CN105142088A - 一种无低噪助听装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无低噪助听装置及方法，所述助听装置包括耳塞和控制电路；所述耳塞包括采集耳腔内噪声的第二采集模块和扬声器；所述控制电路包括噪声处理模块和放大模块；所述噪声处理模块基于所述耳腔内噪声信号生成反向噪声信号，并将反向噪声信号输出至放大模块；所述放大模块对反向噪声信号进行放大，并输出至扬声器；所述扬声器基于反向噪声信号发出反向噪声，且反向噪声与耳腔内噪声相抵消。本发明提供的助听装置，有效地消除了耳腔内低噪声对用户的影响。

Description

一种无低噪助听装置及方法

技术领域

本发明涉及声学与自动控制领域，尤其涉及一种无低噪助听装置及方法。

背景技术

随着科学技术的发展，助听装置也越来越普及，由于数字助听装置是一种便携式设备，同时它具有很高的实时性，使得数字助听装置成为目前常用的助听装置。但是目前的数字助听装置对异常噪声的抑制能力差，尤其是对低噪没有理想的处理方式。

当周围有汽车喇叭声或者其他异常大的声音时，助听装置使用者会有刺耳的感觉，这是由于部分声音信号会绕过助听装置进入人耳，且该部分声音信号作为低噪声干扰助听装置发出的有效声音信号，使助听装置发出的有效声音信号音质变差，甚至当外界噪声继续变大时，听到的声音变调、失真。

针对上述问题，虽然有人提出了用于理解在噪声中的语音能力丧失的助听装置，但是还没有找到合适的理想的解决方案解决各种噪声尤其是低噪给助听装置用户带来的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的助听装置对异常噪声的抑制能力差，及对低噪无法克服的缺陷，提供一种无低噪助听装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种无低噪助听装置，包括耳塞和控制电路，以及为所述助听装置提供电能的电源；其特征在于，

所述耳塞包括声音采集模块和扬声器，所述声音采集模块包括用于采集耳朵附近外部环境声音的第一采集模块、及用于采集耳腔内噪声信号的第二采集模块；

所述控制电路包括滤波模块、放大模块、及噪声处理模块；

所述滤波模块与所述第一采集模块、及所述放大模块连接，用于滤除所述第一采集模块采集的所述环境声音中的噪声，并将有效声音信号输出至所述放大模块；

所述噪声处理模块与所述第二采集模块、及所述放大模块连接，基于所述耳腔内噪声信号生成反向噪声信号，并将所述反向噪声信号输出至所述放大模块；

所述放大模块对所述有效声音信号和所述反向噪声信号进行放大处理，并输出至所述扬声器；

所述扬声器基于所述有效声音信号发出有效声音，并基于所述反向噪声信号发出反向噪声，且所述反向噪声与所述耳腔内噪声相抵消。

进一步地，所述噪声处理模块包括模拟滤波器和数字滤波器；所述模拟滤波器将所述耳腔内噪声信号放大、低通滤波、和反向之后，输出所述耳腔内噪声信号的反向噪声波形；

所述数字滤波器由自适应数字滤波器与陷波技术结合而成；

所述自适应数字滤波器对所述模拟滤波器输出的反向噪声波形进行离散化精确修正、并自动调整自适应率；

所述自适应数字滤波器结合的陷波技术进一步快速精确地修正所述自适应数字滤波器调整之后的所述反向噪声波形，并基于所述反向噪声波形输出所述反向噪声信号。

进一步地，所述自适应滤波器对所述模拟滤波器输出的噪声波形的频率、相位、频率变化率、及幅值进行自适应修正、调整。

进一步地，所述陷波技术设计陷波算法的中心频率、宽度、及深度为所述反向噪声波形的中心频率、宽度、及深度，并进行精确计算，准确地修正所述反向噪声波形后基于所述反向噪声波形输出反向噪声信号。

进一步地，所述电源设置在所述控制电路上。

进一步地，所述控制电路还包括啸叫抑制模块，所述啸叫抑制模块与所述电源连接，并在所述电源开启和关闭的瞬间，抑制啸叫的产生。

进一步地，所述耳塞为入耳式耳塞，所述控制电路通过所述耳塞悬挂于耳朵上。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种无低噪助听方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：采集耳腔内噪声、及耳腔周围的环境声音；

步骤S2：基于所述步骤S1中所述耳腔内噪声输出所述耳腔内噪声的反向噪声信号，并滤除所述步骤S1中采集的所述环境声音中的噪声，输出有效声音信号；

步骤S3:将所述步骤S2中输出的所述反向噪声信号和所述有效声音信号进行放大处理之后，输出至扬声器；

步骤S4：所述扬声器基于所述有效声音信号发出有效声音，并基于所述反向噪声信号发出反向噪声，且所述反向噪声与耳腔内噪声相抵消。

进一步地，在所述步骤S2中，基于所述步骤S1中所述耳腔内噪声输出所述耳腔内噪声的反向噪声信号，具体为：

模拟滤波器将耳腔内的噪声进行放大、低通滤波、反向之后输出所述耳腔内噪声的反向噪声波形至数字滤波器；

所述数字滤波器精确地修正所述反向噪声波形，并基于所述反向噪声波形输出反向噪声信号。

本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明的助听装置通过一声音采集模块采集耳腔内噪声，并通过模拟滤波器和数字滤波器结合使用，精确快速地生成基于耳腔内噪声的反向噪声信号，并通过放大模块基于该反向噪声信号输出反向噪声，使耳腔内噪声与该反向噪声相抵消，从而消除了周围异常噪声，尤其是消除了助听装置对外部噪声处理余留的进入耳腔内的低噪声对用户造成的影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的无低噪助听装置的总体原理框图；

图2是本发明的无低噪助听方法流程图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图1是本发明的助听装置的总体原理框图，由图1可知，本发明的助听装置包括：耳塞1和控制电路3。

其中，耳塞1包括第一采集模块11、第二采集模块13和扬声器15，在本实施例中，第一采集模块11用于集采耳朵附近外部环境声音，第二采集模块13用于采集耳腔内噪声信号，且第一采集模块11和第二采集模块13均为硅麦。

控制电路3包括滤波模块31、放大模块33、及噪声处理模块35。在本实施例中，滤波模块31为一带通滤波器，其与第一采集模块11及放大模块33连接，用于滤除第一采集模块11采集的环境声音中的噪声，并将有效声音信号输出至放大模块33。

噪声处理模块35与第二采集模块13、及放大模块33连接，基于第二采集模块13采集的耳腔内噪声信号生成反向噪声信号，并将反向噪声信号输出至放大模块33。

放大模块33对有效声音信号和反向噪声信号进行放大处理，并输出到扬声器15。

扬声器15基于有效声音信号发出有效声音，并基于反向噪声信号发出反向噪声。其中反向噪声与耳腔内噪声相抵消，从而使助听装置使用者只听到有效声音。

在本实施例中，噪声处理模块35包括模拟滤波器351和数字滤波器353。其中，模拟滤波器351是一种低通滤波器，该低通滤波器将第二采集模块13采集到的耳腔内噪声信号进行放大、低通滤波和反向之后，基于该反向之后的耳腔内噪声信号输出反向噪声波形。

可以理解地，模拟滤波器351的放大倍数、相位以及截至频率的选取决定了对噪声的还原度，而对噪声的还原度进一步影响降噪的效果尤其是对低噪的消除效果，同时，要求对信号的处理极为快速。

数字滤波器353由自适应数字滤波器与陷波技术结合而成，自适应数字滤波器353能接收模拟滤波器351输出的反向噪声波形，并对该反向噪声波形进行离散化精确修正、并自动调整自适应率。其中，对噪声信号进行离散化的参数包括输入信号的频率、相位、频率变化率和幅值等。

同时，与自适应数字滤波器相结合的陷波技术通过设计陷波算法的中心频率、宽度和深度为反向噪声信号的中心频率、宽度和深度，进一步快速精确地修正自适应数字滤波器调整之后的反向噪声波形，并基于该反向噪声波形输出反向噪声信号。

本发明的助听装置，对耳腔内噪声信号的处理采用模拟滤波器与数字滤波器相结合的方式，采用模拟滤波器进行快速粗放的输出耳腔内噪声信号的反向波形，并将该反向波形通过数字滤波器进行数字离散化，通过自适应精确整形，并加入陷波技术，精确地模拟出噪声信号的反向波形，以求最大限度地抵消噪声。同时克服了模拟滤波器速度快，效果粗，和数字滤波器可以精确控制，但是速度慢，有延时的缺陷。

进一步地，在模拟滤波器基础上的数字滤波器与陷波技术相结合，解决了直接应用数字滤波器速度慢、运算量大的问题，快速收敛降低芯片的功耗。本发明的助听装置，功耗很低，消耗的电流仅为300uA，为目前市场上较好的西门子助听器功耗的三分之一。

在本实施例中，放大模块33是自适应放大电路，该自适应放大电路将滤波模块31滤波后的有效声音信号进行自适应放大，当信号强时，降低运放增益，信号弱时，提高运放增益。

本发明的助听装置的控制电路3还包括啸叫抑制模块37，及设置在控制电路3上的用于给助听装置提供电能的电源(电源图中未示出)。啸叫抑制模块37与电源连接，并在电源开启或关闭的瞬间，抑制啸叫的产生。

本发明的助听装置，佩戴方式为入耳式，采用隔离式设计，控制电路3通过耳塞1悬挂于耳朵上，与耳朵基本无接触，使得电池及整个控制电路不受汗水侵入、腐蚀，延长助听装置的使用寿命。

图2为本发明的无低噪助听方法流程图。由图2可知，本发明的助听方法包括如下步骤：

步骤S1：采集耳腔内噪声、及耳腔周围的环境声音；

步骤S2：基于步骤S1中采集的耳腔内噪声输出所述耳腔内噪声的反向噪声信号，并滤除步骤S1中采集的环境声音中的噪声，输出有效声音信号；

步骤S3：将步骤S2中输出的反向噪声信号和有效声音信号进行放大处理之后，输出至扬声器；

步骤S4：扬声器基于有效声音信号发出有效声音，并基于反向噪声信号发出反向噪声，且反向噪声与耳腔内噪声相抵消。

在步骤S2中，基于步骤S1中耳腔内噪声输出耳腔内噪声的反向噪声信号，具体为：

模拟滤波器将耳腔内的噪声进行放大、低通滤波、反向之后输出粗略的耳腔内噪声的反向噪声波形至数字滤波器，数字滤波器精确地修正反向噪声波形，并基于反向噪声波形输出反向噪声信号。

本发明是通过几个具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换和等同替代。另外，针对特定情形或具体情况，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

Claims (9)

1.一种无低噪助听装置，包括耳塞和控制电路，以及为所述助听装置提供电能的电源；其特征在于，

所述耳塞包括声音采集模块和扬声器，所述声音采集模块包括用于采集耳朵附近外部环境声音的第一采集模块、及用于采集耳腔内噪声信号的第二采集模块；

所述控制电路包括滤波模块、放大模块、及噪声处理模块；

所述滤波模块与所述第一采集模块、及所述放大模块连接，用于滤除所述第一采集模块采集的所述环境声音中的噪声，并将有效声音信号输出至所述放大模块；

所述噪声处理模块与所述第二采集模块、及所述放大模块连接，基于所述耳腔内噪声信号生成反向噪声信号，并将所述反向噪声信号输出至所述放大模块；

所述放大模块对所述有效声音信号和所述反向噪声信号进行放大处理，并输出至所述扬声器；

所述扬声器基于所述有效声音信号发出有效声音，并基于所述反向噪声信号发出反向噪声，且所述反向噪声与所述耳腔内噪声相抵消。

2.根据权利要求1所述的无低噪助听装置，其特征在于，所述噪声处理模块包括模拟滤波器和数字滤波器；所述模拟滤波器将所述耳腔内噪声信号放大、低通滤波、和反向之后，输出所述耳腔内噪声信号的反向噪声波形；

所述数字滤波器由自适应数字滤波器与陷波技术结合而成；

所述自适应数字滤波器对所述反向噪声波形进行离散化精确修正、并自动调整自适应率；

所述自适应数字滤波器结合的陷波技术进一步快速精确地修正所述自适应数字滤波器调整之后的所述反向噪声波形，并基于所述反向噪声波形输出所述反向噪声信号。

3.根据权利要求2所述的无低噪助听装置，其特征在于，所述自适应滤波器对所述模拟滤波器输出的噪声波形的频率、相位、频率变化率、及幅值进行自适应修正、调整。

4.根据权利要求3所述的无低噪助听装置，其特征在于，所述陷波技术设计陷波算法的中心频率、宽度、及深度为所述反向噪声波形的中心频率、宽度、及深度，并进行精确计算，准确地修正所述反向噪声波形后基于所述反向噪声波形输出反向噪声信号。

5.根据权利要求1所述的无低噪助听装置，其特征在于，所述电源设置在所述控制电路上。

6.根据权利要求1所述的无低噪助听装置，其特征在于，所述控制电路还包括啸叫抑制模块，所述啸叫抑制模块与所述电源连接，并在所述电源开启或关闭的瞬间，抑制啸叫的产生。

7.根据权利要求1至6任一所述的无低噪助听装置，其特征在于，所述耳塞为入耳式耳塞，所述控制电路通过所述耳塞悬挂于耳朵上。

8.一种无低噪助听方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤S1：采集耳腔内噪声、及耳腔周围的环境声音；

步骤S2：基于所述步骤S1中所述耳腔内噪声输出所述耳腔内噪声的反向噪声信号，并滤除所述步骤S1中采集的所述环境声音中的噪声，输出有效声音信号；

步骤S3:将所述步骤S2中输出的所述反向噪声信号和所述有效声音信号进行放大处理，并输出至扬声器；

步骤S4：所述扬声器基于所述有效声音信号发出有效声音，并基于所述反向噪声信号发出反向噪声，且所述反向噪声与耳腔内噪声相抵消。

9.根据权利要求6所述的无低噪助听方法，其特征在于，在所述步骤S2中，基于所述步骤S1中所述耳腔内噪声输出所述耳腔内噪声的反向噪声信号，具体为：

模拟滤波器将耳腔内的噪声进行放大、低通滤波、反向之后输出所述耳腔内噪声的反向噪声波形至数字滤波器；

所述数字滤波器精确地修正所述反向噪声波形，并基于所述反向噪声波形输出反向噪声信号。