CN104936058A - 声学特征耳塞 - Google Patents

Abstract

本发明涉及声学、电子学领域，特别是涉及一种声学特征耳塞。其特征是：耳塞由至少一个支撑环和一段空心导管连接组成，所述支撑环可以将所述空心导管支撑固定在耳道中，所述空心导管的一头连接耳机，所述空心导管的另一头为耳机声波出口。本发明应用了人耳定位原理和人耳的屏蔽效应实现耳机听音和环境听音的兼容，使配备所述耳塞的耳机可以长期佩戴在耳朵上，有电信号时听取耳机的声音，没有电信号时，不用将耳机摘下能正常听取环境声音，而且不影响正常的听音感觉。

Description

声学特征耳塞

技术领域

本发明涉及声学、电子学领域，特别是涉及一种声学特征耳塞。

背景技术

耳机根据其换能方式分类，主要有动圈方式、动铁方式、静电式和等磁式。从结构上分类，可分为开放式、半开放式和封闭式。从佩带形式上分类则有耳塞式，挂耳式，入耳式和头带式。开放式耳机一般听感自然，佩戴舒适，这里说的舒适是没有闷热感，常见于家用欣赏的HIFI耳机，声音可以泄露出去，反之同样也可以听到外界的声音，耳机对耳朵的压迫感较小。半开放式耳机没有严格的规定，声音可以只进不出或者只出不进，根据使用的需要而做出设计上的调整。封闭式耳机的耳罩采用了全封闭结构，这样可以防止外界的声音进入，对耳朵的压迫感较大，声音定位准确清晰，这种结构的耳机在低频上音染重。入耳式耳塞可以完全隔离外界声音，电声驱动功率小，长时间佩戴有闭塞感。上述耳机佩戴在耳朵上时，如果不通电使用，入耳式耳塞不能听到外界的声音，开放式或半开放式虽然可以听到外界声音，但由于耳机的存在，影响了耳郭对声音的反射和定位，没有自然听音感觉。我们平时生活的一般情况下，环境噪音不是很大，我们可以允许数种不同的音源存在，而却可以主观分辨注意某个音源，或者根据人耳的屏蔽效应，强声遮盖弱声。所以平时生活的一般环境下，我们需要一种能长期佩戴在耳朵上的耳机，有电信号时听取耳机的声音，没有电信号时，不用将耳机摘下能正常听取环境声音，而且不能影响正常的听音感觉。

    本发明是中国专利申请2012100123093“一种声学特征耳塞及耳机”的另一结构形式。

发明内容

本发明的目的是提供一种声学特征耳塞，配备所述耳塞的耳机可以长期佩戴在耳朵上，有电信号时听取耳机的声音，没有电信号时，不用将耳机摘下能正常听取环境声音，而且不影响正常的听音感觉。

本发明采用的技术方案是：

一种声学特征耳塞，其特征是：耳塞由至少一个支撑环和一段空心导管连接组成，所述支撑环可以将所述空心导管支撑固定在耳道中，所述空心导管的一头连接耳机，所述空心导管的另一头为耳机声波出口。

所述的声学特征耳塞，其特征是：包括三个支撑环 ，三个支撑环所在平面夹角为120度。

所述的声学特征耳塞，其特征是：包括四个支撑环 ，四个支撑环所在平面夹角为90度。

所述的声学特征耳塞，其特征是：包括n个支撑环 ，n个支撑环所在平面夹角为360/n度。

所述的声学特征耳塞，其特征是：支撑环为圆弧形或圆弧的一部分。

人耳定位原理：空气传导(简称气导)是正常人耳接受声波的主要传播途径，由此途径传导的声波刺激经外耳、鼓膜和听小骨传入内耳，外界环境声波除了一部分直接进入耳道外还有一部分是通过人耳郭反射进入耳道的，由于耳郭的存在人们才可以分辨来自前方还是后方的声音，理论上，两耳可以定位一个平面的两个声源位置(镜像声源)，即前后各一个，如果没有耳郭，我们闭上眼睛就不能分辨处于同一平面前后的两个镜像声源，同时我们也不能分辨声源的上下位置，由于有了耳郭遮挡与反射，我们不但能分辨声源的前后，还能分辨声源的上下，且耳郭的形状有利于声波能量的聚集，引起较强的鼓膜振动，声音如来自耳郭后方，则可被耳郭遮挡，音感较弱，因此，稍稍转动头的位置，根据这时两耳声音强弱的轻微变化，可以判断音源的位置。耳郭中间舟状的耳甲具有集音功能，它将传至的声波会聚性反射至外耳道口，这种集音作用使进入外耳道口的声波密集，强度增大，一些实验表明，耳甲可使频谱峰压点在5.5kHz的纯音提高10dB的增益，耳郭边缘部亦对较宽频谱范围的声波有1dB～3dB的增益效应。

人耳的屏蔽效应：我们平时生活的一般情况下，环境噪音不是很大，我们可以允许数种不同的音源存在，而却可以主观分辨注意某个音源，或者根据人耳的屏蔽效应，强声遮盖弱声。

本发明应用了人耳定位原理和人耳的屏蔽效应实现耳机听音和环境听音的兼容，使配备所述耳塞的耳机可以长期佩戴在耳朵上，有电信号时听取耳机的声音，没有电信号时，不用将耳机摘下能正常听取环境声音，而且不影响正常的听音感觉。

附图说明

图1为本发明结构图。

图2为图1中A-A剖视图。

图3为一个支撑环的结构。

图4为两个支撑环的结构。

图5为三个支撑环的结构。

图6为支撑环为半圆形的实施方案。

图7为本发明耳塞位于耳道中的示意图。

    图中：101.耳机受话器，102.连接耳机空心导管，103.耳塞空心导管，104.支撑环，105支撑环，106支撑环，301.支撑环（一个支撑环的结构），401. 支撑环（两个支撑环的结构），501. 支撑环（三个支撑环的结构），601. 耳郭，602. 耳道，603. 鼓膜。

具体实施方式  

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1和图2，是4个支撑环的实施例，支撑环和耳塞空心导管相连，支撑环由弹性材料制成，参照图7为本发明耳塞位于耳道中的示意图，可以看出支撑环105、106被耳道602挤压变形，这样耳塞空心导管103由支撑环支撑固定在耳道602中。耳机受话器101发出的耳机声波经由102进入耳塞空心导管103，耳机声波在耳塞空心导管103的出口处作用于鼓膜603。另一方面，环境声波通过耳郭601的反射经由耳道602作用于鼓膜。

声波是一种纵波，即空气的压缩与疏松，即疏密波，一个点声源随距离会发生衰减，一般为：随距离的发散衰减Ad ：Ad ＝20lg(r2/r1) （假设以声源为中心的 球面对称地向各个方向辐射声能）。实际上，在几米的范围内，声压级接近指数衰减，即I=Io*exp(-2ax)（Io为x=0处的声强，a为衰减系数，x为传播距离 ）。单频率声音在导管中传播，声压级L衰减（声压取log）基本是线性的，即 L衰 = a*s，s是距离，a衰减系数。声波传播速度、频率、波长的关系是：v=f*λ（v：传播速度，f：声波频率，λ：声波波长），声波在空气中的传播速度是约340米/秒，人耳能听到的声音频率为20Hz----20000Hz，所以人耳听音波长为：1.7cm到17m之间，人耳最敏感的频率是3000hz-4000hz，耳道为一端由鼓膜封闭的盲性管道，是声波通过气导途径传入内耳的主要通道，根据物理学原则，一端封闭的空气管道可与波长4倍管长的声波产生最大的共振作用，耳道长约2.5cm，其共振频率约为3500Hz，因此，耳道作为一个共鸣器(resonator)，3500Hz左右频率范围的声波进入耳道后，与之形成共振，起到最大的放大声压效能。实验也证明，在耳道口与鼓膜外侧表面分别测量传入耳道的不同频率声波的声压，频率3～5kHz的声波在鼓膜附近比在耳道外要高约10dB，由于鼓膜具有一定的阻尼性，同时又吸收较多的能量，而且耳道上有绒毛，所以耳道的共振曲线（即频率响应曲线）比较宽，不很陡，或者说声学Q值较低，因此，4kHz附近的频率的声压都有所提高。我们取3500hz的声波作为典型声波研究，3500 hz的声波波长约9.7cm，本发明空心导管的尺寸小于波长，忽略声波波动性，采用经典物理学计算，假设空心导管102的截面积是S1，耳道内空心导管103的截面积是S2，S1＞S2，声波是一种纵波，即空气的压缩与疏松，即疏密波，假设在102中被压缩△L1，则空气体积被压缩S1*△L1，这个压缩空气体积传送到103，假设压缩体积不变，在103中压缩量是△L2，则：S1*△L1= S2*△L2，由于S1＞S2，所以△L2＞△L1，即103中的声波振幅大于102中的声波振幅，所以声音得到放大，放大量为20log△L2/△L1（dB）或20logS1/S2（dB）。这种现象我们可以从医用听诊器中得到验证，医用听诊器拾音部分是一个较大的圆盘，通到耳道的是较细的橡胶导管。

由于耳塞空心导管103位于耳道602内，且离鼓膜603很近，是一种近场声源，这样较小功率的电声转换装置即受话器就可以提供足够的声压。

考虑到本发明所涉及到的支撑环的数量可以是1~n均可以实现将耳塞空心导管支撑固定在耳道里，如图3为一个支撑环的结构，图4为两个支撑环的结构（支撑环所在平面夹角180度），图5为三个支撑环的结构（支撑环所在平面夹角120度），这个方案优点是支撑稳定，同时遮盖耳道的截面积也比较小，有利于环境声波的无损进入。

考虑到本发明所涉及到的支撑环的形状可以是任意形状均可以实现将耳塞空心导管支撑固定在耳道里，如图6为支撑环为半圆形的实施方案，这个方案是优选方案。

Claims (5)

1.一种声学特征耳塞，其特征是：耳塞由至少一个支撑环和一段空心导管连接组成，所述支撑环可以将所述空心导管支撑固定在耳道中，所述空心导管的一头连接耳机，所述空心导管的另一头为耳机声波出口。

2.根据权利要求1所述的一种声学特征耳塞，其特征是：包括三个支撑环 ，三个支撑环所在平面夹角为120度。

3.根据权利要求1所述的一种声学特征耳塞，其特征是：包括四个支撑环 ，四个支撑环所在平面夹角为90度。

4.根据权利要求1所述的一种声学特征耳塞，其特征是：包括n个支撑环 ，n个支撑环所在平面夹角为360/n度。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种声学特征耳塞，其特征是：支撑环为圆弧形或圆弧的一部分。