CN102238448A - 多场景模式化数字掩声防护耳罩 - Google Patents

Abstract

一种多场景模式化数字掩声防护耳罩，其特征在于防护耳罩由耳罩、耳机、误差传声器、参考传声器、数字控制器、人机交互模块、AD和DA电路、功率调节模块组成。用参考传声器接收噪声信号，用数字控制器、功率调节模块等处理接收到的噪声信号，并驱动耳机发射声波，控制耳罩腔体内的噪声信号。可广泛应用于各种强噪声环境下人员劳动保护，强噪声环境下的人员听力保护、信息通讯与监听，一般噪声下的音乐欣赏与娱乐休闲等领域。

Description

多场景模式化数字掩声防护耳罩

技术领域

本发明专利涉及一种多场景模式化数字有源消声耳罩，是一种音频娱乐与防护设备，可用于强噪声环境下的劳动保护与音乐欣赏。

背景技术

目前随着城市工业的发展，航空噪声、交通噪声、工厂噪声等环境噪声对市民的工作和生活带来了越来越大的影响，严重威胁着市民的身心健康。目前的降噪耳机和防护耳罩，基本采用模拟电路来实现，数字电路技术应用的较少且应用场景相对单一。“复合式新型有源消声耳罩”(专利号：94204976.4)为音频防护耳罩的典型代表，其特征在于消声耳罩由耳罩、耳机、内外传声器、开闭环控制器、功率放大器和加法器组成。用外传声器接收噪声信号，用开、闭环控制器、功率放大器和加法器等处理接收到的噪声信号，并通过耳机将处理后的噪声信号重新放到普通无源耳罩的腔内，与进入到该腔内的噪声相消。从而保护了听力，提高了通信能力，改善了语言的清晰度，也改善了佩带着的舒适感。但其缺点是采用模拟电路实现，功能模式相对单一，且不具备软件的升级与功能扩展能力。

随着DSP技术及DSP芯片技术的发展，多场景模式化的数字式防护耳罩成为可能。本发明专利采用数字技术实现传统耳罩的功能，尤其是引入嵌入式DSP系统后，简化了硬件结构、扩展了传统音频耳罩的功能，使掩声、消声等具有声学集总参数特点的局部腔体声场控制技术成为可能，具体来讲是使防护耳罩具备多场景和模式化的工作能力。

发明内容

本发明专利为克服已有防护耳罩的不足，以数字化的DSP智能控制模块为核心，具备多功能、多模式、多场景的应用特点，软硬件设计上采用模块化设计理念，本发明具有频带范围宽、集成度好、扩展能力强、可靠性高、重量轻、配戴舒适的技术及功能特点，可广泛应用于各种强噪声环境下(如交通噪声、工厂噪声环境)的人员劳动保护，强噪声环境下的人员听力保护、信息通讯与监听，一般噪声下的音乐欣赏与娱乐休闲等领域。

本发明专利为解决技术问题所用的技术方案是：

本发明采用“掩蔽效应”和“以声消声”的声学设计思想来完善系统设计，根据《声学手册》第572页对“掩蔽效应”的定义“掩蔽是一个声音的听阈因存在另一个声音而上升的现象”，本发明利用“掩蔽效应”来听声噪声环境下人耳对关注声音的敏感度；“以声消声”利用发射与噪声反相的声波来达到消弱和抵消噪声的目的。

本发明采用“DSP技术”来完善数字电路设计，具体为利用ADSP-Blackfin芯片(ADSP548芯片)作为数字控制器的核心来实现对噪声信号的滤波、延时等信号处理功能。

本发明采用预留数字I/O接口及无线通信接口的形式来实现对防护耳罩的扩展能力。

附图说明

附图1为本发明的系统结构示意图；

附图2为本发明的人机交互模块外观示意图。

图号说明：

图1中，

1为耳罩           2为参考传声器      3为误差传声器

4为AD转换电路     5为外接音源        6为数字控制器

7为功率调节模块   8为耳机            9为外接人机交互模块

10为DA转换电路    11为耳廓海绵体

图2中，

12为耳罩状态显示屏     13为应用场景按键      14为工作模式设定旋钮

15预留数字I/O接口      16预留外接无线通信接口

具体实施方式

下面结合附图1、2对本发明做详细介绍：

多场景模式化数字掩声防护耳罩，主要由耳罩1、耳机8、误差传声器3、参考传声器2、嵌入式数字控制器6、人机交互模块9、AD4和DA10、功率调节模块7组成；所述的耳机8置于耳罩1内，并与DA10和功率调节模块7相连；所述的误差传声器3置于耳罩1内的耳机8内侧，并通过AD4、嵌入式数字控制器6相连；所述的参考传声器2置于耳罩1外侧，并通过AD4与嵌入式数字控制器6相连；所述的嵌入式数字控制器6与人机交互模块相连9。

耳罩1工作时，可由外接音源5或者16作为音频信号源输入，经过功率调解模块7和DA10后驱动耳机8工作；再有外界噪声时，由参考传声器2采集的噪声信号经AD4转换后，进入数字控制器6后进行滤波、延时等信号处理，经过功率调解模块7和DA10后驱动耳机8工作，同时误差传声器3采集外界处理后耳罩腔体内的残余声场信息，经AD4转换后进入数字控制器6，进一步进行滤波、延时等参数修正，改善信号处理效果，最终降低耳罩腔体内的噪声。

模块15为预留数字I/O接口，可以将PC机与嵌入式数字控制器进行物理链接，对数字控制器6的软件部分进行完善和升级。

模块6为人机交互模块，使用者根据实际噪声环境，本发明的一种具体场景分类为：航空噪声、交通噪声、机床噪声、发动机噪声、自然环境噪声，选择不同的应用场景按键13，在确定应用场景的情况下，可根据使用者的需要选择工作模式设定旋钮14的不同档位，本发明的一种具体模式分类为：音乐欣赏模式、无线通信模式、强噪声防护模式。耳罩状态显示屏12可实时显示耳罩的工作状态，包括已工作时间、剩余电源量、所处场景和工作模式等。

Claims (6)

1.一种多场景模式化数字掩声防护耳罩，其特征在于防护耳罩由耳罩、耳机、误差传声器(内传声器，置于耳罩内部)、参考传声器(外传声器，置于耳罩外部，用于采集外部环境噪声)、嵌入式数字控制器、人机交互模块、AD和DA电路、功率调节模块组成；所述的耳机置于耳罩内，并与DA电路和功率调节放大模块相连；所述的误差传声器置于耳罩内的耳机内侧，并通过AD电路、嵌入式数字控制器相连；所述的参考传声器置于耳罩外侧，并通过AD电路与嵌入式数字控制器相连；所述的嵌入式数字控制器与人机交互模块相连。

2.如权利要求1所述的防护耳罩，其特征在于其中所利用的原理为声学掩蔽效应和有源消声原理；

3.如权利要求1、2所述的防护耳罩，其特征在于其中具有嵌入式数字控制器模块，在模块内部采用DSP技术实现高级信号处理算法、传统模拟电路的滤波延时等基本信号处理功能；

4.如权利要求1、3所述的防护耳罩，其特征在于与嵌入式数字控制器模块相连的人机交互模块采用按键与旋钮组合形式实现，并具预留一个标准无线通信接口，支持蓝牙通讯和其它移动通信模式，预留一个数字I/O接口，支持嵌入式软件的升级与功能扩展；

5.如权利要求1、4所述的防护耳罩，其特征在于人机交互模块具有五个选择应用场景的按键；

6.如权利要求1、4、5所述的防护耳罩，其特征在于人机交互模块每一应用场景按键对应的旋钮均具有三个旋转档位，以供选择工作模式。

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