CN106409109B - 动物外耳声音特性模拟器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种动物外耳声音特性模拟器包括信号发射器、外耳运动装置和控制装置；信号发射器，用来生成声波信号；外耳运动装置：包括第一牵引机构、第二牵引机构和与所述信号发射器相对放置的模拟外耳；所述模拟外耳用来接收来自信号发射器的声波；第一牵引机构与模拟外耳的耳尖相连，用于控制外耳耳尖做运动；第二牵引机构与模拟外耳的中部连接，用于控制模拟外耳中部做运动；在所述模拟外耳根部安装声波探测器，用来测量模拟外耳接收到的声波频率；控制装置包括第一牵引控制器、第二牵引控制器和调制控制器。

Description

动物外耳声音特性模拟器
技术领域
本发明涉及一种动物外耳声音特性模拟器。
背景技术
耳部是生物体的重要器官，由外耳、中耳、内耳构成。外耳包括耳廓、外耳道和鼓膜。耳廓的形状有利于声波能量的聚集、收集声音，还可以判断声源的位置；外耳道是声波传导的通道，一端开口于耳廓中心，一端终止于鼓膜，同时它也是一个有效的共鸣腔，能使较弱的声波振动得到加强，并引起鼓膜振动。蝙蝠是惟一能真正飞行的哺乳动物，外耳内具有超声波定位的结构。蝙蝠通过发射超声波，外耳接收其反射的回音来辨别物体。目前对于动物外耳接收声波的研究尚处于机理研究阶段，人工外耳接收装置也很不完善，无法达到动物外耳对的声波的接收效果，因此急需相应的装置完成接收声波的模拟，通过控制相关器件的运动实现动物外耳接收的模拟、分析和研究。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种动物外耳声音特性模拟器，可以模拟动物外耳接收声波后产生的运动，对促进动物外耳模拟，以及声波接收机理研究、加速相关声学器件的开发。
为了实现上述目的，本发明采用如下方案：
一种动物外耳声音特性模拟器，其特征在于，包括信号发射器、外耳运动装置和控制装置；
信号发射器，用来生成声波信号；
外耳运动装置：包括第一牵引机构、第二牵引机构和与所述信号发射器相对放置的模拟外耳；所述模拟外耳用来接收来自信号发射器的声波；第一牵引机构与模拟外耳的耳尖相连，用于控制外耳耳尖做运动；第二牵引机构与模拟外耳的中部连接，用于控制模拟外耳中部做运动；在所述模拟外耳根部安装声波探测器，用来测量模拟外耳接收到的声波频率；
控制装置包括第一牵引控制器、第二牵引控制器和调制控制器；第一牵引控制器和第二牵引控制器的输入与所述声波探测器相连；所述各牵引控制器根据声波探测器的测量结果以及所述模拟外耳与信号发射器的距离，控制第一牵引机构和第二牵引机构带动模拟外耳进行运动；调制控制器与所述信号发射器相连，用来设置声波信号的波长与频率并发送给信号发射器，实现不同声波信号的生成。
将所述信号发射器安装在第一六自由度平台上；所述控制装置还包括第一六自由度控制器；用于调整信号发射器的空间位置，实现对声波信号空间发声位置的调整。
将所述外耳运动装置安装在第二六自由度平台上；控制装置还包括第二六自由度控制器；第二六自由度控制器的输入与所述声波探测器相连，用于根据声波探测器的测量结果控制第二六自由度平台的运动，实现对外耳运动装置整体空间位置的调整。
所述第一牵引机构包括第三六自由度平台，在第三六自由度平台上安装耳尖控制支架，第三六自由度平台通过调整耳尖控制支架的空间位置，实现控制外耳耳尖做运动；所述第三六自由度平台与所述第一牵引控制器相连。
所述第二牵引机构包括直线伺服电机，直线伺服电机一端通过支架安装在所述第二六自由度平台上，另一端通过连杆与模拟外耳的中部相连；所述直线伺服电机与所述第二牵引控制器相连，用于控制外耳中部做运动。
在所述直线伺服电机和连杆之间安装位移传感器，位移传感器与所述第二牵引控制器相连，用来测量模拟外耳中部产生的位移。
所述模拟外耳替换为动物真实外耳。
本发明的有益效果：
(1)本发明可以实现发声位置的变化模拟；
(2)本发明可以实现根据声波的频率和距离，模拟动物头部(即第二六自由度平台和外耳运动装置的整体)和耳朵的运动，可克服动物耳朵声学特性研究过程中无法主动控制动物头部和耳部运动的困难；
(3)本发明结构紧凑，控制部件完全处于外耳外面，可避免对外耳起来的干扰，从而实现真实模拟；
(4)本发明可以采用真实动物外耳进行模拟。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图。
其中：1底座，2控制装置，3支架，4伺服直线电机，5位移传感器，6连杆，7第三六自由度平台，8耳尖控制支架，9耳部连接螺丝，10耳部上端连接头，11模拟外耳，12耳部安装底座，13声波探测器，14第二六自由度平台，15信号发射器，16第一六自由度平台
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1为本发明的结构示意图，本发明一种动物外耳声音特性模拟器，包括信号发射器、外耳运动装置和控制装置；
信号发射器，用来生成声波信号；
外耳运动装置：包括第一牵引机构、第二牵引机构和与所述信号发射器相对放置的模拟外耳；所述模拟外耳用来接收来自信号发射器的声波；第一牵引机构与模拟外耳的耳尖相连，用于控制外耳耳尖做运动；第二牵引机构与模拟外耳的中部连接，用于控制模拟外耳中部做运动；在所述模拟外耳根部安装声波探测器，用来测量模拟外耳接收到的声波频率；
控制装置包括第一牵引控制器、第二牵引控制器和调制控制器；第一牵引控制器和第二牵引控制器的输入与所述声波探测器相连；所述各牵引控制器根据声波探测器的测量结果以及所述模拟外耳与信号发射器的距离，控制第一牵引机构和第二牵引机构带动模拟外耳进行运动；调制控制器与所述信号发射器相连，用来设置声波信号的波长与频率并发送给信号发射器，实现不同声波信号的生成。
将所述信号发射器安装在第一六自由度平台上；(目前六自由度平台已实现商业化，可以产生x、y、z方向上的运动，以及绕x、y、z方向的旋转运动)所述控制装置还包括第一六自由度控制器；第一六自由度控制器与第一六自由度平台相连，用于调整信号发射器的空间位置，实现对声波信号空间发声位置的调整。
将所述外耳运动装置安装在第二六自由度平台上；控制装置还包括第二六自由度控制器；第二六自由度控制器的输入与所述声波探测器相连，其输出与第二六自由度平台相连，用于根据声波探测器的测量结果控制第二六自由度平台的运动，实现对外耳运动装置整体空间位置的调整。
第二六自由度平台与外耳运动装置的整体可视为动物的头部运动装置。
所述第一牵引机构包括第三六自由度平台，在第三六自由度平台上安装耳尖控制支架，耳尖控制支架通过耳部上端连接头与耳尖连接，第三六自由度平台通过调整耳尖控制支架的空间位置，实现控制外耳耳尖做运动；所述第三六自由度平台与所述第一牵引控制器相连。
所述第二牵引机构包括直线伺服电机，直线伺服电机一端通过支架安装在所述第二六自由度平台上，另一端通过连杆与模拟外耳的中部相连；连杆通过螺丝与外耳中部连接，所述直线伺服电机与所述第二牵引控制器相连，用于控制外耳中部做运动。
在所述直线伺服电机和连杆之间安装位移传感器，位移传感器与所述第二牵引控制器相连，用来测量模拟外耳中部产生的位移。
图2为本发明的俯视图。
上述模拟外耳可以替换为动物真实外耳。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种动物外耳声音特性模拟器，其特征在于，包括信号发射器、外耳运动装置和控制装置；
信号发射器，用来生成声波信号；
外耳运动装置：包括第一牵引机构、第二牵引机构和与所述信号发射器相对放置的模拟外耳；所述模拟外耳用来接收来自信号发射器的声波；第一牵引机构与模拟外耳的耳尖相连，用于控制外耳耳尖做运动；第二牵引机构与模拟外耳的中部连接，用于控制模拟外耳中部做运动；在所述模拟外耳根部安装声波探测器，用来测量模拟外耳接收到的声波频率；
控制装置包括第一牵引控制器、第二牵引控制器和调制控制器；第一牵引控制器和第二牵引控制器的输入与所述声波探测器相连；所述各牵引控制器根据声波探测器的测量结果以及所述模拟外耳与信号发射器的距离，控制第一牵引机构和第二牵引机构带动模拟外耳进行运动；调制控制器与所述信号发射器相连，用来设置声波信号的波长与频率并发送给信号发射器，实现不同声波信号的生成。
2.根据权利要求1所述的一种动物外耳声音特性模拟器，其特征在于，将所述信号发射器安装在第一六自由度平台上；所述控制装置还包括第一六自由度控制器，所述第一六自由度控制器与第一六自由度平台相连，用于调整信号发射器的空间位置，实现对声波信号空间发声位置的调整。
3.根据权利要求1所述的一种动物外耳声音特性模拟器，其特征在于，将所述外耳运动装置安装在第二六自由度平台上；控制装置还包括第二六自由度控制器；第二六自由度控制器的输入与所述声波探测器相连，用于根据声波探测器的测量结果控制第二六自由度平台的运动，实现对外耳运动装置整体空间位置的调整。
4.根据权利要求1所述的一种动物外耳声音特性模拟器，其特征在于，所述第一牵引机构包括第三六自由度平台，在第三六自由度平台上安装耳尖控制支架，第三六自由度平台通过调整耳尖控制支架的空间位置，实现控制外耳耳尖做运动；所述第三六自由度平台与所述第一牵引控制器相连。
5.根据权利要求3所述的一种动物外耳声音特性模拟器，其特征在于，所述第二牵引机构包括直线伺服电机，直线伺服电机一端通过支架安装在所述第二六自由度平台上，另一端通过连杆与模拟外耳的中部相连；所述直线伺服电机与所述第二牵引控制器相连，用于控制外耳中部做运动。
6.根据权利要求5所述的一种动物外耳声音特性模拟器，其特征在于，在所述直线伺服电机和连杆之间安装位移传感器，位移传感器与所述第二牵引控制器相连，用来测量模拟外耳中部产生的位移。
7.根据权利要求1所述的一种动物外耳声音特性模拟器，其特征在于，所述模拟外耳替换为动物真实外耳。
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