本文關(guān)鍵詞：基于光纖激光技術(shù)的仿生耳系統(tǒng)研究

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【摘要】：耳蝸是動(dòng)物類(包括高級(jí)動(dòng)物人類)聽覺系統(tǒng)接收聲音信息的重要感應(yīng)器官,由于種種原因致使該器官或與該器官關(guān)聯(lián)的功能組織失去感應(yīng)功效,便患上重度以上感音性耳聾,以致無法正常聽音和完成正常語言交流功能。 針對(duì)此類耳聾,可采用電極式人工耳蝸(即電子仿生耳)植入術(shù)恢復(fù)部分聽覺,傳統(tǒng)的電子耳蝸根據(jù)耳蝸的感音機(jī)理和功能,將體外的聲信號(hào)經(jīng)采集、變換和編碼,以無線方式送給埋入耳蝸內(nèi)的各電極,有選擇地依次觸發(fā)對(duì)應(yīng)的聽神經(jīng)(或神經(jīng)束),將外來聲信息陣列傳給大腦聽中樞,以恢復(fù)聾者的部分聽力。盡管該裝置已取得顯著成效,但是在感應(yīng)音樂旋律、辨別樂器品種或話者等更豐富細(xì)致的聲信息方面明顯不足,表明人工聽覺康復(fù)裝置還有待深入研究和繼續(xù)改良。電子耳蝸中一個(gè)很難逾越的障礙就是電流的擴(kuò)散,電流在神經(jīng)組織內(nèi)的擴(kuò)散限制了可植入的電極的數(shù)目,導(dǎo)致聽神經(jīng)的選擇性受限。 為了更有效地傳遞樂音品質(zhì)和旋律等信息,更密集的電極陣列是必要,同時(shí)抽取更合理的(保持正確、同步的)聲頻陣列信號(hào)時(shí)序關(guān)系,準(zhǔn)確傳遞樂音的聲頻包絡(luò)變化和樂音旋律音符變化編碼表征,使聽覺中樞處獲得正確疊加和感知音效。激光具有更好的方向性,而且研究已證明脈沖激光具有誘發(fā)聲效應(yīng)的物理特性,而且研究證實(shí),光纖脈沖激光能觸發(fā)聽神經(jīng)發(fā)放功效。與金屬電極相比,光纖易組成密集陣列,有取代金屬電極傳導(dǎo)豐富聲譜信息的潛質(zhì),其中涉及若干基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和關(guān)鍵技術(shù)研究。 本文提出并設(shè)計(jì)了一種基于激光聲效應(yīng)的光纖陣列人工聽覺實(shí)驗(yàn)裝置以及利用該裝置進(jìn)行信號(hào)編碼仿真實(shí)驗(yàn)的方法。該系統(tǒng)裝置具有通道設(shè)置靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)、數(shù)據(jù)采集方便、組成部件可接插更換、各項(xiàng)參數(shù)可調(diào)節(jié)控制等特點(diǎn)。通過硬件設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)可視化分析軟件設(shè)計(jì)相結(jié)合,我們可以方便地分析與驗(yàn)證光聲效應(yīng)中的電、聲、光信號(hào)轉(zhuǎn)換控制及相關(guān)編碼算法的實(shí)驗(yàn)效果。本文圍繞該研究,分別從激光光聲效應(yīng)、多通道脈沖光生物耳蝸活性組織刺激以及多通道光纖陣列觸發(fā)仿真三個(gè)方面論述了激光光學(xué)耳蝸方案原理和設(shè)計(jì)過程。通過與電極式人工耳蝸在相同編碼方案條件下進(jìn)行的仿真對(duì)比,初步證明光纖激光在人工聽覺應(yīng)用的可行性,初步驗(yàn)證激光光學(xué)耳蝸設(shè)計(jì)方案的有效性。 本文最后對(duì)論文中所做的工作進(jìn)行了總結(jié),簡(jiǎn)要闡述了實(shí)驗(yàn)方案的特點(diǎn),同時(shí)指出了實(shí)驗(yàn)中的不足以及下一步所要研究的方向。
【關(guān)鍵詞】：仿真系統(tǒng) 電子耳蝸 激光 光致聲波 光纖
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R318.18;TN24
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• ~.略語簡(jiǎn)表12-13
• 第一章 緒論13-21
• 1.1 研究背景13-17
• 1.1.1 聽覺系統(tǒng)概述13-14
• 1.1.2 耳蝸的概述14-15
• 1.1.3 耳聾的病理學(xué)概述15-16
• 1.1.4 人工耳蝸技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.2 選題意義17-20
• 1.3 本文的工作和章節(jié)安排20-21
• 第二章 光纖人工耳蝸系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案21-30
• 2.1 已有研究成果及發(fā)現(xiàn)21-22
• 2.2 光纖人工耳蝸實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案22-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整體構(gòu)成22-24
• 2.2.2 光信號(hào)調(diào)制方法24
• 2.2.3 人耳的聽覺頻率特性24-25
• 2.2.4 語音信號(hào)臨界帶的劃分25-26
• 2.3 語音質(zhì)量的評(píng)價(jià)方法26-29
• 2.3.1 主觀評(píng)價(jià)方法26-27
• 2.3.2 客觀評(píng)價(jià)方法27-29
• 2.4 小結(jié)29-30
• 第三章 光致聲波物理實(shí)驗(yàn)30-38
• 3.1 已有的研究方法及發(fā)現(xiàn)30-32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法及原理32-34
• 3.2.1 脈沖激光器32-33
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法33-34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析34-37
• 3.4 小結(jié)37-38
• 第四章 動(dòng)物聽覺光聲效應(yīng)聽感知實(shí)驗(yàn)38-44
• 4.1 常用測(cè)量方法38-39
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法及結(jié)果分析39-42
• 4.3 深入實(shí)驗(yàn)及其后續(xù)工作42-43
• 4.4 小結(jié)43-44
• 第五章 光纖人工耳蝸系統(tǒng)信號(hào)仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)44-59
• 5.1 系統(tǒng)整體構(gòu)成44
• 5.2 硬件設(shè)計(jì)44-48
• 5.2.1 整體介紹44-46
• 5.2.2 發(fā)送部分46-47
• 5.2.3 接受部分47-48
• 5.3 軟件設(shè)計(jì)48-51
• 5.3.1 發(fā)送部分48-50
• 5.3.2 接收部分50-51
• 5.4 相關(guān)算法與編碼方案51-55
• 5.4.1 電子耳蝸CIS編碼方案51-52
• 5.4.2 語音增強(qiáng)算法52-54
• 5.4.3 語音合成部分54-55
• 5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析55-58
• 5.6 小結(jié)58-59
• 第六章 總結(jié)和展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-64
• 致謝64-65
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及申請(qǐng)的專利65-66
• 附件66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：983380