针对传统助听器高频增益差、清晰度低、言语失真的不足等问题,设计一款主要由底座、压电叠堆、复合二级位移放大器、壳体、耦合杆、耦合层和弹性硅胶套构成的耳膜激振式压电作动器。首先基于人耳解剖结构,对作动器的结构尺寸进行初步设计;接着建立复合二级位移放大器解析模型,分析其关键几何尺寸参数对其位移放大倍数和输入刚度的影响并通过多目标遗传算法对关键尺寸参数进行优化;随后,构建作动器-人耳耦合力学模型,仿真分析了弹性硅胶套的厚度和压电叠堆的层数对作动器听力补偿性能的影响;最后,开发了作动器样机进行测试实验。通过将作动器样机与验证的人耳物理模型进行耦合,从而对该作动器的听力补偿性能进行评估。实验结果表明,所设计的作动器在2 k Hz以下、3～5 k Hz和5 k Hz以上分别可产生110 dB、130 dB以及120 dB的等效声压输出。此外,开发的作动器工作频带宽,高频增益大,最大谐波失真度低于0.2%,满足人工中耳高清晰度要求。
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