1.一种激励鼓膜的作动器,其特征在于:包括压电机构(80)、固定支撑装置(60)和激励膜(90),所述压电机构(80)的顶端设置有一层激励膜(90),所述压电机构(80)尾端固定设置在固定支撑装置(60)头部端,所述激励膜(90)经固定支撑装置(60)植入耳道并与鼓膜贴合设置,所述固定支撑装置(60)通过其分支支撑装置支撑在耳道上。
2.根据权利要求1所述一种激励鼓膜的作动器,其特征在于:所述固定支撑装置(60)包括支撑主干杆(48)、支撑杆推进滑块(41)和尾端调节轨道装置(30),所述尾端调节轨道装置(30)上设有齿状内轨道,所述支撑主干杆(48)上设有齿状外轨道,所述尾端调节轨道装置(30)与支撑杆推进滑块(41)通过内轨道和外轨道的齿状轨道配合,所述支撑主干杆(48)的尾端固定在支撑杆推进滑块(41)上,推动所述支撑杆推进滑块(41)带动支撑主干杆(48)沿齿状轨道调节至激励膜(90)与鼓膜贴合设置位置,通过齿状轨道和分支支撑装置将固定支撑装置(60)固定设置在耳道内。
3.根据权利要求2所述一种激励鼓膜的作动器,其特征在于:所述尾端调节轨道装置(30)的尾部开设有孔(33),通过孔(33)手术调节激励膜(90)与鼓膜贴合。
4.根据权利要求2所述一种激励鼓膜的作动器,其特征在于:所述分支支撑装置包括对称设置的左侧主支撑杆(70)、右侧主支撑杆(69)和对称设置的左侧副支撑杆(72)和右侧副支撑杆(71),所述左侧主支撑杆(70)和右侧主支撑杆(69)的一端与支撑主干杆(48)上一点铰接,所述左侧主支撑杆(70)和右侧主支撑杆(69)上分别设有左侧滑块机构(68)和右侧滑块机构(67),所述左侧副支撑杆(72)和右侧副支撑杆(71)的一端分别与左侧滑块机构(68)和右侧滑块机构(67)铰接,所述左侧副支撑杆(72)和右侧副支撑杆(71)的另一端与支撑主干杆(48)上另一点(48)铰接,所述左侧主支撑杆(70)和右侧主支撑杆(69)的另一端分别与左侧撑脚(64)和右侧撑脚(63)铰接,所述左侧撑脚(64)和右侧撑脚(63)支撑设置在耳道壁上。
5.根据权利要求4所述一种激励鼓膜的作动器,其特征在于:定义耳道方向为Y轴,垂直耳道方向为X轴,所述压电机构(80)包括压电叠堆(89),所述压电叠堆(89)包括多个压电片的叠层,所述压电片沿X轴平行方向排列或者沿Y轴平行方向排列。
6.根据权利要求5所述一种激励鼓膜的作动器,其特征在于:沿Y轴平行方向排列设置的压电片的叠层构成的压电叠堆(89)还对应设置压电机构位移放大装置,所述压电机构位移放大装置将压电叠堆(89)沿X轴方向的位移放大转换到沿Y轴方向的位移。
7.根据权利要求6所述一种激励鼓膜的作动器,其特征在于:所述压电机构位移放大 装置包括:
在所述压电叠堆(89)X轴方向上的左、右侧面上,分别设置平行于Y轴的左中杆(132)和右中杆(135);
所述左中杆(132)下端点与左下杆(131)一端铰接,所述左下杆(131)另一端与固定支撑装置(60)头部端固定连接;所述左中杆(132)上端点与左上杆(133)一端铰接,所述左上杆(143)另一端与顶杆(137)一端铰接;
所述右中杆(145)下端点与右下杆(134)一端铰接,所述右下杆(134)另一端与固定支撑装置(60)头部端固定连接;所述右中杆(135)上端点与右上杆(136)一端铰接,所述右上杆(136)另一端与顶杆(137)另一端铰接;
所述顶杆(137)与X轴方向平行,且所述左下杆(131)、右下杆(134)两杆与左上杆(133)、右上杆(136)两杆关于X轴方向对称设置,所述左上杆(133)、左下杆(131)两杆与右上杆(136)、右下杆(134)两杆关于Y轴方向对称设置。
8.基于激励鼓膜的作动器的助听装置,其特征在于:包括作动器、麦克风(12)、信号处理装置(14)、供电装置(13)和壳体(15),所述信号处理装置(14)和供电装置(13)设置在壳体(15)内,壳体(15)放置在耳道中;所述供电装置(13)分别与麦克风(12)、信号处理装置(14)以及作动器的压电机构(80)电连接,所述麦克风(12)的信号输出端与信号处理装置(14)的信号输入端连接,所述信号处理装置(14)的信号输出端与压电机构(80)的信号输入端连接。
9.根据权利要求8所述基于激励鼓膜的作动器的助听装置,其特征在于:所述信号处理装置(14)的信号处理方法的具体步骤如下:a、麦克风(12)收集的语音信号经过高通、低通滤波器,得到频率在人类听觉范围内
20~20000Hz的语音信号x0(t);
b、获得的语音信号x0(t)后,可通过外置遥控装置自行选择模式a或b通道;在处于背景噪声为有用噪声的场合时,选择模式a通道,所需语音信号即为语音信号x0(t),即x0(t)=x(t);在处于背景噪声为无用噪声的场合时,选择模式b通道,对语音信号x0(t)作小波滤噪处理:即x0(t)=x(t)+kδ(t);其中x(t)为所需的语音信号,kδ(t)为各种随机噪声的总和;
c、在通过患者外置遥控装置自行选择模式通道处理后,得到语音信号x(t),在语音信号x(t)中多次加入有限幅值的白噪声ym(t),其中白噪声ym(t)等长度并且正态分布,即 xm(t)=x(t)+ym(t),xm(t)为第m次加入白噪声后的语音信号;
d、对语音信号xm(t)进行经验模态分解EMD获取若干IMF分量,即固有模态函数分量:
1)确定语音信号xm(t)的所有局部极值点,用三次样条曲线将所有的局部极大值点和局部极小值点分别连接起来,形成上包络线um1(t)和下包络线um2(t),二者平均值
2)令函数hm(t)=xm(t)-qm(t),计算出hm(t),如果hm(t)不满足IMF条件,则令hm(t)为新的xm(t),循环k次,得函数hmk(t)=hm(k-1)(t)-qmk(t);其中,采用SD(取0.2~0.3)作为筛选IMF过程停止的准则即迭代停止准则,
3)通过步骤d中2)、3)两个分步骤得到语音信号的第m1个IMF分量cm1=hmk(t)和分离后的余项rm1(t)=xm(t)-cm1;对rm1(t)进行同样的筛选,依次得到cm2、cm3、cm4……,直至rm(t)呈单调趋势时停止;原信号重构为 其中cms(t)表示第m次加入白噪声后分解得到的第s个IMF分量;
e、将各个分量cms(t)利用不相关随机序列的统计均值为0的原理进行整体平均以抵消多次加入白噪声对真实IMF的影响,集合经验模态分解EEMD最终分解为n阶频率从低到高的IMF分量IMF1、IMF2…IMFs…IMFn-1、IMFn,即EEMD最终分解结果为 其中cs(t)为EEMD最终分解得到的第s个IMF分量,N为添加白噪声序列的数目,而白噪声对语音信号的影响遵循lne+0.5alnN=0的规律,其中e为输入语音信号相应IMF分量重构结果的偏离,a为白噪声的幅值;
f、对获得的n阶IMF分量做Hilbert变换 构造解析语音信号
即 其中
g、利用瞬时幅值公式 对各阶IMF希尔伯特变换后对应的幅值进
行幅度调制;
h、给幅度调制后的n阶IMF分量IMF1、IMF2…IMFs…IMFn-1、IMFn分别提供增益G1、G2…Gs…Gn-1、Gn,以此来补偿不同患者听力的对语音信号频率的不同损失程度,手术将助听装置植入到患者体内后,通过对患者做听力测试,对声音频率逐一调节,来人工设定增益Gs;
i、将增益后的各阶语音分量IMFs重组,其中s=1,2,3,…,n,合成语音信号,并将语音信号通过功率放大器,最后输入至所述压电机构。
10.根据权利要求9所述基于激励鼓膜的作动器的助听装置,其特征在于:将步骤c、d、e三步骤替换成下述两个步骤,c'、d',其他步骤不变;
c'、对语音信号进行小波分组预处理,得到分组后的语音信号x(t);
d'、对语音信号x(t)进行经验模态分解EMD分解获取各个IMF分量,即固有模态函数分量:
1)确定语音信号x(t)的所有局部极值点,用三次样条曲线将所有的局部极大值点和局部极小值点分别连接起来,形成上包络线u1(t)和下包络线u2(t),二者平均值
2)令函数h(t)=x(t)-q(t),计算出h(t),如果h(t)不满足IMF条件,则令h(t)为新的x(t),循环k次,得函数hk(t)=h(k-1)(t)-qk(t);其中,采用SD(取0.2~0.3)作为筛选IMF过程停止的准则即迭代停止准则,
3)通过步骤d'中1)和2)两个分步骤得到语音信号的第1个IMF分量c1=hk(t)和分离后的余项r1(t)=x(t)-c1;对r1(t)进行同样的筛选,依次得到c2、c3、c4……,直至r(t)呈单调趋势时停止;
原信号重构为 其中cs(t)表示分解得到的第s个IMF分量,即EMD
最终分解为n阶频率从低到高的IMF分量IMF1、IMF2…IMFs…IMFn-1、IMFn。