特征研究進(jìn)展[J]. 毛東興. 聲學(xué)技術(shù). 2009(06)
[7]中耳結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬及傳導(dǎo)振動分析[J]. 姚文娟,李武,付黎杰,黃新生. 系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2009(03)
[8]人耳傳聲數(shù)值模型[J]. 劉迎曦,李生,孫秀珍. 力學(xué)學(xué)報. 2008(01)
本文編號：2920595
【文章來源】：聲學(xué)技術(shù). 2019年03期 北大核心
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
基于參考文獻(xiàn)[11]的外中耳有限元模型Fig.1FiniteelementmodelofexternalandmiddleearbasedonReference[11]
第3期王賀賀等：外中耳傳聲對響度感知影響的數(shù)值研究325圖2實測和模型計算的鼓膜臍部和鐙骨底板位移頻響曲線比較Fig.2ComparisonofthemeasureddisplacementfrequencyresponsecurvesofTMumboandstapesfootplateandtheonescalculatedbymodel證過程中，首先在模型鼓膜處施加90dB的聲壓激勵，進(jìn)行諧響應(yīng)分析，獲得鐙骨底板位移頻響值；再按式(1)進(jìn)行計算，得到鐙骨底板速度傳遞函數(shù)[20]：FPTFFPFPTM,2VSVfDP(1)式中：FPV為鐙骨底板速度；TMP為鼓膜臍部聲壓；f為激振聲壓頻率；FPD為鐙骨底板位移。并將仿真值與AIBARA等[21]對12例顳骨樣本測量所得的實驗結(jié)果進(jìn)行對比，如圖3所示。從圖3中可見，模型計算的結(jié)果在幅值和趨勢上都比較接近實驗測量的下限值，即更接近AIBARA所測12例顳骨標(biāo)本中響應(yīng)最小的標(biāo)本。故該模型能夠用來模擬中耳傳聲特性。圖3實測和模型計算的鐙骨底板速度傳遞函數(shù)頻響曲線比較Fig.3Comparisonofthemeasuredfrequencyresponsecurvesoftheofstapesfootplateandtheonecalculatedbymodel此外，在圖3中還增加對比了Moore團(tuán)隊最新響度模型的鐙骨速度傳遞函數(shù)曲線[7]，該曲線是由其構(gòu)建的中耳傳遞函數(shù)結(jié)合AIBARA等[21]測量的耳蝸輸入阻抗，推導(dǎo)所得。從圖3中可見，Moore響度模型中的中耳部分的傳聲特性，與實驗所測得的鐙骨底板速度傳遞函數(shù)相差較大，尤其在中、高頻段，不能準(zhǔn)確反映人體中耳的傳聲特性。2.2耳道傳聲驗證為了驗證所建模型耳道部分的可靠性，再對耳道的聲音傳遞特性進(jìn)行仿真分析。在模型耳道入口施加90dB的聲壓激勵，測量鼓膜臍部的聲壓，根據(jù)式(2)計算耳道對聲壓級(ECP)的放大作用。TMECref20lg()PPP(2)式中：TMP和refP分別表示鼓膜臍部的聲壓和空氣中的標(biāo)準(zhǔn)聲壓。?
第3期王賀賀等：外中耳傳聲對響度感知影響的數(shù)值研究325圖2實測和模型計算的鼓膜臍部和鐙骨底板位移頻響曲線比較Fig.2ComparisonofthemeasureddisplacementfrequencyresponsecurvesofTMumboandstapesfootplateandtheonescalculatedbymodel證過程中，首先在模型鼓膜處施加90dB的聲壓激勵，進(jìn)行諧響應(yīng)分析，獲得鐙骨底板位移頻響值；再按式(1)進(jìn)行計算，得到鐙骨底板速度傳遞函數(shù)[20]：FPTFFPFPTM,2VSVfDP(1)式中：FPV為鐙骨底板速度；TMP為鼓膜臍部聲壓；f為激振聲壓頻率；FPD為鐙骨底板位移。并將仿真值與AIBARA等[21]對12例顳骨樣本測量所得的實驗結(jié)果進(jìn)行對比，如圖3所示。從圖3中可見，模型計算的結(jié)果在幅值和趨勢上都比較接近實驗測量的下限值，即更接近AIBARA所測12例顳骨標(biāo)本中響應(yīng)最小的標(biāo)本。故該模型能夠用來模擬中耳傳聲特性。圖3實測和模型計算的鐙骨底板速度傳遞函數(shù)頻響曲線比較Fig.3Comparisonofthemeasuredfrequencyresponsecurvesoftheofstapesfootplateandtheonecalculatedbymodel此外，在圖3中還增加對比了Moore團(tuán)隊最新響度模型的鐙骨速度傳遞函數(shù)曲線[7]，該曲線是由其構(gòu)建的中耳傳遞函數(shù)結(jié)合AIBARA等[21]測量的耳蝸輸入阻抗，推導(dǎo)所得。從圖3中可見，Moore響度模型中的中耳部分的傳聲特性，與實驗所測得的鐙骨底板速度傳遞函數(shù)相差較大，尤其在中、高頻段，不能準(zhǔn)確反映人體中耳的傳聲特性。2.2耳道傳聲驗證為了驗證所建模型耳道部分的可靠性，再對耳道的聲音傳遞特性進(jìn)行仿真分析。在模型耳道入口施加90dB的聲壓激勵，測量鼓膜臍部的聲壓，根據(jù)式(2)計算耳道對聲壓級(ECP)的放大作用。TMECref20lg()PPP(2)式中：TMP和refP分別表示鼓膜臍部的聲壓和空氣中的標(biāo)準(zhǔn)聲壓。?
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]耳道結(jié)構(gòu)性病變對傳聲影響的數(shù)值研究及其臨床意義[J]. 于申,王吉喆,孫秀珍,劉迎曦,李生. 中華耳科學(xué)雜志. 2016(03)
[2]人體整耳傳聲有限元數(shù)值模擬[J]. 姚海峰,劉后廣,周雷,饒柱石,黃新生. 噪聲與振動控制. 2016(02)
[3]基于中耳與耳蝸集成有限元模型的耳聲傳遞模擬[J]. 王振龍,王學(xué)林,胡于進(jìn),師洪,程華茂. 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報. 2011(01)
[4]中耳有限元分析中內(nèi)耳淋巴液作用的等效模型研究[J]. 朱翊洲,陳力奮,張?zhí)煊?戴培東,謝友舟,楊琳,王克強(qiáng),王正敏. 振動與沖擊. 2010(07)
[5]人體中耳有限元法數(shù)值仿真[J]. 劉后廣,塔娜,饒柱石. 系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2009(24)
[6]響度感知特征研究進(jìn)展[J]. 毛東興. 聲學(xué)技術(shù). 2009(06)
[7]中耳結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬及傳導(dǎo)振動分析[J]. 姚文娟,李武,付黎杰,黃新生. 系統(tǒng)仿真學(xué)報. 2009(03)
[8]人耳傳聲數(shù)值模型[J]. 劉迎曦,李生,孫秀珍. 力學(xué)學(xué)報. 2008(01)
本文編號：2920595
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