CN101690256A - 包括噪声剂量计的耳机系统 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于监视佩戴耳机的用户的噪声暴露的噪声剂量计(x00)。该噪声剂量计包括佩戴在用户的耳朵外部的壳体、用于安置在用户的耳道中或附近的耳件(x01)、麦克风换能器、和用于将信号从耳件(x01)传送到壳体的信号传送装置(x03)。耳件(x01)包括声音收集装置(x04)，该声音收集装置(x04)用于收集从耳机的扬声器发射的声音，并且壳体包括信号处理电路，该信号处理电路用于处理和积累来自麦克风换能器的信号，以便估计用户在使用耳机时的噪声暴露。噪声剂量计可以集成在耳机中。

Description

包括噪声剂量计的耳机系统
技术领域
本发明涉及一种包括耳机和用于监视佩戴耳机的用户的噪声暴露的噪声剂量计的耳机系统。本发明的其他方面涉及这样的噪声剂量计自身以及一种包括这样的噪声剂量计和耳机的套件。
背景技术
噪声剂量计通常用于测量例如在整个轮岗中的积累的噪声暴露，以便查看工作者的噪声暴露是否在有关噪声暴露的地区或国家规定的标准内。
噪声由许多不同类型的噪声组成，这样的脉冲噪声是具有小于1秒的持续时间的短噪声突发和具有1秒或更长的持续时间的连续噪声。这两种类型的噪声还可以被测量为时间加权平均值(TWA)，该TWA是在例如8小时的给定时间中脉冲噪声和连续噪声两者的平均值。
在工作场所允许脉冲噪声、连续噪声和TWA的最大噪声级是国家或地区规定的问题。例如，在美国，最大脉冲噪声是140dB声压级，并且最大连续噪声是115dBA(在慢的平均“A”标度上所测量的)并且最大八小时TWA是90dBA。
经由直接方法或间接方法测量噪声暴露。在直接方法中，工作者在轮岗期间佩戴噪声剂量计并且在工作者的实际环境中估计噪声级。然而，不存在使用耳机或听筒来测量工作者的噪声暴露的任何有效的直接方法。
在间接方法中，耳机或听筒被置于仿真头上，该仿真头测量施加到其耳朵的声压。该间接方法有许多缺陷，因为它不能补偿工作者在轮岗期间以稍微不同的方式佩戴耳机，并且不能补偿工作者的头或耳朵的形状的各个变化，这可能极大地影响施加到耳朵的实际声压级。
诸如工作于呼叫中心的人的通信耳机的用户在轮岗期间暴露于大量的声音中，因为来自耳机扬声器的声音在许多小时中直接被发送到耳朵。因此，重要的是，获得对佩戴耳机的用户的声音暴露程度的准确测量，以便估计在许多小时中佩戴耳机的影响。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种新的噪声剂量计，它适用于测量佩戴耳机的用户的噪声或声音暴露，并且它克服或改善了现有技术的至少一个缺点或者提供了有用的替代。
根据本发明的第一方面，这是通过一种耳机系统获得的，该耳机系统包括：耳机，该耳机包括用于向耳机的用户传送声音的耳机扬声器或听筒；以及麦克风，该麦克风用于在用户佩戴耳机时，从耳机的用户接收言语语音，其中该耳机系统进一步包括噪声剂量计，该噪声剂量计用于监视佩戴耳机的用户的噪声暴露，其中噪声剂量计耦接至耳机或者耳机的一部分，并且包括：用于佩戴在用户的耳朵外部的壳体、用于安置在用户的耳道中或附近的耳件、麦克风换能器、和用于将信号从耳件传送到壳体的信号传送装置，其中耳件包括声音收集装置，该声音收集装置用于收集从耳机的扬声器发射的声音，并且壳体包括信号处理电路，该信号处理电路用于处理和积累来自麦克风换能器的信号，以便估计用户在使用耳机时的噪声暴露。
清楚的是，噪声剂量计的壳体可以是耳机自身的一部分，由此耳机包括用于估计噪声暴露的必要的电子元件。这还意味着噪声剂量计可经由电耦接从耳机自身供电。替代地，噪声剂量计可耦接至耳机。可选地，噪声剂量计可拆卸地耦接至耳机。
声音收集装置可适于拾取暴露于佩戴耳机的用户的耳朵的声音总量，即，直接从耳机发射的声音以及来自周围环境的声音。因此，噪声剂量计可用于嘈杂环境以及用户仅暴露于从耳机扬声器发射的声音的环境中。因此，噪声剂量计适于测量佩戴耳机的用户的总的声音暴露。因此，术语“噪声”并非仅与噪声有关，而是与总的声音暴露有关。
由此，可以将耳件安置在耳道中或附近并且因此安置在耳机的听筒下面，以便获得用户的实际噪声暴露的准确测量，而可以布置包括信号处理电路的壳体，使得壳体不影响噪声测量。处理电路可进一步被布置成补偿或校正所测量的声压，使得它可相当于自由场声压测量。
这里的术语“耳件”仅用于定义包含声音收集装置的元件的实际安置。因此，术语“耳件”意指还涵盖其他术语的通用术语，诸如耳罩或耳模。
根据第二更广泛的方面，本发明仅提供了一种噪声剂量计，即包括佩戴在用户的耳朵外部的壳体、用于安置在用户的耳道中或附近的耳件、麦克风换能器、和用于将信号从耳件传送到壳体的信号传送装置的噪声剂量计，其中耳件包括声音收集装置，该声音收集装置用于收集从耳机的扬声器发射的声音，并且壳体包括信号处理电路，该信号处理电路用于处理和积累来自麦克风换能器的信号，以便估计用户在使用耳机时的噪声暴露。
在下文中，描述了多种有利的实施例。这些实施例可应用于本发明的第一和第二较更广泛的方面。
根据优选实施例，耳件适于插入在用户的耳道中。该实施例提供了非常准确的测量。替代地，耳件被形成为用于安置在耳道外部的耳件，优选地具有背对着耳道的声音收集装置。通常，优选的是，声音收集装置面对耳机的头戴式受话器。
根据优选实施例，耳件是声学开放的。由此，耳机的用户可在佩戴噪声剂量计，而不削弱耳机的功能并且不需要增加耳机扬声器或头戴式受话器的音量。
根据噪声剂量计的一个实施例，麦克风换能器被布置在壳体中，以便提供用于测量从声音收集装置经由信号传送装置引导至壳体的信号的装置。根据替代实施例，麦克风缓冲器被布置在耳件中。
根据有利的实施例，当用户佩戴噪声剂量计时，耳件借助于柔性和声学开放的环保持在用户的耳道处的适当位置。这允许在佩戴剂量计的同时无打扰地收听和使用耳机。这可以例如通过将耳件配置成装配在耳道中并且允许声音通过耳件周围的耳道或者通过耳件中的孔口传递来实现。
根据噪声剂量计的一个实施例，信号传送装置包括连接至耳件的第一端和连接至壳体的第二端。信号传送装置可以例如是电导体，用于通过电导体传送音频信号。替代地，信号传送装置可以是声管，用于通过声管传送声学声音信号。这些配置提供一种实施例，在该实施例中，仅有小的线或管连接至耳件并且延伸到耳机的听筒之外，由此使头戴式受话器可以更加紧密地接近用户的耳朵。
根据一个实施例，信号传送装置具有预先形成的形状，包括当用户佩戴噪声剂量计时从耳朵外部延伸到用户的耳道中的第一弯曲。由此，线或声管可以例如沿用户的鬓角延伸，因此确保耳机紧密接近用户的耳朵。
根据另一实施例，信号传送装置和壳体被形成，使得当用户佩戴噪声剂量计时至少一部分壳体被布置在用户耳朵的耳廓后面。这提供了耳挂型(BTE)解决方案，其中壳体可舒适地佩戴在耳朵后面。所谓的“开放式”BTS耳件公知用于助听器并且通常是优选的，以便通过避免堵塞耳道(即，阻塞效应)而尽可能小地影响耳道。
根据又一实施例，信号传送装置具有预先形成的形状，包括当用户佩戴噪声剂量计时用于安置在耳朵顶部上面的第二弯曲。这提供了简单的实施例，在该简单的实施例中，当用户佩戴噪声剂量计时，壳体可布置在用户耳朵的耳廓后面。
根据噪声剂量计的一个实施例，信号传送装置是无线连接，诸如BluetoothTM或DECT连接。由此，耳件可被集成为不具有线或声管的小单元，并且提供还与包括耳塞的耳机兼容的解决方案。
根据另一实施例，壳体进一步包括电池。优选地，壳体进一步包括连接器，该连接器用于上传已测量和记录的数据，即来自信号处理电路的数据。连接器可以是无线连接或有线连接。
根据又一实施例，噪声剂量计连接至中央数据收集单元，该中央数据收集单元适于收集来自一个或多个剂量计和/或耳机的数据。由此，可以同时监视许多个用户。如果信号传送装置是无线连接，诸如BluetoothTM或DECT连接，则提供了特别简单的收集数据的方法。
耳件可由多种材料制成，诸如低敏感硅胶材料(hypo-allergenicsilicone material)。
根据噪声剂量计的有利的实施例，信号传送装置可拆卸地耦接至壳体。根据另一有利的实施例，信号传送装置可拆卸地耦接至耳件。可拆卸耦接可通过多种方法实现，诸如车螺纹、卡扣配合耦接等。这提供了可以容易地互换信号传送构件和/或耳件的解决方案，该解决方案使得更加容易地维修损坏部件或者针对特定用户定制工件。
根据一个实施例，剂量计进一步包括视觉装置，该视觉装置用于在视觉上显示来自麦克风换能器的积累的信号。视觉装置还可以是剂量计所连接的耳机的一部分。视觉装置可以例如借助于颜色来显示积累的信号，即积累的噪声，使得用户获得他/她应当调节耳机的音量的指示。
根据替代实施例，剂量计进一步包括音频装置，该音频装置用于在来自麦克风换能器的积累信号达到预定水平时发送音频信号。音频信号还可以从耳机发送。由此，用户通过简单的手段获得已超过特定的积累的噪声级并且用户应当调节耳机的音量的指示。
根据噪声剂量计的一个实施例，壳体包括第一机械附连装置，该第一机械附连装置用于可拆卸地耦接至耳机。由此，噪声剂量计可同耳机一起牢固地佩戴。根据另一实施例，噪声剂量计还可电耦接至耳机。由此，如果由噪声剂量计检测到的噪声暴露水平超过预定水平，则耳机可例如能够播放警告声音。机械耦接和/或电耦接使得可以使用相同的噪声剂量计用于许多个不同的耳机。这尤其可应用于数个用户正在使用耳机的工作场所，诸如在呼叫中心中。由此，呼叫中心中的不同的耳机用户进而可以使用相同的噪声剂量计，以便测量多种用户的噪声暴露。
根据耳机的一个实施例，信号传送装置的第二端可拆卸地耦接至耳机的壳体。由此，当需要噪声估计时，可佩戴具有噪声剂量计的耳件和信号传送装置的耳机，或者当不需要噪声估计时，可佩戴如不具有这些组件的常规耳机的耳机。
根据耳机的另一实施例，耳机适于基于来自噪声剂量计的噪声测量来控制来自耳机扬声器的信号输出水平。由此，耳机可适于在例如轮岗期间中所积累的噪声已超过预定水平时主动地减小耳机的音量。
根据第三方面，本发明提供了一种包括耳机和具有前述配置之一的噪声剂量计的套件。
根据一个实施例，噪声剂量计包括第一机械附连装置，并且耳机包括用于可拆卸地耦接至噪声剂量计的第一附连装置的第二机械附连装置。
附图说明
下文参考附图中所示的实施例详细地解释本发明，在附图中：
图1是根据本发明的噪声剂量计的立体示意图；
图2是耳朵连同图1的噪声剂量计的部分横截面图；
图3是具有插入在耳道中的具有无线发射机的噪声剂量计的耳朵的部分横截面图；
图4是声学开放耳件的示意图；
图5是用于收集来自多个噪声剂量计的数据的中央数据收集单元；
图6是具有耦接至耳机的根据本发明的噪声剂量计的根据本发明的耳机；
图7是具有累积噪声剂量计的根据本发明的耳机；
图8是第一替代耳机配置；以及
图9是第二替代耳机配置。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的噪声剂量计100的第一实施例。噪声剂量计包括耳件101和壳体102。耳件包括声音收集装置104，诸如麦克风换能器，并且在配置中耳件101的形状为声学开放的环，耳件101包括用于装配在用户耳道内部并且具有许多孔口106的柔性环105，使得声音可通过耳件或在耳件周围传递，由此通过避免堵塞耳道而尽可能小地影响耳道。
壳体102包括用于处理和积累从声音收集装置104拾取的信号的信号处理电路以及用于为信号处理电路供电的电池。信号传送装置103在这里是声管或线的形式，它将信号从耳件101传送到壳体102。声管或线连接至耳件101并且经由机械耦接装置107可拆卸地耦接至壳体102。耳件101还可拆卸地耦接至声管或线。这提供了一种灵活的解决方案，在该解决方案中，可以互换各个部件以便针对各个用户定制噪声剂量计以舒适使用。如果信号传送装置103是声管，则麦克风换能器可布置在壳体102中而非耳件101中。
声管或线可以被配置，使得它包括第一弯曲110和第二弯曲111。这提供了用于将噪声剂量计100的耳件101插入在用户的耳道161中的简单解决方案并且其中壳体102可佩戴在耳朵160的耳廓后面。第一弯曲110确保声管或线103的一部分沿用户的鬓角延伸，而第二弯曲确保可以将壳体102舒适地佩戴在耳朵160的耳廓后面。该配置类似于从助听器已知的耳挂型(BTE)原理。
噪声剂量计的BTE配置提供了可以与耳机一同使用噪声剂量计而不削弱耳机的功能并且不需要增加耳机扬声器的音量的解决方案。另外，噪声剂量计佩戴舒适，这是重要的特征，因为噪声暴露通常是在例如八小时的整个轮岗中测量的。因此，噪声剂量计特别适用于测量使用耳机或听筒的用户或工作者的噪声暴露。
图3示出了根据本发明的噪声剂量计200的第二实施例。在该配置中，噪声剂量计200包括声学开放耳件201，声学开放耳件201具有用于装配在用户的耳道161内部的柔性环205和许多个孔口206。该耳件包括麦克风换能器和无线信号传送装置。耳件201包括具有例如振膜形式的声音收集装置204，声音收集装置204可以是麦克风换能器的一部分。包括信号处理电路的壳体包括用于接收无线信号传送的天线。壳体可佩带在任何位置，例如，佩戴在用户的衬衫上或者将壳体附连到耳机。替代地，包括信号处理电路的壳体可以是耳机自身的一部分。
图4示出了如何实现声学开放耳件的示例。耳件由柔性材料制成并且包括环305，环305由于是柔性材料而将舒适地装配在用户的耳道内部。耳件包括具有振膜麦克风308形式的声音收集装置。振膜麦克风308经由许多个辐条309连接至柔性环305。辐条通过许多个孔口306隔开，声音可通过孔口无阻碍地传递。
如果耳件或噪声剂量计包括无线发射机，则可将噪声暴露测量无线地发送到中央数据收集单元170，该中央数据收集单元170具有用于从各个耳件或噪声剂量计接收噪声暴露测量的天线171。这提供了可以在中央单元中实现信号处理电路的解决方案，该解决方案可用于估计多个用户的噪声暴露。图5中图示了这种情况。
图6示出了耳机450，如图1所述的噪声剂量计100机械耦接至耳机450。耳机450和噪声剂量计100优选地还电耦接，以便使耳机450能够播放警告声音或者在视觉上显示由噪声剂量计100检测到的噪声暴露水平(峰值或积累的)是否超过预定水平。耳机450包括第一耳机扬声器451和第二耳机扬声器452以及用于拾取佩戴耳机450的用户的言语声音的麦克风453。麦克风453被布置在麦克风架454上。麦克风架454还可包括视觉显示装置455，诸如发光二极管，用于在视觉上警告用户是否已超过预定噪声暴露水平。
图7示出了根据本发明的耳机550的替代实施例。在该实施例中，噪声剂量计集成在耳机550中。耳机550包括第一耳机扬声器551和第二耳机扬声器552以及用于拾取佩戴耳机550的用户的言语声音的麦克风553。麦克风553被布置在麦克风架554上。信号处理电路集成在与第一耳机扬声器551相同的壳体中。包括声音收集装置的耳件501经由具有声管或线的形式的信号传送装置503和机械附连装置507连接至壳体。如果信号传送装置503是声管，则声管优选地声学耦接至壳体中的麦克风换能器。如果信号传送装置503是线，则其优选地电耦接至壳体。麦克风架还可包括视觉显示装置555，诸如发光二极管，用于在视觉上警告用户是否已超过预定噪声暴露水平。
已根据有利的实施例描述了示例。然而，本发明不限于这些实施例。噪声剂量计可例如与任何类型的耳机一起使用或者集成在任何类型的耳机中，诸如与图6和7所示耳机类似但是仅具有一个扬声器的如图9所示的耳机，或者仅具有一个扬声器和用于安装在用户耳朵上的挂钩的如图8所示的耳机。
附图标记的列表：
在附图标记中，x指的是特定实施例。因此，例如201指的是第二实施例的耳件。
x00：噪声剂量计
x01：耳件
x02：壳体
x03：声音传送装置
x04：声音收集装置
x05：耳件环
x06：孔口
x07：机械附连装置
x08：振膜
x09：辐条
x10：第一弯曲
x11：第二弯曲
x50：耳机
x51：第一耳机扬声器
x52：第二耳机扬声器
x53：耳机麦克风
x54：麦克风架
x55：视觉显示装置
160：耳朵
161：耳道
170：中央数据收集单元
171：天线

Claims (28)

1.一种耳机系统，包括：耳机，所述耳机包括用于向所述耳机的用户传送声音的耳机扬声器(x51、x52)；以及麦克风(x53)，所述麦克风(x53)用于在所述用户佩戴所述耳机(x50)时从所述耳机(x50)的所述用户接收言语声音，其中，所述耳机系统进一步包括噪声剂量计(x00)，所述噪声剂量计(x00)用于监视佩戴所述耳机的用户的噪声暴露，其中，所述噪声剂量计耦接至所述耳机或者是所述耳机的一部分并且包括：
-壳体，所述壳体佩戴在所述用户的耳朵外部；
-耳件(x01)，所述耳件(x01)用于安置在所述用户的耳道中或附近；
-麦克风换能器；以及
-信号传送装置(x03)，所述信号传送装置(x03)用于将信号从所述耳件(x01)传送到所述壳体，并且其中
-所述耳件(x01)包括声音收集装置(x04)，所述声音收集装置(x04)用于收集从所述耳机的扬声器发射的声音，并且
-所述壳体包括信号处理电路，所述信号处理电路用于处理和积累来自所述麦克风换能器的信号，以便估计用户在使用所述耳机时的噪声暴露。
2.根据权利要求1所述的耳机系统，其中，所述噪声剂量计(x00)可拆卸地耦接至所述耳机。
3.根据权利要求1或2所述的耳机系统，其中，所述耳件(x01)适于插入在所述用户的耳道中。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述耳件(x01)是声学开放的。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述麦克风扬声器被布置在所述壳体中，以便提供用于测量从所述声音收集装置(x04)经由所述信号传送装置引导至所述壳体的信号的装置。
6.根据权利要求1-4中的任一项所述的耳机系统，其中，所述麦克风换能器被布置在所述耳件(x01)中。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，当所述用户佩戴所述噪声剂量计时，所述耳件(x01)借助于柔性和声学开放的环(x05)被保持在所述用户的耳道处的适当位置。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述耳件(x01)被配置成装配在耳道内并且允许声音通过所述耳件周围的耳道或者通过耳件(x01)中的孔口(x06)传递。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)是无线连接。
10.根据权利要求1-8中的任一项所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)包括连接至所述耳件的第一端和连接至所述壳体的第二端。
11.根据权利要求10所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)是电导体，用于通过所述电导体传送音频信号。
12.根据权利要求10所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)是声管，用于通过所述声管传送声学声音信号。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)具有预先形成的形状，包括当所述用户佩戴所述噪声剂量计时从耳朵外部延伸到所述用户的耳道中的第一弯曲(x10)。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)和所述壳体被形成，使得当所述用户佩戴所述噪声剂量计时所述壳体的至少一部分被布置在所述用户耳朵的耳廓后面。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)具有预先形成的形状，包括当所述用户佩戴所述噪声剂量计时用于安置在所述耳朵顶部上面的第二弯曲(x11)。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述壳体进一步包括电池。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述壳体进一步包括用于上传已测量和记录的数据的连接器。
18.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述噪声剂量计连接至中央数据收集单元，所述中央数据收集单元适于收集来自一个或多个剂量计和/或耳机的数据。
19.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述耳件由低敏感硅胶材料构造。
20.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)可拆卸地耦接至所述壳体。
21.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)可拆卸地耦接至所述耳件(x01)。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述剂量计进一步包括视觉装置，所述视觉装置用于视觉显示来自所述麦克风换能器的积累的信号。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述剂量计进一步包括音频装置，所述音频装置用于在来自所述麦克风换能器的所积累的信号达到预定水平时发送音频信号。
24.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述壳体包括第一机械附连装置，所述第一机械附连装置用于可拆卸地耦接至所述耳机。
25.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述信号传送装置(x03)的所述第二端可拆卸地耦接至所述耳机(x50)的壳体。
26.根据前述权利要求中的任一项所述的耳机系统，其中，所述耳机适于基于来自所述噪声剂量计(x00)的噪声测量来控制来自所述耳机扬声器的信号输出水平。
27.一种包括耳机(x50)和噪声剂量计(x00)的套件，包括：
-壳体，所述壳体佩戴在用户的耳朵外部；
-耳件(x01)，所述耳件(x01)用于安置在所述用户的耳道中或附近；
-麦克风换能器；以及
-信号传送装置(x03)，所述信号传送装置(x03)用于将信号从所述耳件(x01)传送到所述壳体，并且其中
-所述耳件(x01)包括声音收集装置(x04)，所述声音收集装置(x04)用于收集从所述耳机的扬声器发射的声音，并且
-所述壳体包括信号处理电路，所述信号处理电路用于处理和积累来自所述麦克风换能器的信号，以便估计用户在使用所述耳机时的噪声暴露。
28.根据权利要求27所述的套件，其中，所述噪声剂量计(x00)包括第一机械附连装置，并且所述耳机(x50)包括第二机械附连装置，所述第二机械附连装置用于可拆卸地耦接至所述噪声剂量计(x00)的所述第一附连装置。
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