低能耗听觉优化产品的设计

闫俊伢　王盼盼

摘  要： 结合用户需求进行科技创新，设计以骨传导技术为核心的低能耗听觉优化产品。产品由骨传导模块、USB转DC充电模块、蓝牙连接模块和储电模块组成，采用BLE蓝牙低能耗技术。在对现有骨传导技术的改进和创新基础上，通过对听觉产品的配方改进，实现了通过牙齿咬合传递音频的创新设计。

关键词： 骨传导技术; 低能耗; 创意DIY; 听觉优化

中图分类号：TP399          文献标识码：A     文章编号：1006-8228（2022）02-39-03

Design of auditory optimized products with lower energy consumption

Yan Junya， Wang Panpan

（Shanxi Vocational University of Engineering Science And Technology， Jinzhong， Shanxi 030619， China）

Abstract： Through the scientific and technological innovation according to users' needs， a low-energy auditory optimized product with bone conduction technology as the core is designed. The product is composed of bone conduction module， USB to DC charging module， Bluetooth connection module and power storage module， and adopts Bluetooth Low Energy technology. On the basis of the improvement and innovation on the existing bone conduction technology， by making the formula of auditory product better， the innovative design of transmitting audio through tooth occlusion is realized.

Key words： bone conduction; low energy consumption; creative DIY; auditory optimization

1 设计技术

该设计主要采用骨传导技术、USB转DC充电技术、BLE蓝牙低能耗连接技术和3D MAX技术进行应用创新。各个模块采用标准配置，主要包括骨传导模块、DC充电模块、蓝牙连接模块以及储电模块。在低能耗听觉优化产品的充电模组中，采用USB转DC充电技术，满足5V、2A、3A等大电流供电要求，安全性能更高。蓝牙连接模组使用无线电波将装置和手机端进行配对，当网络环境创建成功后，通过手机端即可操作播放内容[1]。利用现代高科技手段創新产品，将产品推广应用于新型旅游观光体验，使用户全方位的参与或体验美景;同时，融入中国化色彩，促进中国传统文化教育的传播。

2 产品参数

该产品主要由骨传导模块、DC充电模块、蓝牙连接模块以及储电模块组成。外壳采用可食用级别不锈钢材质，将内部结构进行更好的固定，保证使用安全;最外层采用PC聚碳酸酚将外壳包裹，提高用户体验;采用USB转DC充电技术，采用标准USB转DC3.5充电线，线性长度为一米，线材采用铝箔，利用双层编织网，达到屏蔽效果[2]。采用电压标称1.5V无汞碱锰电池，采用圆柱形电芯，安全性能好，适应性能强。BLE蓝牙低能耗连接技术，增强了连接性能，提高了声音质量，增加了连接距离。

3 设计过程

3.1 设计思想

首先，构思整体设计模型，在其内部安装骨传导模块、DC充电模块、蓝牙连接模块以及储电模块。外壳采用304可食用级别不锈钢材质，将内部结构进行更好的固定[5];最外层采用PC聚碳酸酚将外壳包裹。然后，结合模块所组装位置情况，精确计算各部件大小，绘制简易效果图，再利用3D MAX软件构造模型，将模型效果图设计出来。

3.2 设计功能

⑴ 骨传导模块

骨传导模块是该骨传导装置的主体部分，骨传导模组设置在弹性盖体、侧壁和底座共同形成的空腔内且紧贴所述弹性盖体底部，还包括设置在弹性盖体中间穿孔内且紧贴骨传导模组顶部的振动片，振动片包括从上到下叠层的硅胶层、聚氯乙烯层和橡胶油层。声波直接通过骨头传至听觉神经[4]，大大减少对鼓膜伤害。

⑵ DC充电模块

充电模组及排线排布好，在DC充电模组DC接口端的半球外壳上用布尔工具加上通孔，采用标准USB转DC3.5充电线，线性接口为3.5*1.35MM，采用独特的信号线对绞方式，可在电脑上和USB母口上给低能耗听觉优化产品供电，便捷通用。相较于一次性电池而言，可多次使用，大大提高产品使用率，节约资源、保护环境。

⑶ 蓝牙连接模块

蓝牙连接模块使用BLE蓝牙低能耗连接技术和手机端进行配对，当网络环境创建成功后，通过手机端即可操作播放内容。此外，该产品支持在线录制声音，用户可以将录制好的声音存入移动端设备。

⑷ 储电模块

采用直径8mm长50mm的圆柱体型锂电池，比能量高，工作标准电压高，锂电池寿命率低，无记忆性;空间利用率提升，能够提升充电电池单个和系统软件的比能量。

3.3 设计步骤

低能耗听觉优化产品模型设计主要分为三个步骤，首先对装置的内部进行设计，将骨传导模块、充电模块、蓝牙连接模块以及储电模块合理分布安装位置，将作品最为核心的部分实现;其次是对装置的外观设计进行设计;最后对低能耗听觉优化产品进行细节处理以及最终的渲染品质。具体步骤如下：

第一步：内部设计

⑴ 低能耗听觉优化产品DC充电模组设计，设计在直径为10mm圆柱体空间中，将充电模组及排线排布好，两侧加装稳固装置，底部外壳有直径3mm充电通孔。如图1所示。

⑵ 在10mm的圆柱体空间内，以圆柱中心轴线加装直径8mm长50mm的圆柱体型锂电池，为储电模组。如图2所示。

⑶ 完成独立按键和蓝牙链接装置，将其集成到同一微小电路板上，在按键上方加装直径6mm高4mm的键帽，为蓝牙模组。如图3所示。

⑷ 完成直径为7mm高12mm的微型扬声器，加装至外直径为10mm内直径8mm的圆锥体中，该圆锥体与骨传导振片相连，其振片外包裹两层特殊材质，为聚氯乙烯层和橡胶油层，其扁平宽度10mm、高度4mm共组成骨传导模组。骨传导模组示意图如图4所示。

第二步：外观设计

⑴ 建立厚度为1mm的空心圆柱体，一端添加直径10mm、厚度1mm的空心半球体，另一端结构要与鸭舌状的振片兼容，外壳共有两层，外层硅胶层，内为不锈钢层，如图5所示。

⑵ 在骨传导模组的外壳上，其两宽面上加装3/5大小、直径为5mm的半球体各五个，作为防滑模组，如圖6所示。

⑶ 在DC充电模组DC接口端的半球外壳上用布尔工具加上通孔，用来为装置充电。充电口示意图如图7所示。

第三步：最终的渲染

低能耗听觉优化产品外壳采用硅胶材料，安全、防滑[6]。最终产品分解示意图如图8所示。

4 骨传导技术在骨传导棒棒糖中的应用

以棒棒糖为表现形式的骨传导技术的创新性设计和应用，将骨传导模组安装于装置顶部，牙齿正常咬合后，声波直接通过骨头传至听觉神经，大大减少了对鼓膜的伤害。在对现有骨传导技术改进和创新的基础上，通过对棒棒糖的配方改进，实现通过牙齿咬合传递音频的创新设计，提高用户体验。

5 结束语

该设计主要采用骨传导技术、USB转DC充电技术、蓝牙连接技术、蓝牙Mesh技术和 3D MAX技术。将骨传导装置安装于装置顶部，牙齿正常咬合后，声波振动传入颅骨，减少对人体鼓膜的伤害[4]。蓝牙连接模组采用5.0蓝牙无线技术，使用无线电波将装置和手机端进行配对，当网络环境创建成功后，通过手机端即可操作播放内容。内部采用USB转DC充电技术，可以多次使用，大大提高使用率，在很大程度上提升了用户体验感。

参考文献（References）：

[1] 艾海明，呼冉，于宁.骨传导助听器的技术特点及应用现状分析[J].中国听力语言康复科学杂志，2020，18（5）：387-389

[2] 刘建树，赵禹，刘后广，等.典型中耳病变对骨传导听力补偿影响的数值分析[J].临床耳鼻咽喉头颈外科，2020，34（5）：402-405

[3] 张军，郑玉新，刘石.一种骨传导送受话器的噪声防护性能试验研究[J].噪声与振动控制，2019，39（5）：152-156

[4] 赵禹，张怿翔，刘后广，等.外耳道与中耳腔对气传导及骨传导影响的人耳有限元模型研究[J].临床耳，2019，33（3）：251-254，258

[5] 殷尊，蔡晖，邓伟，等.超超临界机组不锈钢Super304H高温运行后的性能研究[J].锅炉技术，2020，51（5）：61-65

[6] 武霁阳，刘宏，彭光强，等.LTT硅胶保护层作用机理及性能影响因素研究[J].电力电子技术，2020，54（10）：133-136