В Пермском Политехе выяснили, из-за чего в слуховых аппаратах могут возникать дефекты звука и как это исправить
Специализированные слуховые аппараты представляют собой бионическое ухо, которое выглядит как настоящее и обладает функциями слухового аппарата. Главная проблема этих устройств — эффективная передача звука через имплант, вибрационный излучатель и костную ткань пациента. Эта система достаточно сложная, поэтому в ней могут возникать резонансы и задержки на различных частотах. Ранее ученые ПНИПУ уже предположили, что на работу системы может влиять качество прижимного соединения между звуковым излучателем и ушным имплантом, а также общий перекос конструкции, который возникает при неправильно подобранном креплении. Теперь политехники рассмотрели влияние этих особенностей на звуковые характеристики системы и определили, как исправить эту проблему.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия «Радиотехнические и инфокоммуникационные системы». Работа выполнена при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование».
Характеристики звуковых систем сильно зависят от нагрузки. Наименее эта проблема выражена в тех случаях, когда звук попадает в воздушную среду, а слушатель находится на значительном расстоянии. Например, привычные нам наушники излучают звук в пространство, образованное ушной раковиной и объемом внутри амбюшура. Звуковые колебания в таких небольших объемах воздуха уже подвергаются значительному влиянию резонансных эффектов. Из-за этого акустические показатели сильно искажаются.
Еще более сложно измерять характеристики для внутриканальных наушников (наушников-«затычек»), поскольку воздуха в них еще меньше. В таких случаях часть колебаний передается через эффект костной проводимости – когда звук попадает во внутреннее ухо через кости черепа. Для оптимизации этих эффектов используются специализированные стенды, имитирующие голову человека.
Наиболее сложно измерять характеристики в случаях, когда передача звука происходит только за счет эффекта костной проводимости, как в эксперименте политехников. Для таких случаев нет стандартных измерительных стендов. При этом основным требованием к ним является максимально возможная имитация реальной нагрузки, в том числе реальных костных тканей головы человека.
Ученые ПНИПУ создали собственный стенд, в котором для измерений использовали голову свиньи без мягких тканей. Выбор обоснован тем, что уши этих животных наиболее схожи по анатомии с человеческими. Кроме свиной головы в системе использовали винтовые импланты, лекало, изготовленное на 3D-принтере, виброизлучатель, микрофон и рабочее место с программным обеспечением для измерения параметров сигнала.
Исследователи Пермского Политеха определили две основные причины, которые влияют на итоговые характеристики звука — качество прижимного соединения между звуковым излучателем и ушным имплантом, а также возникающий в процессе крепления общий перекос конструкции относительно оси ушного импланта.
Чтобы выяснить, какой именно прижим можно считать оптимальным, ученые провели серию экспериментов. Они рассмотрели три способа: механический прижим, клеевой с толстым интерфейсным слоем и клеевой с тонким интерфейсным слоем. Чтобы исключить другие факторы, в каждом эксперименте проводили по три измерения, а затем сравнивали полученные характеристики. Погрешность оказалась минимальной. Ученые определили, что задержка во всех экспериментах не превышала 10 миллисекунд на всем диапазоне частот от 20 до 20000 Гц. Такие значения не влияют на качество воспроизведения, поэтому дальше они не рассматривались.
«На основе анализа полученных измерений мы сделали несколько выводов. Метод фиксации излучателя на импланте сильно влияет на характеристики – в диапазоне частот обычной речи возникают явно выраженные пики и провалы. Максимальная амплитуда таких дефектов составляет более 15 дБ. Это значит, что слушатель ощущает заметные дефекты. Чтобы минимизировать эти погрешности, нужно максимально качественно прижимать излучатель к поверхности импланта. Кроме того, во всех измерениях мы наблюдали провал на характеристике с частотой 1400 Гц. Он возникает из-за деформации подвеса виброизлучателя при его прижиме к импланту. Поэтому важно не допускать перекосов конструкции», – объясняет кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Игорь Безукладников.
Так политехники доказали, что дефекты звука в ушных протезах возникают из-за перекоса конструкции и неверно подобранного прижимного соединения. Это может произойти при избыточной жесткости лекала. При этом расстояние между имплантатами, которые используются для фиксации бионического протеза уха, можно выбирать в широком диапазоне, поскольку это почти не влияет на звуковую воспроизводимость аппарата. Это упрощает задачу челюстно-лицевого хирурга.
Результаты исследований политехников позволили обратить внимание на главные проблемы в ушном протезировании. Применение исследования на практике позволит значительно повысить звуковые характеристики протезов.
Telegram 
Дзен 
VK Проблема непереносимости глютена затрагивает до 150 миллионов человек во всем мире. Единственный выход — полностью исключить этот компонент из рациона. Однако существующий безглютеновый хлеб практически не содержит белка и клетчатки, быстро повышает уровень сахара и черствеет. При этом существующие зарубежные рецептуры разработаны под импортное сырье и технологии, что не позволяет применять их к российскому сырью. Ученые Пермского Политеха разработали новые рецептуры безглютенового хлеба и исследовали влияние многокомпонентных мучных композиций и добавок на его качество. Они впервые в России создали смеси, в которых по сравнению с существующими отечественными аналогами в два-три раза больше белка и жиров, а углеводов — на 30-50 процентов меньше.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Международная группа ученых сопоставила тексты двух тысяч поп-хитов из США, Германии, Японии и Гонконга за 1970-2019 годы и обнаружила, что рост «я»-местоимений характерен исключительно для западных культур. Причем в странах Восточной Азии этот показатель остается низким.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Исследователи опросили более 60 тысяч испытуемых из разных стран и выяснили: чем больше человек зациклен на себе, тем холоднее он к своему партнеру. Правда, снижение накала страстей не всегда плохо, у этого есть и положительные стороны.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно