مدل‌های فیزیولوژیکی، مدل‌های مدار معادل ساده برای بخش‌هایی از بدن انسان هستند که معمولاً در کاربردهای صوتی مهم هستند، یعنی پوست، گوش کامل انسان، پرده گوش و گوش داخلی، و امپدانس صوتی از پینای گوش. این مدل‌ها تقریب‌های خوبی برای ویژگی‌های فعال و صوتی این قسمت‌های بدن با ارتباط خاص برای توسعه سمعک، دستگاه‌های تلفن همراه و تلفن‌های هوشمند هستند.
مدل پوست انسان
این مدل به عنوان یک تقریب معقول و پایین‌ترین مرتبه برای داده‌های تجربی در Ref. 27 (شکل 9 آنها را ببینید). این شامل یک مدار RCL سریال ساده است که بر روی سطح مبدل A t اعمال می شود و دارای امپدانس است.
با A t = 1.5 cm 2 ، Rs = 9.0 N sm -1 ، L s = 0.53·10 -3 Ns 2 ·m -1 و Cs = 5.3·10 -6 m N -1 .
مدل های مربوط به گوش انسان
چهار مدل مربوط به گوش انسان گنجانده شده است. این مدل‌های مدار دقیق و تأیید شده تجربی، بخش‌هایی از گوش انسان و همچنین کل گوش انسان را توصیف می‌کنند. رجوع کنید به Ref. 28 تا 30 برای جزئیات بیشتر.
تابش بیرونی گوش انسان
این امپدانس تلفات تابش صوتی از پینا را توصیف می کند (همچنین به عنوان گوش نامیده می شود، این قسمت قابل مشاهده از گوش است که در قسمت بیرونی سر قرار دارد)، به شکل 2-11 مراجعه کنید . برای مواردی که مجرای گوش را به صراحت با استفاده از آکوستیک فشاری مدل‌سازی می‌کنید، این وضعیت مرزی تلفات صوتی ناشی از تشعشعات صوتی بیرونی از کانال گوش و هوای اطراف را توصیف می‌کند.
(2-29)
که در آن R par = 7.0·10 6 N·s·m -5 ، L par = 100 N·s 2 ·m -5 ، C par = 1.7·10 – 12 m 5 N – 1 ، Q = 6، R 1 = R 2 = R par , R 3 = 2 R par , ω 1 = 6000·2 π هرتز , ω 1 = 9000·2 π هرتز و ω 1 = 13000·2 π هرتز.
شکل 2-11: تصویر تابش بیرونی گوش انسان.
امپدانس طبل گوش انسان
این مدل امپدانس پرده گوش انسان و کل گوش داخلی را توصیف می کند، یعنی امپدانس صوتی تجربه شده در کانال گوش هنگام نگاه کردن به درام گوش، به شکل 2-12 مراجعه کنید . معادلات مدل در معادله 2-30 و معادله 2-31 و مقادیر پارامتر در جدول 2-8 آورده شده است .
شکل 2-12: تصویر امپدانس پرده گوش انسان.
(2-30)
(2-31)
مقادیر پارامتر در جدول 2-8 آورده شده است . توجه داشته باشید که مقدار 
در مقالات Ref. 28 تا 30 ، اما در عوض در طول اجرای مدل تعیین شده است. مقدار تداوم پاسخ فاز را تضمین می کند.
در مقالات Ref. 28 تا 30 ، اما در عوض در طول اجرای مدل تعیین شده است. مقدار تداوم پاسخ فاز را تضمین می کند.سمبل | ارزش | شرح |
R tcav | 2·10 6 N sm -5 | مقاومت حفره تمپان |
C tcav |  | انطباق حفره تمپان |
کار _ | 1.7·10 6 N sm -5 | دسترسی به مقاومت غار |
L ada | 880 N s 2 m -5 | دسترسی به غار اینرتانس |
سی مورچه |  | انطباق آنتروم |
کیو مک | 0.4 | فاکتور کیفیت تشدید سلول های هوای ماستوئید |
مک _ |  | انطباق سلول های هوای ماستوئید |
ω مک | 2 π 3500 راد s -1 | فرکانس زاویه ای رزونانس سلول های هوای ماستوئید |
R ac | 4·10 7 نیوتن متر -5 | مقاومت شانت درام گوش |
C ac | 5 10 -12 N -1 متر 5 | انطباق شانت درام گوش |
 | 2.4·10 3 کیلوگرم متر -4 | اینرسی شنت درام گوش با فرکانس صفر |
 | 2 π · 1900 راد s -1 | فرکانس متقاطع اینرسی شانت درام گوش |
ω Yph | 2 π · 8000 راد s -1 | فرکانس متقاطع پذیرش شنت درام گوش |
s Yph | 1.4 | شیب فروپاشی پذیرش شنت درام گوش |
A 0 | 38mm2 _ | ناحیه موثر درام گوش، محدودیت فرکانس پایین |
 | 2mm2 _ | ناحیه موثر درام گوش، محدودیت فرکانس بی نهایت |
ω A | 2 π · 2200 راد · s -1 | فرکانس زاویه ای تشدید موثر ناحیه طبل گوش |
Q A | 1.3 | فاکتور کیفیت رزونانس ناحیه طبل گوش موثر |
s Ap | – 1.2 | شیب پوسیدگی با فرکانس بالا ناحیه درام گوش موثر |
ω Aph | 2 π · 1500 راد · s -1 | فرکانس متقاطع موثر ناحیه درام گوش |
 | -0.8038 | ثابت فاز تاخیر موثر ناحیه طبل گوش |
R mi | 1 N·s·m -1 | مقاومت مکانیکی مفصل اینکودوماللیال |
سی مایل | 0.04 میلی متر N -1 | انطباق مکانیکی مفصل اینکودوماللیال |
C oss | 3·10 -3 m·N -1 | انطباق مکانیکی استخوانچه ها |
L oss | 7·10 -3 گرم | اینرسی مکانیکی استخوانچه ها |
Cpl _ | 0.5·10 -3 m·N -1 | انطباق مکانیکی کوپلینگ استخوانی-درام |
R cpl | 0.08 N·s·m -1 | مقاومت مکانیکی کوپلینگ استخوانچه-درام |
R رایگان | 0.02 N·s·m -1 | مقاومت مکانیکی قطعات جانبی درام |
L رایگان | 12·10 -3 گرم | اینرسی مکانیکی قطعات جانبی درام |
خیابان آر | 18·10 -3 N·s·m -1 | مقاومت مکانیکی رکاب |
خیابان L | 3·10 -3 گرم | اینرسی مکانیکی رکاب |
خیابان سی | 1.2·10 -3 m·N -1 | انطباق مکانیکی رکاب |
R c | 70·10 -3 N·s·m -1 / A F 2 | مقاومت حلزون گوش |
L c | 10·10 -3 گرم / A F 2 | بی اثر بودن حلزون گوش |
ج ج | 11·10 -3 m·N -1 · A F 2 | انطباق حلزون گوش |
A F | 3mm2 _ | ناحیه کف پا رکابی |
گوش انسان بدون پینا
این مدل تلفات صوتی مرتبط با مجرای گوش و کل گوش انسان را محاسبه می کند، به شکل 2-13 مراجعه کنید . این شامل تلفات تشعشعی مرتبط با پینا، قسمت قابل مشاهده گوش که خارج از سر است، نمی شود.
(2-32)
در اینجا، پرده گوش Z امپدانس پرده گوش است که در معادله 2-31 تعریف شده است و T ij اجزای ماتریس انتقال T است که کانال گوش را به عنوان یک دو پورت توصیف می کند. مجرای گوش به صورت N تا بخش کوچک هر کدام با طول Δ k و شعاع r k در نظر گرفته می شود ، بنابراین دو پورت T کامل آن با
(2-33) 
.
.جایی که
(2-34)
در این عبارات γ نسبت گرمای ویژه است، Γk ثابت انتشار (“تعداد موج”) k امین بخش کانال گوش است که دارای تضعیف خاص بخش α k است .
عدد وومرسلی مخصوص بخش است و
عدد پراندتل است که بر حسب گرمای ویژه C p ، ویسکوزیته دینامیکی μ و هدایت حرارتی k بیان می شود . توجه داشته باشید که مقالات ارائه‌دهنده مدل ( مراجعه 28 تا 30 ) دقیقاً مشخص نمی‌کنند که کدام عبارت برای ثابت‌های تضعیف α k استفاده می‌شود، بلکه فقط به Ref اشاره می‌کنند. 31 . عبارت بالا برای α k عمومی ترین عبارتی است که از این مقاله گرفته شده است. مقادیر Δ k و r k در جدول 2-9 فهرست شده است .
شکل 2-13: تصویر امپدانس گوش انسان بدون پینا.
ک | r k ( mm ) | Δ k ( mm ) |
1 | 1.0 | 1 |
2 | 1.9 | 1 |
3 | 2.4 | 1 |
4 | 2.6 | 1 |
5 | 2.75 | 1 |
6 | 2.85 | 1 |
7 | 2.95 | 1 |
8 | 3.05 | 1 |
9 | 3.2 | 2 |
10 | 3.35 | 2 |
11 | 3.5 | 2 |
12 | 3.6 | 2 |
13 | 3.7 | 2 |
14 | 3.8 | 2 |
15 | 3.9 | 2 |
16 | 4.0 | 2 |
17 | 4.1 | 2 |
18 | 4.25 | 2 |
هر زمان که این شرط مرزی امپدانس اعمال شود، فشار در پرده گوش p پرده گوش محاسبه می شود. این فشار در پس پردازش موجود است و از عبارت محاسبه می شود
،که در آن p t فشار روی مرز است، T ij ضرایب ماتریس انتقال کانال گوش T و Z ear w/o pinna امپدانس گوش است. T و Z ear w/o pinna در معادله 2-32 و معادله 2-33 بالا تعریف شده اند.
گوش انسان، پر
این مدل تمام ضایعات صوتی مربوط به کل گوش انسان، هم قسمت های داخلی و هم پینا، قسمت قابل مشاهده و خارجی گوش روی سر را محاسبه می کند، به شکل 2-14 مراجعه کنید . این مدل هیچ اطلاعاتی در مورد جهت دهی گوش (توابع انتقال مربوط به سر، HRTFs) که به هندسه گوش در فرکانس های بالاتر بستگی دارد، ندارد. در حد فرکانس پایین و برای بروز طبیعی در گوش معتبر است. توسط آن داده می شود
که در آن Z rad و Z ear w/o pinna توسط معادله 2-29 و معادله 2-32 در بالا آورده شده است.
شکل 2-14: تصویر امپدانس گوش کامل انسان شامل تلفات تشعشع ناشی از پینا.
هر زمان که این مدل شرط مرزی امپدانس اعمال شود، فشار در پرده گوش p پرده گوش محاسبه می شود. این فشار از Z ear full با استفاده از عبارت محاسبه می شود
.
