CN105007558A - 一种无线听力改善装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线听力改善装置，包含语音发话方和语音收听方，语音发话方包括发话装置和发话处理组件，语音收听方包括收话处理组件和收话耳机；发话处理组件与收话处理组件采用无线连接；发话处理组件获取发话装置的声源信息，将声源信息转换为数字信号并将所述数字信号以预定的频率发射出去；收话处理组件以无线方式接收发话处理组件发射的数字无线信号，将收到的无线信号进行带宽调整，解调解码，转换为音频信号，并进行放大处理，将经放大处理的音频信号发送给收话耳机端。本发明基于无线技术，分体设计的话筒和音频放大器有效的直接获取讲话者的语音信息，并将语音信号放大到可以弥补听力损失的程度，从本质上达到了听力改善的效果。

Description

一种无线听力改善装置

技术领域

本发明涉及听力改善技术领域，具体涉及一种无线听力改善装置。

背景技术

随着人民生活水平提高，人均寿命明显延长，社会人口结构已步入老龄化阶段，老年人的身心生活愈加受到整个社会层面的关注。很多老年人患有听力障碍，失去了正常和他人沟通的能力，严重的影响了生活质量。长时间处于交往幽闭状态，造成精神状态萎靡，甚至由于沟通不畅的无助状态而表现出狂躁。虽然现代医学技术和高科技技术有了长足的发展，可是目前还没有很好的医学手段和助力工具来明显改善这种状态。

现有的助听器用于听力的辅助系统都是基于话筒和音频放大器处于一体的设计，这种基本框架存在很多限制，也导致了以下固有缺陷：

1.语音拾取话筒的位置和讲话者远距离分离导致有效声源和噪声源在空间上被置于同等地位。因此，在这种情况下，无论用多少所谓降噪措施都不能消除有效声音和噪声被同等放大的事实。用户要么只能听到低质量的有效声源信号，要么听到惊人的大分贝噪声，不胜其烦。大部分用户将所谓助听器弃之不用就是明证。

2.不能解决用户正常收听视听节目的需求：由于患者和听力正常人群对声音强度的感受力差别巨大，所以，很难在同一视听平台下共同享用节目，更不用说感同身受了。

3.体积太大，不能满足某些人群心理自尊的需求。

4.功耗太高，不能满足患者正常频度的使用需求，只能作为临时之需，起不到明显改善患者生活质量的作用。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供了一种无线听力改善装置，基于无线技术，基于老年患者语言沟通对象主要是家人和少数朋友的事实，能够直接改善患者听力，该装置能分别将多个讲话者的语音信息直接获取，转换为数字信号，通过无线数传技术传达信号，并应用信号放大技术将语音信号放大到可以弥补听力损失的程度，从本质上达到了患者听力改善的效果。

本发明技术方案：

1.一种无线听力改善装置，其特征在于，包含语音发话方和语音收听方，所述语音发话方包括发话话筒和/或视听设备以及发话处理组件，所述语音收听方包括收话处理组件和收话耳机；所述发话处理组件与所述收话处理组件之间采用无线连接；所述发话处理组件获取发话话筒和/或视听设备的声源信息，将声源信息转换为数字信号并将所述数字信号以预定的频率发射出去；所述收话处理组件以无线方式接收所述发话处理组件发射的数字无线信号，将收到的数字无线信号进行解调解码，转换为音频信号，并进行信号放大处理，将经放大处理的音频信号发送给所述收话耳机端。

2.所述发话处理组件包括与发话话筒连接的单声道处理组件，所述单声道处理组件包括单声道放大器，音频模数转换器，音频编码器，数据分包处理模块和无线收发器，语音信号经所述单声道放大器传输至所述音频模数转换器，所述音频模数转换器连接所述音频编码器，用于将语音信号进行非线性编码，所述音频编码器用于数据压缩；所述非线性编码和所述数据压缩是一个双向的过程；所述音频编码器连接所述数据分包处理模块，所述数据分包处理模块连接所述无线收发器，分包处理后的语音信号通过无线收发器发射至所述收话处理组件；所述单声道处理组件还包含振荡器时钟发生器和微控制器，所述振荡时钟发生器连接所述微控制器；所述微控制器分别连接所述音频模数转换器，所述音频编码器，所述数据分包处理装置和所述无线收发器；所述振荡时钟发生器外接晶振，所述外接晶振用于驱动振荡时钟发生器。

3.所述发话处理组件包括与视听设备连接的双声道处理组件，所述双声道处理组件包括左声道放大器，右声道放大器，左声道模数转换器，右声道模数转换器，左声道数据压缩模块，右声道数据压缩模块，数据分包处理模块和无线收发器，音频信号进入所述双声道处理组件后分两路传输，一路经所述左声道放大器放大后传输至所述左声道模数转换器，所述左声道模数转换器用于进行非线性编码；所述左声道模数转换器连接所述左声道数据压缩模块，所述非线性编码和所述数据压缩是一个双向的过程；另一路经所述右声道放大器放大后传输至右声道模数转换器，所述非线性编码和所述数据压缩是一个双向的过程；所述左声道数据压缩模块和所述右声道数据压缩模块分别连接所述数据分包处理模块，所述数据分包处理模块连接所述无线收发器，分包处理后的数据通过所述无线收发器发射至所述收话处理组件；所述双声道处理组件还包含振荡器时钟发生器和微控制器，所述振荡时钟发生器连接所述微控制器；所述微控制器分别连接所述左声道模数转换器，右声道模数转换器，左声道数据压缩模块，右声道数据压缩模块，数据分包处理模块和无线收发器；所述振荡时钟发生器外接晶振，所述外接晶振用于驱动振荡时钟发生器。

4.所述收话处理组件包含无线收发器、输入带宽调整模块、左声道数模转换器，右声道数模转换器，音频去加重处理模块，数字音量电位器和耳机功率放大器；所述无线收发器输出端经输入带宽调整模块分别连接所述左声道数模转换器和右声道数模转换器，所述左声道数模转换器和所述右声道数模转换器的分别连接所述音频去加重处理模块，所述音频去加重处理装置连接所述数字音量电位器，所述数字音量电位器连接所述耳机功率放大器，所述耳机功率放大器输出耳机驱动信号，将放大后的音频信号传输至收话耳机端；所述收话处理组件还包含振荡器时钟发生器和微控制器，所述振荡时钟发生器连接所述微控制器；所述微控制器分别连接所述无线收发器，输入带宽调整模块，左声道数模转换器，右声道数模转换器，音频去加重处理模块；所述振荡时钟发生器外接晶振，所述外接晶振用于驱动振荡时钟发生器。

5.所述收话处理组件和发话处理组件的无线收发器均为2.4GHz GFSK无线收发器。

6.所述发话处理组件和收话处理组件还与外接电源相连接。

7.所述收话耳机采用无线充电馈电线圈的无线充电模式。

8.所述无线听力改善装置包括一个语音发话方和一个语音收听方。

9.所述无线听力改善系统包括若干语音发话方和一个语音收听方，每个语音发话方的发话处理组件自身带有ID。

本发明技术效果：

1.清晰度高。本发明提供了基于无线技术，能够直接改善听力的一种无线听力改善系统，该系统分体设计的话筒和音频放大器有效的直接获取讲话者的语音信息，转换为数字信号，通过无线数传技术传达信号，并应用信号放大技术将语音信号放大到可以弥补听力损失的程度，这样的方式来实现听力改善的。实现了听力障碍人群和听力正常人一样的听觉体验，从本质上达到了听力改善的效果。

2.佩戴方便。本发明分体设计话筒和音频放大器，话筒为微型话筒，外形跟一般的饰物无二，听力矫正器可以融入听力障碍者的生活，佩戴起来非常便捷，使患者没有任何心理负担。佩戴随身微型话筒的发话方，可以是个人，也可以是其他语音设备，也可以同时是个人和其他语音设备；发话方可以是多个人，视可用带宽而定。

3.能耗低。本发明能耗低，使用时间长，而且充电便捷。具体来讲，RF发送消耗电流16mA，而RF不发送的情况下，系统消耗电流3mA。根据一般语言对话的规律，发送过程占用的事件片段只有1/4.则平均消耗电流为：3.25mA。用200mAh的充电池可维持工作时间是：60小时。在充电方面，既可以用可充电电池，也可以用动圈话筒自身的线圈实现系统的无线充电的馈电接收线圈，在充电基座上设计环形磁铁，当用户随手将耳机扔在充电盘上时，利用磁力纠正线圈的有效充电位置。

附图说明

图1是本发明一种无线听力改善装置应用场景示意图。

图2是本发明语音发话处理组件双声道结构示意图。

图3是本发明语音发话处理组件单声道结构示意图。

图4是本发明语音收话处理组件结构示意图。

图5是本发明语音收话处理组件中耳机功率放大器局部结构示意图。

具体实施方式

图1是本发明一种无线听力改善装置应用场景示意图。如图1所示，包括发话者(语音发话方)和收听者(语音收听方)，其中发话者可以是若干语音发话方，包括视听设备，本发明所述无线听力改善装置默认设定语音发话方只发送不接收，语音收听方只接收不发送。这样设定的优点在于既满足了需求又不会浪费系统资源和有限的无线传送带宽资源。本发明主要应用于听力障碍人群，下面以老年听力障碍者为例(但不限于老年人群体)说明该技术的应用场景：对老年人而言，活动的范围比较有限，主要集中在家庭、购物超市、公共休闲场所，经常接触的人群按照沟通频次的多寡依次为老伴、子女、老友，娱乐视听方面包括收音机，电视。本发明设计了成对和群发单收的交流模式。所谓成对收听，是指发话方和听者之间一对一的交流，所谓群发单收是指多个发话方同时和一个听者交流。本发明通过对获取的语音信息进行数字处理，然后对处理后的数据进行放大，使得患者听到的声音音量足够大、足够清晰，达到了其改善听力的目的。患者所佩戴的接收装置本身具备体积小、功耗低等优点，使用起来非常方便。

本发明在收听模式的设定方面，可以让收听方根据发声方的性质和声源的数量自动调整各通道的带宽分配。在仅仅是语言沟通时，此时的音频带宽可以非常低(低至5KHz)，那么即使在总带宽不是很高(比如20KHz时)时，也可容纳多人同时讲话(最多可以同时接收4人讲话)。本发明设计构造了集成化的声源获取微型模块，可将通过模块采集到的语音和音乐数字信号无线发送到收听模块。该模块分为用于取得语音信号的单声道语音模块和取得电视、电脑立体声音乐及语音的模块。在用于单声道语音沟通的模块音频带宽可选3-5KHz，因此在无线传送双声道音频总带宽资源为20KHz时，可以同时接听到4-5人讲话；在收看电视或电脑多媒体信号时，双声道音乐带宽可达到到15KHz，此时还可以接受一人的讲话信息。当更多人的语音信号加入，系统则自动减少电视或电脑一方的带宽，降低音频质量，腾出带宽用于语音收听。本发明的一种无线听力改善装置，包含语音发话方和语音收听方，语音发话方包括发话话筒和/或视听设备以及发话处理组件，语音收听方包括收话处理组件和收话耳机；发话处理组件与收话处理组件之间采用无线连接，发话处理组件与收话处理组件之间音频信号传送采用无线数字传送方式；发话处理组件获取发话话筒和/或视听设备的声源信息，将声源信息转换为数字信号并将所述数字信号以预定的频率发射出去；所述收话处理组件以无线方式接收所述发话处理组件发射的数字无线信号，将收到的数字无线信号进行解调解码，转换为音频信号，并进行信号放大处理，将经放大处理的音频信号发送给所述收话耳机端。所述声源信息指发话话筒的语音信号或视听设备的音频信号。

图2是本发明语音发话处理组件双声道结构示意图。

发话处理组件包括与视听设备连接的双声道处理组件，双声道处理组件包括左声道放大器，右声道放大器，左声道模数转换器，右声道模数转换器，左声道数据压缩装置，右声道数据压缩装置，数据分包处理装置和无线收发器，音频信号进入双声道处理组件后分两路传输，一路经左声道放大器放大后传输至左声道模数转换器，左声道模数转换器用于进行非线性编码；左声道模数转换器连接左声道数据压缩装置，非线性编码和数据压缩是一个双向的过程；另一路经右声道放大器放大后传输至右声道模数转换器，非线性编码和数据压缩是一个双向的过程；压缩后的数据做数据分包处理，左声道数据压缩装置和右声道数据压缩装置分别连接数据分包处理装置，压缩后的数据做数据分包处理，数据分包处理装置连接无线收发器，分包处理后的数据通过无线收发器发射至收话处理组件；双声道处理组件还包含振荡器时钟发生器和微控制器，振荡时钟发生器连接微控制器，用于为微控制器提供工作时钟；微控制器分别连接左声道模数转换器，右声道模数转换器，左声道数据压缩装置，右声道数据压缩装置，数据分包处理装置和无线收发器，微控制器用于控制发话处理组件将音频信号进行非线性编码(A/D)、数据压缩、数据分包处理和RF数据发送；振荡时钟发生器外接晶振，外接晶振用于驱动振荡时钟发生器。声源设备或发话方的语音通过话筒输入系统，经过放大器分别输入到左右声道，分别进行非线性编码(A/D)后送入下一级分别进行左右声道的数据压缩，非线性编码和数据压缩是一个双向的过程，所以此处用双向箭头来标示，压缩后的数据会送入下一级做数据分包处理，处理好的数据会通过2.4GHz的GFSK无线收发器发射给语音收听方。整个语音发话方会外接晶振作为振荡时钟发射器的驱动，振荡时钟发射器为微控制器提供工作时钟，S组件是通过微控制器来控制非线性编码(A/D)、数据压缩、数据分包处理和RF数据发送的。语音发话方需接入外接电源。

图3是本发明语音发话处理组件单声道结构示意图。声源信息指语音信号或音频信号。发话处理组件包括与发话话筒连接的单声道处理组件，单声道处理组件包括单声道放大器，音频模数转换器，音频编码器，数据分包处理装置和无线收发器，语音信号经单声道放大器传输至音频模数转换器，音频模数转换器连接音频编码器，用于将语音信号进行非线性编码，音频编码器用于数据压缩；非线性编码和数据压缩是一个双向的过程；音频编码器连接数据分包处理装置，压缩后的数据做数据分包处理，数据分包处理装置连接无线收发器，然后通过GFSK无线收发器发射至收话处理组件；单声道处理组件还包含振荡器时钟发生器和微控制器，振荡时钟发生器连接微控制器，用于为微控制器提供工作时钟；微控制器分别连接音频模数转换器，音频编码器，数据分包处理装置和无线收发器，用于控制单声道处理组件将语音信号进行非线性编码(A/D)、数据压缩、数据分包处理和RF数据发送；振荡时钟发生器外接晶振，外接晶振用于驱动振荡时钟发生器。对于单声道结构的语音发话方，声源设备或发话方的语音通过话筒输入系统，经过放大器分别输入到单声道，进行非线性编码(A/D)后送入下一级进行数据压缩，非线性编码和数据压缩是一个双向的过程，所以此处用双向箭头来标示，压缩后的数据会送入下一级做数据分包处理，处理好的数据会通过2.4GHz的GFSK无线收发器发射给语音收听方。语音发话方会外接晶振作为振荡时钟发生器的驱动，振荡时钟发生器为微控制器提供工作时钟，语音发话方是通过微控制器来控制非线性编码(A/D)、数据压缩、数据分包处理和RF数据发送的。语音发话方需接入外接电源。本发明能耗低，使用时间长，而且充电便捷。具体来讲，RF发送消耗电流16mA，而RF不发送的情况下，系统消耗电流3mA。根据一般语言对话的规律，发送过程占用的事件片段只有1/4.则平均消耗电流为：3.25mA。用200mAh的充电池可维持工作时间是：60小时。在充电方面，既可以用可充电电池，也可以用动圈话筒自身的线圈实现系统的无线充电的馈电接收线圈，在充电基座上设计环形磁铁，当用户随手将耳机扔在充电盘上时，利用磁力纠正线圈的有效充电位置。

图4是本发明语音收话处理组件结构示意图。

收话处理组件包含无线收发器，输入带宽调整模块，左声道数模转换器，右声道数模转换器，音频去加重处理装置，数字音量电位器和耳机功率放大器；无线收发器输出端经输入带宽调整模块分别连接左声道数模转换器和右声道数模转换器，左声道数模转换器的输出端和右声道数模转换器的输出端分别连接音频去加重处理装置，无线收发器用于接收发话处理组件无线发射过来的音频信号，音频信号一路传输至左声道数模转换器，进行左声道的非线性解码，解码后的音频送往下一级进行音频去加重处理；另一路传输至右声道数模转换器，进行右声道的非线性解码，解码后的音频送往下一级进行音频去加重处理；去加重处理后的音频传输至数字音量电位器的输入端，数字音量电位器用于用户调节音频音量的大小，其输出端输出的音频信号经过收话耳机的耳机功率放大器放大，耳机功率放大器输出耳机驱动信号，将放大后的传输至收话耳机端；收话处理组件还包含振荡器时钟发生器和32位微控制器，振荡时钟发生器连接微控制器，用于为微控制器提供工作时钟；微控制器分别连接无线收发器，输入带宽调整模块，左声道数模转换器，右声道数模转换器，音频去加重处理装置，微控制器用于控制无线收发器收发音频信号，控制收话处理组件将音频信息进行非线性解码、音频去加重处理；振荡时钟发生器外接晶振，外接晶振用于驱动振荡时钟发生器。如图4所示，当语音发话方的数据通过2.4GHz的RF数据发送，语音收听方会通过2.4GHz的无线收发器接收数据，送往下一级分别进行左右声道的非线性解码(D/A)，解码后的音频送往下一级进行音频去加重处理，处理后的音频会经过一个数字音量电位器用于用户调节音频音量的大小，数字音量电位器输出的信号会经过耳机功率放大器，然后输出耳机驱动信号输入到听着的耳机端。语音收听方使用的是32位微控制器来控制无线收发器、非线性解码器、音频去加重处理器，其中微控制器和无线收发器、非线性解码器之间是双向通讯的，所以此处用双箭头表示，32位微控制器的时钟来自于振荡时钟发生器，振荡时钟发生器为外接的晶振。语音收听方需接入外接电源。

图5是本发明语音收听-处理组件耳机功率放大器局部结构示意图。图5标注的电路连接部分是双声道音频DA及耳机音频功率放大器，包含了音频的处理结构和功率放大的部分。图5中的器件结构不具有唯一性，仅仅是本发明做为听力改善装置中运用到的其中一种结构，包括开关复位电路、同步电路、串联音频数据接口、系统控制电路、超取样数字滤波器、脉冲宽度调制器、音频信号放大电路。其中开关复位电路和同步电路由一个或非门实现，其输出与脉冲宽度调制器连接；串联音频数据接口通过超取样数字滤波器与脉冲宽度调制器连接；系统控制电路主要控制整个结构的工作属性；脉冲宽度调制器将调制后的音频信号输入到音频信号放大电路；最终经放大过后的音频信号通过耳机输出到听者耳朵。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换，总之，一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改变，其均应涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。

Claims (9)

1.一种无线听力改善装置，其特征在于，包含语音发话方和语音收听方，所述语音发话方包括发话话筒和/或视听设备以及发话处理组件，所述语音收听方包括收话处理组件和收话耳机；所述发话处理组件与所述收话处理组件之间采用无线连接；所述发话处理组件获取发话话筒和/或视听设备的声源信息，将声源信息转换为数字信号并将所述数字信号以预定的频率发射出去；所述收话处理组件以无线方式接收所述发话处理组件发射的数字无线信号，将收到的数字无线信号进行解调解码，转换为音频信号，并进行信号放大处理，将经放大处理的音频信号发送给所述收话耳机端。

2.根据权利要求1所述的一种无线听力改善装置，其特征在于，所述发话处理组件包括与发话话筒连接的单声道处理组件，所述单声道处理组件包括单声道放大器，音频模数转换器，音频编码器，数据分包处理模块和无线收发器，语音信号经所述单声道放大器传输至所述音频模数转换器，所述音频模数转换器连接所述音频编码器，用于将语音信号进行非线性编码，所述音频编码器用于数据压缩；所述非线性编码和所述数据压缩是一个双向的过程；所述音频编码器连接所述数据分包处理模块，所述数据分包处理模块连接所述无线收发器，分包处理后的语音信号通过无线收发器发射至所述收话处理组件；所述单声道处理组件还包含振荡器时钟发生器和微控制器，所述振荡时钟发生器连接所述微控制器；所述微控制器分别连接所述音频模数转换器，所述音频编码器，所述数据分包处理装置和所述无线收发器；所述振荡时钟发生器外接晶振，所述外接晶振用于驱动振荡时钟发生器。

3.根据权利要求1所述的一种无线听力改善装置，其特征在于，所述发话处理组件包括与视听设备连接的双声道处理组件，所述双声道处理组件包括左声道放大器，右声道放大器，左声道模数转换器，右声道模数转换器，左声道数据压缩装置，右声道数据压缩装置，数据分包处理装置和无线收发器，音频信号进入所述双声道处理组件后分两路传输，一路经所述左声道放大器放大后传输至所述左声道模数转换器，所述左声道模数转换器用于进行非线性编码；所述左声道模数转换器连接所述左声道数据压缩装置，所述非线性编码和所述数据压缩是一个双向的过程；另一路经所述右声道放大器放大后传输至右声道模数转换器，所述非线性编码和所述数据压缩是一个双向的过程；所述左声道数据压缩装置和所述右声道数据压缩装置分别连接所述数据分包处理装置，所述数据分包处理装置连接所述无线收发器，分包处理后的数据通过所述无线收发器发射至所述收话处理组件；所述双声道处理组件还包含振荡器时钟发生器和微控制器，所述振荡时钟发生器连接所述微控制器；所述微控制器分别连接所述左声道模数转换器，右声道模数转换器，左声道数据压缩装置，右声道数据压缩装置，数据分包处理装置和无线收发器；所述振荡时钟发生器外接晶振，所述外接晶振用于驱动振荡时钟发生器。

4.根据权利要求1所述的一种无线听力改善装置，其特征在于，所述收话处理组件包含无线收发器，输入带宽调整模块，左声道数模转换器，右声道数模转换器，音频去加重处理装置，数字音量电位器和耳机功率放大器；所述无线收发器输出端经输入带宽调整模块分别连接所述左声道数模转换器和右声道数模转换器，所述左声道数模转换器和所述右声道数模转换器的分别连接所述音频去加重处理装置，所述音频去加重处理装置连接所述数字音量电位器，所述数字音量电位器连接所述耳机功率放大器，所述耳机功率放大器输出耳机驱动信号，将放大后的音频信号传输至收话耳机端；所述收话处理组件还包含振荡器时钟发生器和微控制器，所述振荡时钟发生器连接所述微控制器；所述微控制器分别连接所述无线收发器，输入带宽调整模块，左声道数模转换器，右声道数模转换器，音频去加重处理装置；所述振荡时钟发生器外接晶振，所述外接晶振用于驱动振荡时钟发生器。

5.根据权利要求2和3所述的一种无线听力改善装置，其特征在于，所述收话处理组件和发话处理组件的无线收发器均为2.4GHz GFSK无线收发器。

6.根据权利要求2和3和4所述的一种无线听力改善装置，其特征在于，所述发话处理组件和收话处理组件还与外接电源相连接。

7.根据权利要求4所述的一种无线听力改善装置，其特征在于，所述收话耳机采用无线充电馈电线圈的无线充电模式。

8.根据权利要求1所述的一种无线听力改善装置，其特征在于，所述无线听力改善装置包括一个语音发话方和一个语音收听方。

9.根据权利要求1所述的一种无线听力改善装置，其特征在于，所述无线听力改善系统包括若干语音发话方和一个语音收听方，每个语音发话方的发话处理组件自身带有ID。