音乐声学与心理声学(第3版) 76

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　　第2章听觉概述61
　　鼓膜是一种轻、薄、高弹性的结构，它是外耳和中耳的分界面。鼓膜的解剖结构有3层，其中上皮层与外耳道皮肤相连；内层与中耳黏液外膜相连；上皮层和内层之间是中层，其纤维结构给鼓膜以强度和弹性。
　　鼓膜的作用是将外界的声压变化转换成中耳的机械振动形式。
　　2.1.2中耳的功能
　　鼓膜的机械运动通过锤骨、砧骨和镜骨三个听小骨传输到耳蜗的卵形窗，如图2.1所示。卵形窗将中耳和内耳连接起来。
　　锤骨固定在鼓膜的中层纤维上，当鼓膜处于静止状态时，这种结构使鼓膜被锤骨向内拉紧。因此，从外向里观察鼓膜呈现圆锥形凹陷形状。
　　镜骨一侧的镜骨底板附着在耳蜗的卵形窗上。锤骨和估骨连接得非常牢固，以便在一般强度作用下表现为一个整体。当鼓膜的振动通过球窝关节带动镜骨底板以活塞方式运动时，它们将作为一个整体转动。声学振动通过鼓膜和听小骨的机械运动传输到内耳的耳蜗。
　　中耳具有双重功能：（1）在不损失太多能量的情况下，将鼓膜的振动传输给耳蜗的淋巴液；（2）在外部声源或个人听力原因引起的声音响度过大的情况下，可以在一定程度保护听觉系统。
　　为了使能量高效地从鼓膜传输到卵形窗，通过中耳的机械振动传输方式，可以使卵形窗上的有效声压比鼓膜上的大。这是为了克服耳蜗液体较高的运动阻力（与输入端的空气阻力相比）。运动阻力可以看成是运动的"阻抗"，流体的声阻抗比空气的声阻抗大。听小骨正如一个机械的"阻抗转换器"或"阻抗变换器"，它主要通过以下两种方式实现阻抗转换：
　　（1）锤骨和砧骨之间形成的杠杆效应；
　　（2）鼓膜和镜骨底板面积的不同。
　　锤骨和砧骨产生的杠杆效应是由杠杆的长度决定的。如图2.2所示，镜骨底板与鼓膜的压力比与锤骨和砧骨的长度比满足以下公式：
　　F1XL1=Fi×L2
　　其中，Fi为鼓膜的压力，Fi为镜骨底板的压力，L，为锤骨的长度，L2为估骨的长度。