CN102611771A - 手机受话器及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手机受话器及其设计方法，其主要的技术特点是：将每一个出声孔等效成点声源，所有的受话器出声孔分布在一条直线上组成一个长度为L的声柱模型，根据从受话器出声孔辐射出来的声波经过所有受话器的出声孔到达位置p点合成声压，声压叠加和指向性数学公式得出受话器出声孔的最佳个数2个，两个出声孔之间的间距大于10mm；在全消声室，采用音频测试仪进行语音泄漏测试，以测试语音泄露量接收频响曲线和接收响度值得出出声孔中心距离手机顶部的距离大于2mm，可控制语音泄漏量。本发明显著改善手机受话器出声孔的语音泄露问题，从而保护了人们的隐私。

Description

手机受话器及其设计方法

技术领域

本发明属于移动终端设备技术领域，具体地说涉及一种语音泄漏量小的手机受话器出声孔。本发明还涉及该种手机受话器的设计方法。

背景技术

目前市场上的手机在通话的过程中，存在不同程度的语音泄露现象。特别是在外界环境比较安静的情况下，受话器出声孔语音泄露现象就表现的尤为明显，旁边的人可以很清晰的听到谈话内容。从保护通话隐私的角度出发，这种泄露是不允许的。在现有技术中，对于手机受话器出声孔语音泄露问题还没有得到有效的解决。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术中存在的缺点，提供一种可显著改善语音泄露现象，使语音泄漏量减小的手机受话器出声孔及其设计方法。

本发明是通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明的目的提供一种语音泄漏量小的手机受话器，其特征是所述的受话器的出声孔个数n＝2，所述的出声孔间距l＞10mm，所述的出声孔中心与手机顶部的距离d＞2mm。

本发明的另一目的在于提供语音泄漏量小的手机受话器的设计方法，该设计方法包括如下步骤：

(1)手机受话器出声孔的个数n、所有出声孔总长度L的得出：

将每一个出声孔等效成点声源，所有的手机受话器出声孔分布在一条直线上，组成一个长度为L的声柱模型，相邻两个出声孔的间距为l；

对于单一出声孔，产生的声场为球面波，辐射出来的声能量在离出声孔相同距离的360度方向均等，没有明显指向性特性。因此，从受话器辐射出来的声波至少经过两个出声孔才会表现出指向性特性。原因在于：不同出声孔辐射的声波相互干涉，导致声场中同一距离、不同方向的位置上声压不一样。有些位置表现为干涉加强，有些位置表现为干涉相消，加强和相消取决于不同出声孔辐射声波在位置点的相位差。

综上，如图2所示从受话器的出声孔辐射出来的声波经过n个出声孔到达位置p点合成声压，所述的合成声压为每个出声孔辐射声压的叠加；

其中：所述的声压叠加数学公式表示如下：

$p=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A}{r_i}{e}^{j(\mathrm{wt}-{\mathrm{kr}}_i)}$ ……………………………①

所述的叠加声压的指向性数学公式表示如下：

$D\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{{\left(p_a\right)}_{\mathrm{\θ}}}{{\left(p_a\right)}_{\mathrm{\θ}=0}}=\left|\frac{\sin \mathrm{kn\Δ}}{n\sin \mathrm{k\Δ}}\right|$ $\mathrm{\Δ}=\frac{l}{2}\sin \mathrm{\θ}$ ……②

其中：

n代表出声孔个数

p代表合成声压

A代表待定常数，决定声压幅值

l代表相邻两个出声孔间距

L代表出声孔声柱长度

w代表角频率

k代表波数

t代表时间

r_i代表不同出声孔达到合成声压点的距离

θ代表声柱的中点到合成声压点的连线与声柱法线方向的夹角。

根据公式①及公式②得出：在受话器出声孔个数n＝2，出声孔间距L＞10mm时，指向性佳，语音泄漏量小；

(2)出声孔中心与手机顶部的距离d的得出：

常温状态下，在全消声室，采用音频测试仪进行语音泄漏测试，以测试语音泄露量接收频响曲线和接收响度值；

测试所得：若d＝2mm时，语音泄露量接收响度值为：40.06dB；若d＝10mm时，语音泄露量响度值为：47.48dB；d＝2mm时的语音泄露量接收频响曲线整体高于d＝10mm时的语音泄露量接收频响曲线；

得出：出声孔中心与手机顶部的距离至少满足d＞2mm，则可控制语音泄漏量。

进一步地，所述的语音泄漏测试包括：将音频测试仪的两个测试人工头置于全消声室中，测试时，将待测试手机以相同方式固定在其中一个人工头耳朵上，模拟正常打电话情形，另一个人工头耳朵负责接收语音泄漏量；其中：在测试过程中，人工头两耳朵正对，间距为0.3米；手机通话音量相同。

本发明与现有技术相比，具备以下突出的实质性特点和显著的进步：

本发明的受话器出声孔个数n＝2，两孔间距L＞10mm以及孔中心离手机顶部的距离d＞2mm设计经过理论推理及实验论证：具备显著改善手机受话器出声孔的语音泄露问题，保护了人们的隐私。

附图说明

图1为手机及其受话器出声孔的结构示意图

图2为受话器辐射出来的声波经过n个出声孔到达位置p点的合成声压。

图3为L＝10mm，n＝2时的仿真性指向性示意图。

图4为L＝10mm，n＝5时的仿真性指向性示意图。

图5为L＝10mm，n＝11时的仿真性指向性示意图。

图6为L＝10mm，n＝21时的仿真性指向性示意图。

图7为L＝20mm，n＝2时的仿真性指向性示意图。

图8为L＝20mm，n＝5时的仿真性指向性示意图。

图9为L＝20mm，n＝11时的仿真性指向性示意图。

图10为L＝20mm，n＝21时的仿真性指向性示意图。

图11为实际测试孔中心与手机顶部的距离d对语音泄漏量的影响时，在d＝2与d＝10时受话器语音泄露量接收频响曲线图片展示。

图中：手机-1，受话器出声孔-2。

通过下面给出的本发明的具体实施方式，并结合附图说明可以进一步清楚地了解本发明。但它们不是对本发明的限定。

具体实施方式

如图1所示，一种语音泄漏量小的手机受话器，受话器出声孔个数n＝2，出声孔间距l＞10mm，出声孔中心与手机顶部的距离d＞2mm。

上述语音泄漏量小的手机受话器出声孔的设计方法，包括如下步骤：

步骤一、手机受话器出声孔的个数n、所有出声孔总长度L的得出：

将每一个出声孔等效成点声源，所有的手机受话器出声孔分布在一条直线上，组成一个长度为L的声柱模型，相邻两个出声孔的间距为l；

如图2所示，从受话器的出声孔辐射出来的声波经过n个出声孔到达位置p点合成声压，所述的合成声压为每个出声孔辐射声压的叠加；其中：所述的声压叠加数学公式表示如下：

$p=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A}{r_i}{e}^{j(\mathrm{wt}-{\mathrm{kr}}_i)}$ ……………………………①

所述的叠加声压的指向性数学公式表示如下：

$D\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{{\left(p_a\right)}_{\mathrm{\θ}}}{{\left(p_a\right)}_{\mathrm{\θ}=0}}=\left|\frac{\sin \mathrm{kn\Δ}}{n\sin \mathrm{k\Δ}}\right|$ $\mathrm{\Δ}=\frac{l}{2}\sin \mathrm{\θ}$ ……②

其中：

n代表出声孔个数

p代表合成声压

A代表待定常数，决定声压幅值

l代表相邻两个出声孔间距

L代表出声孔声柱长度

w代表角频率

k代表波数

t代表时间

r_i代表不同出声孔达到合成声压点的距离

θ代表声柱的中点到合成声压点的连线与声柱法线方向的夹角。

如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9及图10所示，根据公式①及公式②得出：在受话器出声孔个数n＝2，出声孔间距L＞10mm时，指向性佳，语音泄漏量小；

步骤二、出声孔中心与手机顶部的距离d的得出：

常温状态下，在全消声室，采用音频测试仪进行语音泄漏测试，以测试语音泄露量接收频响曲线和接收响度值；测试时，将音频测试仪的两个测试人工头置于全消声室中，利用夹具将待测试手机以相同方式固定在其中一个人工头耳朵上，模拟正常打电话情形，另一个人工头耳朵负责接收语音泄漏量；其中：在测试过程中，人工头两耳朵正对，间距为0.3米；手机通话音量相同，以保证从受话器辐射出来的声波声能量一致。

选取多次测试中的一组结果：若d＝2mm时，语音泄露量接收响度值为：40.06dB；若d＝10mm时，语音泄露量响度值为：47.48dB；如图11所示，黑色表示d＝2mm对应的泄露接收频响；红色表示d＝10mm对应的泄露接收频响；蓝色表示背景接收频响。由此可以看出，在语音频段内，d＝2mm时的语音泄露量接收频响曲线整体高于d＝10mm时的语音泄露量接收频响曲线，即孔中心离手机顶部的距离至少满足d＞2mm，可以在一定程度上控制泄露量。

得出：出声孔中心与手机顶部的距离至少满足d＞2mm，则可控制语音泄漏量。

以上所述，仅为本发明最佳具体实施方式，但本发明的设计构造并不局限于此，任何熟悉该项技艺者在本发明领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可含盖在本发明的专利范围内。

Claims (3)

1.一种手机受话器，其特征在于：所述的受话器的出声孔个数n＝2，所述的出声孔间距l＞10mm，所述的出声孔中心与手机顶部的距离d＞2mm。

2.根据权利要求1所述的手机受话器的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)手机受话器出声孔的个数n、所有出声孔总长度L的得出：

将每一个出声孔等效成点声源，所有的手机受话器出声孔分布在一条直线上，组成一个长度为L的声柱模型，相邻两个出声孔的间距为l；

从受话器的出声孔辐射出来的声波经过n个出声孔到达位置p点合成声压，所述的合成声压为每个出声孔辐射声压的叠加；

其中：所述的声压叠加数学公式表示如下：

$p=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}\frac{A}{r_i}{e}^{j(\mathrm{wt}-{\mathrm{kr}}_i)}$ ……………………………①

所述的叠加声压的指向性数学公式表示如下：

$D\left(\mathrm{\θ}\right)=\frac{{\left(p_a\right)}_{\mathrm{\θ}}}{{\left(p_a\right)}_{\mathrm{\θ}=0}}=\left|\frac{\sin \mathrm{kn\Δ}}{n\sin \mathrm{k\Δ}}\right|$ $\mathrm{\Δ}=\frac{l}{2}\sin \mathrm{\θ}$ ……②

其中：

n代表出声孔个数

p代表合成声压

A代表待定常数，决定声压幅值

l代表相邻两个出声孔间距

L代表出声孔声柱长度

w代表角频率

k代表波数

t代表时间

r_i代表不同出声孔达到合成声压点的距离

θ代表声柱的中点到合成声压点的连线与声柱法线方向的夹角

根据公式①及公式②得出：在受话器出声孔个数n＝2，出声孔间距L＞10mm时，指向性佳，语音泄漏量小；

(2)出声孔中心与手机顶部的距离d的得出：

常温状态下，在全消声室，采用音频测试仪进行语音泄漏测试，以测试语音泄露量接收频响曲线和接收响度值；

测试所得：若d＝2mm时，语音泄露量接收响度值为：40.06dB；若d＝10mm时，语音泄露量响度值为：47.48dB；d＝2mm时的语音泄露量接收频响曲线整体高于d＝10mm时的语音泄露量接收频响曲线；

得出：出声孔中心与手机顶部的距离至少满足d＞2mm，则可控制语音泄漏量。

3.根据权利要求2所述的手机受话器的设计方法，其特征在于：所述的语音泄漏测试包括：将音频测试仪的两个测试人工头置于全消声室中，测试时，将待测试手机以相同方式固定在其中一个人工头耳朵上，模拟正常打电话情形，另一个人工头耳朵负责接收语音泄漏量；其中：在测试过程中，人工头两耳朵正对，间距为0.3米；手机通话音量相同。

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