CN103297889B - 入耳式耳机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种入耳式耳机，其包括耳机壳、收容于所述耳机壳内用于发声的耳机芯以及与所述耳机壳相连用于塞入耳道的硅胶套，所述入耳式耳机还进一步包括加速度传感器，所述加速度传感器设置于硅胶套内用于检测耳道皮肤表面的振动信号并将其转换成电信号。本发明提供的入耳式耳机可以通过检测耳道皮肤表面的振动信号来录取语音信号，从而无需安装麦克风，而且完全没有环境噪声的干扰，信噪比高，适合高噪声环境，用户体验好。

Description

入耳式耳机
【技术领域】
本发明涉及一种耳机，具体是一种入耳式耳机。
【背景技术】
通常用于语音通信的手机耳机上有两个耳机芯受话器和一个安装在线控装置内的麦克风，通过耳机进行语音通信的时候两个受话器播放对方传来的语音信号，麦克风录取己方的语音信号并传给对方。
耳机语音通信模式下只有一颗麦克风在工作，因此上行降噪效果比较差，而且为了提高信噪比，用户不得不经常用手指捏着麦克风放到嘴边，用户体验不好。
一般情况下，人在说话的时候语音信号经过声带振动传递给骨骼，再经过骨骼传递到皮肤表面，可以通过检测皮肤表面的振动信号来录取语音信号，这称为骨传导效应。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种新的入耳式耳机，所述入耳式耳机可以通过检测耳道皮肤表面的振动信号来录取语音信号，从而无需安装麦克风，而且完全没有环境噪声的干扰。
本发明的目的是这样实现的：
一种入耳式耳机，其包括耳机壳、收容于所述耳机壳内用于发声的耳机芯以及与所述耳机壳相连用于塞入耳道的硅胶套，所述入耳式耳机还进一步包括加速度传感器，所述加速度传感器设置于硅胶套内用于检测耳道皮肤表面的振动信号并将其转换成电信号。
优选的，所述入耳式耳机还进一步包括前置放大器，所述前置放大器用于放大所述加速度传感器的输出信号。
优选的，所述加速度传感器是压电式加速度传感器。
优选的，所述加速度传感器的固有频率大于人说话的频带。
优选的，所述加速度传感器的固有频率是8kHz。
优选的，所述入耳式耳机还进一步包括加速度传感器开关模块，所述加速度传感器开关模块用于控制加速度传感器处于工作状态或处于不工作状态。
优选的，所述入耳式耳机还进一步包括设置于耳机芯和加速度传感器之间的回波抵消模块。
优选的，所述入耳式耳机还进一步包括耳机芯控制模块，当仅有一侧的加速度传感器处于工作状态时，所述耳机芯控制模块控制与所述处于工作状态的加速度传感器位于同一侧的耳机芯处于不工作状态，控制另一侧的耳机芯处于工作状态。
本发明的优点在于：本发明提供的入耳式耳机可以通过检测耳道皮肤表面的振动信号来录取语音信号，从而无需安装麦克风，而且完全没有环境噪声的干扰，信噪比高，适合高噪声环境，用户体验好。
【附图说明】
图1为本发明提供的一种入耳式耳机的示意图;
图2为一种基本的加速度传感器的工作原理示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图，对本发明作详细说明。
如图1所示，为本发明提供的一种入耳式耳机100，其包括耳机壳10、收容于所述耳机壳10内用于发声的耳机芯30以及与所述耳机壳10相连用于塞入耳道50的硅胶套20，所述入耳式耳机100还进一步包括加速度传感器40，所述加速度传感器40设置于硅胶套20内用于检测耳道50的皮肤表面的振动信号并将其转换成电信号。
为了加速度传感器40能够更好地检测到耳道50的皮肤表面的振动信号，优选将其位置设计在硅胶套20塞入耳道50后与耳道50的皮肤表面接触的区域，一般选择设置于硅胶套20内的褶环位置21。
如图2所示，为一种基本的加速度传感器40的工作原理示意图，当加速度传感器40感受试件60的振动时，质量块402感受到与加速度传感器40的基 座404相同的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。这样，质量块402就有一正比于加速度的交变作用力作用在压电材料403上，由于压电材料403的压电效应从而产生电信号，当试件60的振动频率远低于加速度传感器40的固有频率时，加速度传感器40的输出电信号与作用力成正比，亦即与试件60的加速度成正比。
压电材料403产生的电信号由加速度传感器40的输出端引出，输入到前置放大器后就可以用普通的测量仪器测出试件的加速度，如在前置放大器中加进适当的积分电路，就可以测出试件的振动速度或位移。
加速度传感器40内部的质量块402的质量和弹簧401的力顺控制了加速度传感器40所能检测的振动频率的上限。
质量块402和弹簧401系统的固有频率f0为：
其中：M为质量块402的质量，C为弹簧401的力顺。
测试振动系统的时候，试件60的振动频率一般要低于质量块402和弹簧401构成的系统的固有频率f0，此时则会工作在弹性控制状态。
在弹性控制状态下，假如试件60以一个固定振幅做单频振动，则输出电压有如下的公式：
其中：M为质量块402的质量，a10为试件60的加速度，τ为一个常数，Zm为系统的力阻抗模值，ω为试件60的振动频率。
当试件60的振动频率远远小于系统的固有频率f0的时候，输出电压可以近似等效为：
其中：a10为试件60的加速度，τ为一个常数，f0为系统的固有频率。
而对于一个固定振幅的待测面来说，其在平衡位置的加速度是和待测面的振动频率的平方成正比的，所以输出电压的幅度是和待测面的振动频率无关的，也就是说加速度传感器的频率响应是均匀的，用加速度传感器来测骨传导声音信号在原理上是可行的，只要设计系统的f0高于人说话的频带。
所述加速度传感器40选择压电式加速度传感器，并且将其固有频率设计大于人说话的频带，优选设计成8kHz。
优选的，所述入耳式耳机100还进一步包括前置放大器，所述前置放大器用于放大所述加速度传感器40的输出信号，然后将处理后的信号送入后级。
为了用户更好地选择所述入耳式耳机100的应用模式，所述入耳式耳机100还进一步包括加速度传感器开关模块，所述加速度传感器开关模块用于控制加速度传感器处于工作状态或处于不工作状态。当只需要运用耳机进行收听模式时，比如说仅通过耳机来听音乐，这时就可以选择加速度传感器开关模块处于关闭状态，从而控制加速度传感器处于不工作状态；当需要运用耳机进行通话模式时，这时就可以选择加速度传感器开关模块处于开通状态，从而控制加速度传感器处于工作状态来录取语音信号。
考虑到实际应用中，加速度传感器40可能会检测到耳机芯30的振动信号造成“串音”的影响，作为一种可行实施方式，设计在耳机芯30和加速度传感器40之间设置回波抵消模块（AEC，Acoustic Echo Canceller），通过回波抵消模块将可能检测到的耳机芯30的振动信号除去。作为另一种可行实施方式，设计所述入耳式耳机100还进一步包括耳机芯控制模块，所述耳机芯控制模块的工作方式为当加速度传感器开关模块控制仅有一侧的加速度传感器处于工作状态时，所述耳机芯控制模块控制与所述处于工作状态的加速度传感器位于同一侧的耳机芯处于不工作状态，控制另一侧的耳机芯处于工作状态，通过这样的错开工作方式，使得耳机芯的振动信号不会干扰到语音信号的检测录取。
本发明提供的入耳式耳机可以通过检测耳道皮肤表面的振动信号来录 取语音信号，从而无需安装麦克风，而且完全没有环境噪声的干扰，信噪比高，适合高噪声环境，用户体验好。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (6)

1.一种入耳式耳机，其包括耳机壳、收容于所述耳机壳内用于发声的耳机芯以及与所述耳机壳相连用于塞入耳道的硅胶套，所述硅胶套包括用于连接所述耳机壳并传导所述耳机芯发出的声音进入耳道的第一部分和自所述第一部分延伸且环绕所述第一部分设置的第二部分，所述第二部分抵接于耳道皮肤表面，所述入耳式耳机还进一步包括加速度传感器，所述加速度传感器安装于所述第二部分上用于检测耳道皮肤表面的振动信号并将其转换成电信号，所述入耳式耳机还进一步包括加速度传感器开关模块和耳机芯控制模块，其特征在于：
所述加速度传感器开关模块控制位于左耳道侧的加速度传感器处于工作状态，控制位于右耳道侧的加速度传感器处于不工作状态，所述耳机芯控制模块控制位于左耳道侧的耳机芯处于不工作状态，控制位于右耳道侧的耳机芯处于工作状态；或者，
所述加速度传感器开关模块控制位于左耳道侧的加速度传感器处于不工作状态，控制位于右耳道侧的加速度传感器处于工作状态，所述耳机芯控制模块控制位于左耳道侧的耳机芯处于工作状态，控制位于右耳道侧的耳机芯处于不工作状态。
2.根据权利要求1所述的入耳式耳机，其特征在于：所述入耳式耳机还进一步包括前置放大器，所述前置放大器用于放大所述加速度传感器的输出信号。
3.根据权利要求1所述的入耳式耳机，其特征在于：所述加速度传感器是压电式加速度传感器，所述压电式加速度传感器安装于所述第二部分与耳道皮肤表面相抵接的位置。
4.根据权利要求1所述的入耳式耳机，其特征在于：所述加速度传感器的固有频率大于人说话的频带。
5.根据权利要求4所述的入耳式耳机，其特征在于：所述加速度传感器的固有频率是8kHz。
6.根据权利要求1所述的入耳式耳机，其特征在于：所述入耳式耳机还进一步包括设置于耳机芯和加速度传感器之间的回波抵消模块。
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