CN103338422A

CN103338422A - 一种选择性消噪装置及其消噪方法

Info

Publication number: CN103338422A
Application number: CN2013101950914A
Authority: CN
Inventors: 刘晓; 徐向民; 范伟龙
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2013-10-02

Abstract

本发明公开了一种选择性消噪装置，包括：外壳7和有源机芯10，所述有源机芯内置有电池8和数字信号处理芯片9。本发明还公开了一种应用于选择性消噪装置的消噪方法，包括以下步骤:步骤1、由麦克风信号采集传感器1采集信息，转化为数字信号后传至有源机芯10上；步骤2、调节档位选择旋钮6和模式选择旋钮4；步骤3、有源机芯10确定选择的模式和阈值区间，并对接收到的数字信号进行处理，将处理后的数字信号传至扬声器11；步骤4、扬声器11接收到数字信号并转换成模拟信号，将模拟信号传至人的内耳处。具有美观，轻便，操作简单和信号不失真等优点。

Description

一种选择性消噪装置及其消噪方法

技术领域

本发明涉及一种噪声消除技术，特别涉及一种选择性消噪装置及其消噪方法。

背景技术

噪声的振幅和频率杂乱，断续且统计上无规则。噪声对人体最直接的伤害就是听力损伤，包括暂时性听觉位移和噪声聋。在一般情况下，减少噪声伤害的方法是佩戴防噪音耳塞。一般的防噪音耳塞由硅胶或是低压泡沫材质，高弹性聚酯材料组成，插入耳道后与外耳道紧密接，隔绝声音进入耳鼓，达到隔音目的。隔音效果在20-40分贝之间。但是佩戴防噪声耳塞，虽然能达到降低噪声的效果，但却降低了所有声音信号的幅度值，也没有完全杜绝声音信息，把有用声信号也一起降低了，消噪了所有声音信号，无法有效提取有用声信号人们在减弱的声音信号中很难得到有用信息。所以，一种具有选择性噪声消除功能，能解决人们在背景噪声环境下获取有用声音信号的装置就显得尤其重要。这也是本领域技术人员要解决的问题之一。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种选择性消噪装置，该装置能克服普通耳塞仅能消噪所有声音信号，无法有效提取有用声信号的不足的缺点。

本发明的另一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种实现选择性消噪装置的消噪方法，该方法能根据人们的选择，有选择性的通过或者是滤除某一特定频段噪声。

本发明的首要目的通过下述技术方案实现：一种选择性消噪装置，包括低压泡沫高弹性聚酯材料柔软外壳，可调范围带数字信号处理芯片的有源机芯。

优选的，所述有源机芯包括麦克风信号采集传感器，扬声器，内置电池和内置数字信号处理芯片。

优选的，所述外壳是具有通孔的内凹结构，有源机芯是顶端具有球状体的杆状外凸结构，将杆状外凸结构贯穿并嵌套入外壳的通孔，使外壳和有源机芯固定连接。。

优选的，所述有源机芯应包含模式选择旋钮与档位选择旋钮。

优选的，所述选择旋钮由保留阈值信号旋钮，消除阈值信号旋钮，调节信号幅值三个模式选择旋钮组成：所述的保留阈值信号旋钮是仅保留阈值信号，滤除其余信号；所述的消除阈值信号旋钮是仅消除阈值信号，保留其他信号；所述的调节信号幅值旋钮是调节信号声音大小。

优选的，所述的档位选择旋钮由1000赫兹/格，50赫兹/格，2.5赫兹/格组成，用于调节阈值区间大小。

本发明的另一目的通过下述技术方案实现：一种应用于选择性消噪装置的消噪方法，包括以下步骤:

步骤1、由麦克风信号采集传感器采集信息，转化为数字信号后传至有源机芯上；

步骤2、手动调节档位选择旋钮和模式选择旋钮；

步骤3、有源机芯确定选择的模式和阈值区间，进行相应处理，并将处理后的数字信号传至扬声器；

步骤4、扬声器接收到数字信号转换成模拟信号并传至人内耳处。

本发明的工作原理：通过对预处理后的语音信号的加窗处理,滤除某一频段的信号或者保留某一频段的信号，预处理包括语音信号的数字化处理以及将语音信号由时域转换到频域；所述加窗处理是信号和窗函数的频域表达式相乘，时域表达式求卷积，期间可能需要变换，使得信号能顺利通过系统。

本发明相对现有技术具有如下优点与效果：

（1）能指定频率对环境噪声进行消除，可以有选择的接受某一频段的声音信息或者是滤除某一频段的信息；

（2）能使得噪声信息的最小化，从而根本上杜绝噪声；

（3）在不影响人们的日常交流使用的情况下，能更好的保护听觉健康；

（4）本发明制作成本底，美观，轻便，操作简单，易于普及；

（5）本发明带有新型的模式选择和档位选择旋钮；

（6）为语音通信，辅助听力，语音识别，声纹认证等提供相关技术支持；

（7）不会引起啸叫或振荡，保证电路的稳定性，减少消噪对信号的影响，使信号不失真。

附图说明

图1是本发明选择性噪声消除耳塞装置的结构示意图。

图2是本发明选择性噪声消除耳塞装置的消噪方法的消噪流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，为本发明的选择性噪声消除装置，其中，1为麦克风采集传感器，2为保留阈值信号旋钮，3为消除阈值信号旋钮，4为模式选择旋钮，5为调节信号幅值旋钮，6为档位选择旋钮，7为低压泡沫高弹性聚酯材料软外壳，8为电池，9为数字信号处理芯片，10为有源机芯，11为扬声器，本发明的选择性噪声消除装置包含低压泡沫高弹性聚酯材料柔软外壳7，可调范围带数字信号处理芯片9的有源机芯10。所述的外壳为低压泡沫高弹性聚酯材料柔软外壳，也可以为具有慢回弹特性的聚氯乙烯泡沫塑料或者是硅胶。

上述的选择性噪声消除耳塞装置还包括麦克风传感器，内置有电池8、数字处理芯片9和扬声器11，从而达到了更好的信号滤除与语音识别效果。

本发明的选择性噪声消除装置还包括模式选择旋钮4与档位选择旋钮6。

所述的模式选择旋钮通过调节不同的模式，对信号进行通过，滤除，放大的操作，使最后输出信号能达到人们预想目的。

上述的档位选择旋钮通过预设定的处理信号阈值，对所期望的信号区间进行处理，从而输出至扬声器。

DSP芯片通过有源机芯和旋钮连接，DSP芯片根据有源机芯的状态来对信号进行不同的处理，而旋钮是通过旋动来调节有源机芯的状态。

低压泡沫高弹性聚酯材料软外壳7使得选择性噪声消除装置能固定于用户的耳部，麦克风采集传感器1采集周围环境中的声音信息，通过有源机芯10传至数字信号处理芯片9上面，在选择性噪声消除装置上有旋钮2、旋钮3、旋钮4、旋钮5和旋钮6这五个旋钮，这五个旋钮都是固定于有源机芯10上，各个旋钮可以通过旋转调节有源机芯10的状态来控制数字信号处理芯片9，以实现对信号的不同处理。其中，旋钮2控制保留阈值信号模式，旋钮3控制消除阈值信号模式，旋钮5控制调节信号幅值模式，旋钮4具有三档选择，分别对应于旋钮2、旋钮3和旋钮5所控制的模式,表示其对应的模式调节有效，旋钮6可控制旋钮2、旋钮3和旋钮5旋钮的调节范围，用户可根据实际情况选择高精度或低精度的调节，电池8为数字信号处理芯片9提供电源，使数字信号处理芯片正常工作，数字信号处理芯片9根据有源机芯10的状态来实现对语音信号的不同处理，并通过扬声器11将处理后的信号转化为声音并传达到人耳处。

如图2所示，一种实现选择性消噪装置的消噪方法，包括下述步骤：

步骤一、由麦克风信号采集传感器采集信息，并传至有源机芯10上；

步骤二、手动调节档位选择旋钮6和模式选择旋钮4；

步骤三、有源机芯10确定选择的模式和阈值区间，进行相应处理，并将处理信号传至扬声器11；

步骤四、扬声器11将接收到电信号装换成声信号并传至人内耳处。

本发明的实现选择性消噪装置的消噪方法具有两个方面：1、对信号的处理以及模式功能的实现是集成在DSP芯片,即数字信号处理芯片上的；2、在进行快速傅里叶变化之前先对麦克风采集到的语音信号进行数字化处理（即量化和编码）。

有源机芯10接收由麦克风信号采集传感器1采集后的信息，首先进行快速傅立叶变换，将采集的声音信号从时域变换到频域，并将信号限定在频率为0HZ至20000HZ，幅值为0Db至120Db的范围内，为了与人们日常生活中接受到的声音频率与强度相符，更好保护听力。然后通过对预先设定的选择模式和选择档位对信号进行处理。

如果是保留模式，则让变换后的信号通过FIR带通滤波器（进行加窗处理），频率区间为阈值频段，然后将频域信号逆变换至时域信号，最终将所处理的信号传至扬声器经放大输出。

如果是消除模式，则让变换后的信号通过FIR带阻滤波器滤波处理，频率区间为阈值频段（即噪声频率），将频域信号逆变换至时域信号，最终将所处理的信号传至扬声器经放大输出。其中，考虑到经济因素和实际消除效果，采用等波纹的FIR滤波器，既减少FIR滤波器所需的项数（相对于复杂的凯撒窗函数），又不影响滤波效果（波纹幅度已拉平，而且阻带的波动幅度依然满足实际需要）。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种选择性消噪装置，其特征在于，包括：外壳（7）和有源机芯（10），所述有源机芯内置有电池（8）和数字信号处理芯片（9）。

2.根据权利要求1所述的择性消噪装置，其特征在于，所述外壳的材料采用低压泡沫高弹性聚酯材料，所述有源机芯（10）还包括麦克风信号采集传感器（1）和扬声器（11）。

3.根据权利要求1所述的选择性消噪装置，其特征在于，所述外壳是具有通孔的内凹结构，有源机芯是顶端具有球状体的杆状外凸结构，将杆状外凸结构贯穿并嵌套入外壳的通孔，使外壳和有源机芯固定连接。

4.根据权利要求1所述的选择性消噪装置，其特征在于，所述有源机芯包含模式选择旋钮（4）和档位选择旋钮（6）。

5.根据权利要求4所述的选择性消噪装置，其特征在于，所述模式选择旋钮具有保留阈值信号旋钮（2）、消除阈值信号旋钮（3）和调节信号幅值旋钮（5），所述保留阈值信号旋钮（2）用于仅保留阈值信号，所述消除阈值信号旋钮（3）用于仅消除阈值信号，所述的调节信号幅值旋钮（5）用于调节信号声音大小。

6.根据权利要求4所述的选择性消噪装置，其特征在于，所述的档位选择旋钮具有1000赫兹/格、50赫兹/格和2.5赫兹/格这三个档位，所述的档位选择旋钮用于调节阈值区间的大小。

7.一种应用于选择性消噪装置的消噪方法，其特征在于，包括以下步骤:

步骤1、麦克风信号采集传感器（1）采集信息，并转化为数字信号后传至有源机芯（10）上；

步骤2、调节档位选择旋钮(6)和模式选择旋钮(4)；

步骤3、有源机芯(10)确定选择的模式和阈值区间，对接收到的数字信号进行处理，并将处理后的数字信号传至扬声器(11)；

步骤4、扬声器接收到数字信号并转换成模拟信号，将模拟信号传至人的内耳处。