CN102918871A - 适于风噪声抑制的助听器 - Google Patents

Abstract

一种助听器（100），其具有传声器、信号处理单元、电声输出换能器、外壳（101）和风罩盖（102），其中外壳具有带有传声器入口（112、113）的表面，风罩盖适于附连于外壳以便覆盖传声器入口，并提供在风罩盖与外壳之间的空隙中引导声音，从而提供从周围环境到所述传声器入口的声音传输，其中所述空隙的横截面第一尺寸在0.15mm到0.5mm的范围中，并且其中从传声器入口沿空隙到朝向周围环境的空隙开口的最小距离是至少1mm。

Description

适于风噪声抑制的助听器

技术领域

本发明涉及助听器。更具体地，本发明涉及具有风噪声抑制的助听器。

背景技术

在本公开的上下文中，助听器系统应当被理解为用于缓解听力受损用户的听力损失的系统。助听器系统可以是单耳的并且仅包括一个助听器，或是双耳的并且包括两个助听器。

在本公开的上下文中，助听器应当理解为设计成佩戴在听力受损用户耳后或耳中的小型微电子设备。助听器包括一个或更多个传声器、包括信号处理器的微电子电路以及声学输出换能器。信号处理器优选地是数字信号处理器。助听器封装在适于适配在耳后或耳中的外壳中。

存在几种不同助听器类型。一个示例是耳后（BTE）助听器。BTE助听器佩戴在耳后。为了更加精确，包括主要电子零件的外壳佩戴在耳后。用于向助听器用户发出声音的耳塞或耳机佩戴于耳中，例如耳道中。在传统的BTE助听器中，因为在助听器术语中通常称为接收器的输出换能器位于电子单元的外壳中，所以使用声音导管。在某些现代助听器类型中，因为接收器位于耳朵的耳塞中，所以使用包括电导体的导电构件。

在本文中，风噪声被定义为由于湍流气流在助听器传声器处的压力波动的结果。与此相反，此处由风产生的声学声音不被视为风噪声，因为这种声音是自然环境的一部分。

风噪声在听力设备中是严重的问题。风噪声可以达到100dB的声压级（SPL）的幅值甚至更多。因此，听力设备的用户常常在有风条件下关闭他们的设备，这是因为在有风环境中听力设备的声学感知可能变得比没有听力设备更糟。

根据风速、风相对于设备的方向、个体的头发长度、机械阻塞例如帽子以及其他因素，风噪声的幅值和频谱内容变化明显。关于噪声、效果和原因，请参看H.Dillon等人在IHCON 2000发表的“The sourcesof wind noise in hearing aids”以及I.Roe等人在美国声学学会杂志（Journal of Acoustical Society of America）发表的“Wind noise inhearing aids：Causes and effects”。

已经有人建议通过机械构造措施抵消风噪声，但是这些通常太大或在助听器实施中体积太过庞大。

此外，这种方法常常导致期望声音的增大的声学衰减。

因此，本发明的特征克服至少这些缺点并提供具有改进的风噪声抑制的助听器。

发明内容

在第一方面，本发明提供根据权利要求1的助听器。

这提供一种具有风罩的助听器和有效抑制风噪声的助听器外壳。

在第二方面，本发明提供根据权利要求14的助听器。

这提供特别适于风噪声抑制和微型化的助听器。

从属权利要求中还出现进一步有利特征。

通过更详细解释本发明的下列描述，本发明的其他特征对本领域技术人员来说变得明显。

附图说明

通过示例的方式，其示出和描述本发明的优选实施例。应当认识到，本发明能够具有其他不同实施例，在所有显而易见的方面不偏离本发明的前提下，能够对其若干细节做出各种修改。因此，附图和说明将被视为实质上说明性的，而不作为限制。在附图中：

图1图示根据本发明实施例的助听器的选择部分的透视图；

图2图示根据图1实施例从第一角度观察的风罩盖；

图3图示根据图1实施例从第二角度观察的风罩盖；

图4图示根据图1实施例的助听器外壳透视图；

图5图示传统BTE助听器与根据本发明实施例的具有风罩盖的BTE助听器的前传声器在暴露于4m/s速度的风中时的功率谱的典型测量，其中所述功率谱作为频率的函数；

图6图示传统BTE助听器与根据本发明实施例的具有风罩盖的BTE助听器的后传声器在暴露于4m/s速度的风中的功率谱的典型测量，其中所述功率谱作为频率的函数；

图7图示根据图1实施例的助听器高度示意性横截面；以及

图8图示根据本发明另一个实施例的助听器高度示意性横截面。

具体实施方式

已经发现根据本发明各方面的助听器能够在很宽的频带范围内明显改善风噪声抑制。

已经发现通过在助听器中提供将声音从周围环境引导到传声器入口的声音传输通道，能够改善风噪声抑制相对声学衰减的比率，其中声音传输通道中的气流在到达传声器入口前形成薄层状。

进一步发现通过适当选择声音传输通道的长度，根据本发明各方面的助听器能够改善风噪声抑制相对声学衰减的比率。

已经发现声音传输通道的横截面设计能够进一步优化风噪声抑制相对声学衰减的比率。

现在考虑适于将声音从周围环境传送到传声器入口的小直径导管，其中导管被设计成使得对于通常发生情况（即，风速），在导管开口处发起的湍流不能维持在导管中，而是在小于导管长度的距离后形成薄层流。这样的导管会防止在传声器入口周围的湍流的开始（onset），这是明显有益的，但导管开口周围的湍流仍然引发压力波动，该压力波动通过导管有效传送到传声器入口，从而拾取风噪声。

现在考虑明显更大直径的导管，其中导管中的流体对于通常发生情况是湍动的。这样的导管不能防止在传声器入口周围的湍流的开始，这明显是无益的，但是湍流在导管开口周围形成的压力波动不会有效引导到传声器入口而趋于消散。

因此，第一小直径导管很好地适于抑制由直接流入到导管的湍流风产生的风噪声，而第二较大直径导管很好地适于避免拾取在导管开口处由湍流风流引发的风噪声。

现在考虑一种设置，该设置具有两个平行的板，这两个平行的板间隔开以形成适于将声音从周围环境传送到传声器入口的空隙，其中传声器入口位于板与其中一个板的中心之间的空隙内。这样的设置明显很好地适于抑制由垂直于板的平面流动的风产生的风噪声。若如下所述仔细选择尺寸的话，该板还可以很好地适于抑制由沿着板的平面流动的风产生的风噪声。

在平面内的风流垂直于板边缘的情况下，这需要首先，板之间的间距足够小，使得湍流风流（对于大多数发生的风速）不维持在板之间的空隙中，以及其次，板的横向范围（以及由此产生的传播距离）足够大，使得在板边缘的湍流在传声器入口处已被转换为薄层流。

已经发现通过增加板的横向范围（并且由此也增加的传播距离）能够改善在板的平面内且平行于板边缘流动的风的风噪声抑制相对于声学衰减的比率，因为压力波动引发的湍流传播由近场模型很好地建模，而来自周围环境的期望声音的主要部分的传播由远场模型很好地建模，因此，压力波动引发的湍流衰减很大程度上取决于传播距离。

已经发现当板间距变得小于0.15mm时，在风罩下或通常在根据本发明各实施例的声音传输通道中传播的声音的声学衰减开始明显增加。另一方面，众所周知湍流转换为薄层流所需要的传播距离取决于板间距平方值。因此，优选的板间距值是选自限制声学衰减和对于大多数通常发生的风速的流动快速转换为薄层流的范围。

对于两个平行板之间的流，用于将湍流转换为薄层所需要的距离L由下列表达式给出：

L=h²v/(8υ)

其中h是两个平行板之间的间距，v是流速（即，本文中的风速），并且υ是空气的运动粘度。

已经发现对于高达至少10mm的传播距离，在根据本发明各实施例的空隙中传播的声音的声学衰减保持很小。因此，这是根据本发明的助听器能够增加风噪声抑制而不减小助听器灵敏度的特定优势。

首先参考图1，其示出根据本发明第一实施例的助听器100的选择部分。助听器100由外壳部分101、风罩盖102、连接器部分103和耳机（未示出）组成。外壳部分101包括两个传声器、包括信号处理器的微电子电路、声学输出换能器、拨动开关104和按钮105。连接器部分103被设计成将声学信号从输出换能器传送到耳机并且到佩戴助听器的用户的耳鼓。风罩盖适于保护传声器入口免于灰尘和湿气以及用于抑制风噪声。助听器外壳101和风罩盖102适于在风罩盖附连于助听器外壳时，形成侧开口118a和118b（在助听器外壳的相反侧形成类似开口）。开口适于允许声音传输到助听器外壳和风罩盖之间的空隙。前凹槽119适于允许利用简单工具将风罩盖从助听器外壳拆卸。

现参考图2，其图示根据本发明第一实施例从第一角度观察的风罩盖102。风罩盖具有设计成背向助听器外壳（未示出）的凸出部侧106和适于允许用户接近助听器外壳中的拨动开关104的孔107。

现参考图3，其图示根据本发明第一实施例从第二角度观察的风罩盖102。风罩盖具有设计成面向助听器外壳（未示出）的凹陷侧108。凹陷侧108具有适于将风罩盖卡扣锁定到助听器外壳上的凸出部109a、109b、110a和110b。凹陷侧进一步具有柱状结构111a和111b以及突起122，当安装风罩盖到助听器外壳上时，柱状结构111a和111b突起122适于辅助引导风罩到正确位置。

现参考图4，其示意性图示根据本发明第一实施例的助听器外壳101。外壳101具有两个传声器入口112和113，以及适于与风罩中对应凸出部109a、109b、110a和110b卡扣配合连接的四个凹槽109c、109d和110d（未示出）。助听器外壳具有适于接收风罩盖中柱状结构111a和111b的孔111d（未示出）和用于接收风罩盖突起122的矩形凹槽120。位于传声器入口之间的带状凸出部114与另一个凸出结构115合作以确保风罩的凹陷侧108与助听器外壳101的表面区域116a和116b之间的均匀且很好限定的空隙距离。凸出结构115围绕拨动开关104并与凹槽110d（一个未示出）和孔111d（一个未示出）组合。表面区域116a和116b限定表面，声音沿着该表面从周围环境并向着传声器入口112和113传播。表面区域116a和116b与凸起结构114和115由边框117围绕。边框适于使得当风罩盖卡扣配合到助听器外壳上时，形成开口118a和118b。凹槽120确保能够利用工具轻易将风罩盖从助听器外壳拆卸。

风罩盖102与助听器外壳的表面区域116a和116b之间的空隙距离是0.3mm。

在本发明第一实施例的各种变体中，风罩盖102与助听器外壳的表面区域116a和116b之间的空隙距离在0.15mm到0.5mm的范围中，优选地在0.20mm到0.35mm的范围中。对于大多数通常发生的风速，这样的空隙距离使得风罩盖下方的气流经过很短的传播距离后成为薄层，并且使得由于在风罩盖下的传播所以声音的声学衰减很小。

根据本发明的第一实施例，分别从开口118a和118b（即，在风罩盖102与助听器外壳101之间的空隙中延伸）到对应传声器入口112和113的沿空隙的最小距离是2mm。在本公开上下文中，术语“沿空隙的最小距离”应当解释为由风罩盖边缘与助听器外壳限定的、朝向周围环境的、传声器入口边缘与对应开口之间的最短距离。

在本发明第一实施例的各种变体中，沿空隙的最小距离是至少1mm、至少2mm或者在1mm与3mm之间的范围中（即大于1mm并且小于3mm）。已经惊喜地发现即使是这种相对受限的空隙距离也仍然可以提供风噪声降低的可测量的和明显的改善。

出于几点原因，增加沿空隙的最小距离是有优势的。首先，对于更强的风速，其确保当气流到达传声器入口时是薄层状，正如前面部分中提到的。第二，压力波动引发的湍流的衰减沿着风罩边缘形成，并随着距离强烈增加。最后，由沿着风罩边缘形成的不相关的湍流回旋引发的压力波动在传声器入口处将会至少部分地彼此消除，并且所述消除的效率随着沿空隙的最小距离而大体增加，这是因为当传声器入口与相应回旋之间的距离相同时，两个不相关的湍流回旋的消除是最佳的。另一方面，已经发现最小距离低至1mm的实施例对于高风噪声抑制和传声器的平坦频率响应，提供了很好的折中。在本发明第一实施例的特定变体中，空隙距离是0.3mm以及沿空隙的最小距离是1.5mm。根据本发明第一实施例，开口118a和118b的宽度都是5mm。

在本发明第一实施例的变体中没有提供独立的开口118a和118b。相反，风罩的全长度限定两个开口的宽度。

在本发明第一实施例的进一步变体中，开口118a和118b测量宽度是至少2mm、至少是3mm或至少是5mm。具有宽的开口是有优势的，其可以避免由开口周围的湍流引发的压力波动被有效引导到传声器入口，取而代之的是趋于消散。另一方面，已经发现开口宽度范围在上述2mm和5mm之间的实施例对于高风噪声抑制和传声器的平坦频率响应，提供了很好的折中。

根据本发明第一实施例的进一步变体，由于助听器外壳宽度的变化，开口118a和118b与对应传声器入口112和113边缘之间的沿空隙的最小距离也改变。

在本发明第一实施例的变体中，开口118a和118b的宽度取决于最小距离的变化，使得开口宽度相对于所述最小距离长度的比率保持基本恒定。

现参考图5，其图示传统BTE助听器与根据本发明实施例的具有风罩盖的BTE助听器的功率谱的典型测量结果，其中所述功率谱作为频率的函数。在助听器暴露于4m/s速度的风中执行该测量。两个助听器配备有两个传声器，并且使用两个助听器中的前传声器获得功率谱。该图清晰地示出根据本发明的具有风罩盖的助听器能够获得风噪声的明显减少。

现参考图6，除了使用两个助听器中的后传声器来获得功率谱这个事实以外，其图示类似于参考图5所述的典型测量结果。该图清晰地示出根据传声器的定位可实现的风噪声减少的幅值。图5和图6还图示根据本发明的BTE助听器的典型功率谱对传声器定位相对不敏感，而传统BTE助听器不是这样的情况。

现参考图7，其图示根据本发明第一实施例的助听器100的高度示意性横截面。图示的该横截面位于垂直于外壳的大体纵向轴线并与第一传声器入口相交的平面内，该大体纵向轴线由连接第一和第二传声器入口的线限定。该图示出助听器外壳101、风罩盖102、第一传声器入口112和第一传声器121的横截面。

根据本发明第一实施例，助听器设计成使得助听器外壳101的横截面在垂直于由连接第一和第二传声器入口的线限定的外壳的大体纵向轴线的平面内具有周界，并且使得当风罩盖102布置在外壳上时风罩盖102的横截面在所述平面内具有一定长度，所述风罩盖横截面的长度是外壳周界长度的约30%。

在本发明第一实施例的各变体中，风罩盖横截面长度是外壳周界长度的至少30%。因此，即使对于具有相对小的外壳周界的助听器外壳来说，也能够获得很大的沿空隙的最小距离。在本发明第一实施例的其他变体中，风罩盖横截面的长度小于外壳周界长度的30%。这种类型的风罩盖在要求沿空隙相对短的最小距离以便获得特定的传声器频率响应的情况下是有利的。

根据本发明第一实施例，助听器外壳由配合在一起的上部分和下部分组成。

根据本发明第一实施例的另一变体，除了在风罩盖端部之间形成的空隙开口以外，风罩盖基本全程绕助听器外壳延伸。根据进一步变体，传声器入口定位在与空隙开口相反的外壳表面中，从而对于给定助听器外壳，得到传声器入口边缘与对应空隙开口之间的最大可实现的最小距离，以及根据特定变体，空隙开口定位在助听器的上表面中，即，定位在适于倚靠预期助听器用户耳朵的助听器外壳表面的相反表面中。

现参考图8，其图示根据本发明第二实施例的助听器200的高度示意性横截面。该图示出助听器外壳上部分201和下部分202、传声器入口212、传声器121和声音传输通道205的横截面。声音传输通道205提供将声音从周围环境引导到传声器入口212。相对于在风罩盖与助听器外壳外表面之间的空隙中的传播，声音传输通道提供通过助听器外壳内部的声音传播。因为不需要风罩盖，因此可以最小化助听器外壳的尺寸。另一个有利方面是声音传输通道可以自由成形，由此可以增加传声器入口与声音传输通道开口之间的可实现最小距离。声音传输通道具有1.5mm的长度，以及其横截面具有0.3mm的第一尺寸和5mm的第二尺寸。

根据本发明第二实施例的各种变体，声音传输通道具有至少1mm的长度，或在1mm和3mm之间范围的长度，横截面的第一尺寸在0.15mm和0.5mm之间的范围，优选地在0.20mm和0.35mm之间，以及横截面的第二尺寸是至少2mm、至少3mm或至少是5mm。

根据本发明第二实施例的另一变体，助听器包括插入物，其形成声音传输通道并且进一步适于定位并支撑助听器外壳内部的电子部件。

根据本发明第一实施例的进一步变体，在传声器入口上方给风罩提供小孔。令人惊喜地发现助听器传声器对此变化和由此的反馈不敏感，同时仍然提供很好的风噪声抑制。已经发现具有范围在0.15mm与0.30mm之间的直径的孔是适当的。

结构和过程的其他修改和变化对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (20)

1.一种助听器，其包括传声器、信号处理单元、电声输出换能器、外壳和风罩盖，其中：

所述外壳具有包括传声器入口的表面，以及

所述风罩盖适于附连到所述外壳以覆盖所述传声器入口，与所述外壳一起提供空隙，从而提供用于将声音从周围环境传输到所述传声器入口的导管，其中所述外壳与所述风罩盖之间的平均间距范围在0.15mm到0.5mm之间，其中从所述传声器入口到所述风罩盖的边缘的沿所述空隙的最小距离是至少1mm。

2.根据权利要求1所述的助听器，其中所述从传声器入口到风罩盖边缘的沿空隙的最小距离大于1mm并且小于3mm。

3.根据权利要求1或2所述的助听器，其中所述风罩盖适于使得声音通过所述风罩盖的边缘和所述外壳形成的开口传输到所述风罩盖与所述外壳之间的空隙中。

4.根据前述权利要求任一项所述的助听器，其中所述外壳包括距离保持装置，所述距离保持装置适于为所述风罩盖提供支撑，从而固定所述风罩盖与所述外壳之间的良好限定的间距。

5.根据前述权利要求任一项所述的助听器，其中从所述传声器入口到所述风罩盖的边缘的沿所述空隙的所述最小距离是至少2mm。

6.根据前述权利要求任一项所述的助听器，其中从所述传声器入口到所述风罩盖的边缘的沿所述空隙的所述最小距离大于2mm并且小于3mm。

7.根据前述权利要求任一项所述的助听器，其中所述外壳与所述风罩盖之间的间距范围在0.20mm到0.35mm之间。

8.根据前述权利要求任一项所述的助听器，其中所述空隙在所述风罩盖的边缘处的宽度至少是2mm。

9.根据前述权利要求任一项所述的助听器，其中所述空隙在所述风罩盖的边缘处的宽度至少是3mm。

10.根据前述权利要求任一项所述的助听器，其中所述空隙在所述风罩盖的边缘处的宽度至少是5mm。

11.根据前述权利要求任一项所述的助听器，其中：

所述外壳的横截面在垂直于所述外壳的大体纵向轴线且与所述传声器入口相交的平面内具有周界，

当所述风罩盖被布置在所述外壳上时，所述风罩盖在所述平面内的横截面的总长度超过所述第一周界的长度的30%。

12.根据权利要求11所述的助听器，其中所述大体纵向轴线由连接所述第一传声器入口与第二传声器入口的线限定。

13.根据前述权利要求任一项所述的助听器，其中除了在所述风罩盖端部之间形成的空隙开口以外，所述风罩盖基本全程绕所述助听器外壳延伸。

14.一种适于风噪声抑制的助听器，其包括传声器入口、适于提供将声音从周围环境引导到所述传声器入口的声音传输通道，其中所述声音传输通道的横截面的第一尺寸在0.15mm到0.5mm的范围中，而所述声音传输通道的横截面的第二尺寸至少是2mm，并且所述声音传输通道的长度至少是1mm。

15.根据权利要求14所述的助听器，其中所述声音传输通道的长度大于1mm并且小于3mm。

16.根据权利要求14或15所述的助听器，其中所述第二尺寸至少是3mm。

17.根据权利要求14到16任一项所述的助听器，其中所述声音传输通道的横截面的所述第一尺寸在0.20mm到0.35mm的范围中。

18.根据权利要求14到17任一项所述的助听器，其中所述声音传输通道的横截面的所述第二尺寸是至少5mm。

19.根据权利要求14到18任一项所述的助听器，其中所述声音传输通道形成为插入物的一部分，所述插入物适于容纳所述助听器外壳内部的电子部件。

20.根据权利要求14到19任一项所述的助听器，其中所述声音传输通道包括被布置为用于增加所述声音传输通道的长度的至少一个弯曲。

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