全植入式耳蜗传感器纤毛结构优化的有限元仿真

目前人工耳蜗需麦克风+专用电路来实现频率分选的功能,这使得设备的体积和功耗均较大,通过MEMS技术可以将器件小型化,而仿生学中人耳的纤毛细胞与鱼类侧线纤毛细胞结构类似,且哺乳动物的听觉系统具有丰富的特征,这些关键特征包括频率分选性、低水平刺激的非线性放大以及压缩,该特征使得哺乳动物的耳能够在更大的声压级上进行感应。在此基础上,依据鱼类侧线纤毛细胞以及人耳侧线纤毛细胞的特异性结构,设计了两种仿真模型。通过对比分析,进一步探究了纤毛结构对传感器整体性能的影响,发现椭圆柱纤毛结构对比圆柱形纤毛结构在模态频率分布上有梯度均匀、差值明显的优势,这使得单个传感器测量多通道信号成为可能,能够减少人工耳蜗纤毛传感器单元阵列覆盖测量带宽的数量。

MEMS红外转换薄膜光驱动技术研究

微机电系统(MEMS)红外转换薄膜可将写入光图像转换为红外图像,已被广泛应用于红外目标模拟器。红外焦平面探测器与红外目标模拟器对接时,探测器的积分时间必须大于红外图像的显示时间,这样才能采集到红外图像的全部灰度等级。提出一种基于MEMS红外转换薄膜的光驱动技术,利用薄膜的热惰性对写入光图像的能量进行积分,进而降低对红外探测器积分时间的要求。对薄膜在光驱动状态下的温度特性进行仿真和实验测试,结果表明:薄膜生成的红外图像的灰度值与写入光图像的灰度值呈线性关系。红外图像的升温时间为9 ms,保持时间为1 ms,降温时间为10 ms,探测器通过对保持时间内任意时间段的积分,能够得到256位灰阶的红外图像。红外图像的温升最大值为112 K,单位灰度值对应的温度分辨率为0.44 K。