[发明专利]模拟人头振动仪

说明书

本发明涉及一种多功能的骨导送话器测试仪。具体的说就是模拟人前额机械阻抗特性、模拟骨导语言频谱特性、模拟人头颅外形尺寸及重量的模拟人头振动仪。

众所周知，目前检测骨导送话器的方法，国内外基本是移用振动台测加速度计的方法。由于骨导送话器与振动台面接触的振动特性和力阻抗特性均与实际人头语言振动特性，皮肤的机械阻抗特性相差甚远。因此，用振动台检测骨导送话器的性能不能反映实际使用情况，影响使用效果。另外，装有骨导送话器的通信帽如飞行帽，坦克帽等的有关参数至今还没有客观测试方法。所以需要研制一种模拟测试仪。

据查、国际电工委员会电声测试装置分会（IECSC29C）、美国军标（MIL）均没有类似用途的测量仪器。1970年，美国人G·J·Sebes等人用塑料垫粘贴在振动台面上（J·A·E·SV₀18N₀4.1970、P241）企图模拟人皮。但它没有考虑人头皮的机械阻抗特性。经过十年后，1979年，日本人凡谷义朗等人把丹麦B＆K公司的4930型人工乳突作改进，即从接受骨导助听器的振动改为激发振动测试骨导送话器。凡谷的意图是利用人工乳突上的一小块人工头皮（直径为φ45mm的小球冠形橡胶组合件）在与骨导送话器阻抗匹配的情况下接触测试。凡谷的工作确实比G·J·Sebes前进一步了。但是他们的测试装置与测试方法仍不能反映骨导语言基本特性，而且通信帽的有关参数仍然不能测试。

我们进行骨导语言基本特性研究以后发现：同一压电拾振器在不同部位拾取骨导语谱的区别，在高频段衰减有慢、有快;同一部位用不同重量拾振器拾取骨导语谱的区别，也是在高频段衰减有慢、有快;高噪声轰击人头时，“颤噪”会影响语言可懂度，颤噪影响程度与人头表面积成正比，与重量成反比。我们研制的模拟人头振动仪能成功的体现出以上特性，实属国内外首创。

本发明的目的和用途是代替目前骨导送话器用的小振动台，并且可以给出小振动台测试结果的修正曲线及修正值;本发明与通用电声仪器配套使用，可以测试骨导送话器的频响，灵敏度等技术参数;本发明可以代替测试人员在高噪声环境下进行发话试验，用来检测骨导送话器及其通信帽的动态信噪比和语言可懂度。激振力可以仿照发话声级大声、小声随意调节。

模拟比较试验和理论分析，证实了本发明有良好的效果：人前额发话与模拟人头振动仪颅顶发话两者语图的音调、基音、共振蜂、谐波频率相同;两者的频谱包络、幅度也相似。主观试听比较两者发话都清晰可懂，听感自然，无明显差别。本发明是骨导送话器、通信帽的比较理想的测试仪器，有良好的主客观一致性。

本发明由人头机械阻抗模拟器〔1〕、模拟器信号源〔2〕、静压力指示器〔3〕三个部分组成如〔图1〕。

〔图2〕给出人头机械阻抗模拟器〔1〕与模拟器信号源〔2〕联接的原理方框图。模拟器信号源〔2〕由语噪声源〔4〕、驱动电路〔5〕、校准电路〔6〕表头电路〔7〕，测量电路〔8〕，监听电路〔9〕以及内装压电换能器〔10〕，毫伏表〔11〕、牛顿表〔12〕等组成。

〔图3〕是人头机械阻抗模拟器〔1〕的主要结构示意图。它由磁路部件〔19〕、驱动部件〔20〕、球冠形橡胶组合件即人工头皮〔21〕组成。

为了能够体现骨导语言的基本特性，人们期望模拟人头振动仪的颅顶具有相似于人头上某种部位的骨导语谱特性。人头上某部位的骨导语谱特性是由头皮的机械阻抗特性和颅骨的激振力特性两个方面决定的。模拟骨导语谱特性的方法主要是从这两方面进行。

本发明的实施。

1.模拟机械阻抗特性的方法，就是设计制造人头机械阻抗模拟器的方法。因为人头各部位的机械阻抗特性各不相同，不可能也不必要对各部位的阻抗特性全面进行模拟。注意到前额（含乳突、颧骨）机械阻抗特性能反映最宽的骨导语谱，且语言可懂度最佳，较好地表征骨导语谱特性。所以，模拟前额部位机械阻抗特性是最佳选择。

机械阻抗模拟器〔1〕采用电动式驱动结构。其磁路部件〔19〕与驱动部件〔20〕之间是磷青铜制成的弹簧片连接，并保证颅骨的一阶谐振频率为45～80Hz，二阶谐振频率7-12KHz。

在设计驱动系统时，必须考虑以下三种不可忽视的因素，这就是：

第一，应远离驱动系统支撑元件的非线性工作区。就是说，应把最大加速度增加一倍作参考值进行计算。

第二，驱动部件的上、下两面空气负载质量是不容忽视的，在数值上可认为与颅骨重量相似。