仪器仪表学报

作者：刘后广，寇寅欣，王 杰，饶柱石，曹国华

单位：刘后广,1. 中国矿业大学机电工程学院,,寇寅欣,1. 中国矿业大学机电工程学院,,王 杰,2. 首都医科大学附属北京同仁医院耳鼻咽喉头颈外科，3. 首都医科大学耳鼻咽喉头颈科学教育部重点实验室，4. 北京市人工听觉工程技术研究中心,,饶柱石,5. 上海交通大学振动、冲击、噪声研究所,,曹国华,1. 中国矿业大学机电工程学院,

关键词：人工中耳;圆窗激振;压电作动器;优化设计;听损补偿

基金：国家自然科学基金(52275296, 52111530235)、江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)资助

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(100~10000Hz)、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。

来源：2023年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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