CN109243480B - 用于消防系统消除背景噪音电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于消防广播、消防电话领域，提供了一种用于消防系统消除背景噪音电路及其控制方法，该电路包括：滤波单元，所述滤波单元用于对输入的音频信号进行滤波处理，并输入直流分量；信号放大单元，与所述滤波单元连接，用于将滤波后的音频信号进行放大并输出第一信号；反向单元，与所述信号放大单元连接，用于将所述第一信号进行反向并输出第二信号；积分单元，与所述信号放大单元以及所述反向单元连接，对所述第一信号和所述第二信号进行积分处理得到积分信号；输出单元，与所述积分单元连接，将所述积分信号与预设阈值电压进行比较，根据比较结果输出控制信号以控制音频信号的输出。

Description

用于消防系统消除背景噪音电路及其控制方法

技术领域

本发明属于消防广播、消防电话领域，尤其涉及一种消除背景噪音电路及其控制方法。

背景技术

在出现消防事故时，为了帮助人们及时的了解现场情况，或者帮助管理人员疏散现场的人群，需要通过消防广播系统播放疏散信息以及通过消防电话系统进行现场情况的通知。

由于在使用环境中会存在一定的背景噪音，无论是对于送话方还是受话方，当存在背景噪音是都会对声音的质量产生一定的影响，在电话系统中，背景噪音会使通话质量下降，在广播系统中背景噪音过大会引起自激等现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消防系统消除背景噪音电路，旨在解决传统的技术方案中存在的背景噪音导致通话质量下降、引起自激现象的问题。

一种应用于消防系统消除背景噪音电路，连接于音频输入单元和音频输出单元之间，所述电路包括：

滤波单元，所述滤波单元用于对输入的音频信号进行滤波处理；

信号放大单元，与所述滤波单元连接，用于将滤波后的音频信号进行放大并输出第一信号；

反向单元，与所述信号放大单元连接，用于将所述第一信号进行反向并输出第二信号；

积分单元，与所述信号放大单元以及所述反向单元连接，对所述第一信号和所述第二信号进行积分处理；

输出单元，与所述积分单元连接，将所述积分单元的输出电压与预设阈值电压进行比较，根据比较结果输出控制信号以控制音频信号的输出。

在其中一实施例中，所述滤波单元包括直流滤波模块和直流输入模块，所述直流滤波模块和所述直流输入模块连接，所述直流滤波模块的输入端作为所述滤波单元的输入端，直流输入模块的输出端作为所述滤波单元的输出端，所述直流滤波模块用于滤除音频信号中的直流分量，所述直流输入模块用于输入预设直流分量。

在其中一实施例中，所述预设直流分量为所述信号放大单元供电电压的二分之一。

在其中一实施例中，所述直流输入模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联连接于直流电源和地之间，所述第一电阻和所述第二电阻的公共连接端连接所述直流滤波模块，所述第一电阻和所述第二电阻的公共连接端作为所述直流输入模块的输出端。

在其中一实施例中，所述信号放大单元包括第一放大器、第三电阻、第四电阻和第二电容；所述第一放大器的正向输入端连接所述滤波单元，所述第三电阻与所述第二电容串联连接于所述第一放大器的反相输入端和地之间，所述第四电阻连接于所述第一放大器的反相输入端和所述第一放大器的输出端之间，所述第一放大器的输出端连接所述积分单元。

在其中一实施例中，所述反向单元包括第二放大器、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述第二放大器的反向输入端连接通过所述第五电阻连接所述滤波单元，所述第二放大器的正向输入端通过所述第六电阻连接所述信号放大单元，所述第七电阻连接于所述第二放大器的正向输入端和第二放大器的输出端之间，所述第二放大器的输出端连接所述积分单元。

在其中一实施例中，所述积分单元包括基准电压模块、正向积分模块和反向积分模块；所述正向积分模块用于对所述第一信号积分处理，所述反向积分模块用于对所述第二积分处理，所述基准电压模块用于为所述正向积分模块和所述反向积分模块提供基准电压。

在其中一实施例中，所述积分单元包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻和积分电容；所述第一三极管的基极通过第八电阻连接信号放大单元，所述第一三极管的基极通过第九电阻连接反向单元，所述第一三极管的集电极通过第十电阻连接直流电源，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接所述第一三极管的基极，所述第二三极管的基极连接信号放大单元，所述第二三极管的集电极连接直流电源，所述第二三极管的发射极连接所述积分电容的第一端，所述第三三极管的基极连接反向单元，所述第三三极管的集电极连接直流电源，所述第三三极管的发射极连接所述积分电容的第一端，所述积分电容第二端接地，所述第十一电阻连接于所述积分电容的第一端和地之间。

在其中一实施例中，所述输出单元包括阀值比较模块和光电隔离模块；所述阀值比较模块与所述积分单元连接，所述光电隔离模块与所述阀值比较模块连接，所述阀值比较模块用于比较所述积分单元的输出电压和预设阀值电压，并输出所述控制信号，所述控制信号通过所述光电隔离模块输出。

此外，还提供了一种用于消防系统消除背景噪音电路的控制方法，所述控制方法包括：

将输入的音频信号进行滤波处理；

将滤波后的音频信号进行放大并输出第一信号；

将滤波后的音频信号放大后进行反向并输出第二信号；

对所述第一信号和所述第二信号进行积分处理；

将所述积分单元的输出与设定输出阈值进行比较，根据比较结果输出控制信号以控制音频信号的输出。

上述的用于消防系统消除背景噪音电路，通过对输入的音频信号的滤波和放大，并对放大后的音频信号进行反向，产生相反的第一信号和第二信号，并对第一信号和第二信号进行积分处理，从而实现音频信号的全波整流，消除音频信号中的背景噪音，防止音频信号中背景噪音导致的误动作，以及背景噪音导致通话质量下降、引起自激现象。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的消防系统消除背景噪音电路的结构示意图；

图2为本发明另一实施例提供的消防系统消除背景噪音电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的消防系统消除背景噪音电路的部分示例电路原理图；

图4为本发明实施例提供的消防系统消除背景噪音电路的部分示例电路原理图；

图5为本发明实施例提供的消防系统消除背景噪音电路的控制方法的具体流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示为本发明实施例的消防系统消除背景噪音电路的结构示意图，一种应用于消防系统消除背景噪音电路，该电路包括：滤波单元10、信号放大单元20、反向单元30、积分单元40和输出单元50。

滤波单元10用于对输入的音频信号进行滤波处理，滤波单元10包括直流滤波模块11和直流输入模块12，直流滤波模块11和直流输入模块12连接，直流滤波模块11的输入端作为滤波单元10的输入端，直流输入模块12的输出端作为滤波单元10的输出端，直流滤波模块11用于滤除音频信号中的直流分量，直流输入模块12用于输入预设直流分量。直流输入模块12包括第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2串联连接于直流电源和地之间，第一电阻R1和第二电阻R2的公共连接端连接直流滤波模块11，第一电阻R1和第二电阻R2的公共连接端作为直流输入模块12的输出端。直流滤波模块11采用隔直电容C1，用于滤除音频信号中的直流，避免直流分量过大对后续电路造成影响，防止音频信号在放大过程中失真，同时，直流输入模块12将预设的直流分量增加到滤除直流分量后的音频信号中，避免信号的失真。作为优选的，为了能够在信号放大过程中尽量让信号保持不失真，预设直流分量一般采用信号放大单元20供电电压的二分之一，使得正反向交流电压均可以得到放大，通过第一电阻R1和第二电阻R2将直流电源分压，将此直流分量增加至音频信号的交流信号上。

信号放大单元20与滤波单元10连接，用于将滤波后的音频信号进行放大并输出第一信号；信号放大单元20包括第一放大器U1、第三电阻R3、第四电阻R4和第二电容C2；第一放大器U1的正向输入端连接滤波单元10，第三电阻R3与第二电容C2串联连接于第一放大器U1的反相输入端和地之间，第四电阻R4连接于第一放大器U1的反相输入端和第一放大器U1的输出端之间，第一放大器U1的输出端连接积分单元40，经过信号放大单元20放大后的音频信号分为两路，其中一路作为积分单元40的正向输入端，另一路作为反向单元30的输入端。音频信号一般采用送话器对声音信号进行采集，在消防系统中应用较多的为EM9767咪头，一般通过咪头采集的语音信号的电压在几十毫伏，故需要信号放大单元20对采集的语音信号进行放大，通过第三电阻R3和第四电阻R4选择信号放大单元20的放大倍数，放大后。具体的，为了将音频信号充分放大，第三电阻R3为10K欧姆，第四电阻R4为150K欧姆，放大倍数为15倍，第一放大器U1采用TP358芯片。

反向单元30与滤波单元10连接，用于将滤波放大后的音频信号进行反向并输出第二信号；反向单元30包括第二放大器U2、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；第二放大器U2的反向输入端连接通过第五电阻R5连接滤波单元10，第二放大器U2的正向输入端通过第六电阻R6连接信号放大单元20，第七电阻R7连接于第二放大器U2的正向输入端和第二放大器U2的输出端之间，第二放大器U2的输出端连接积分单元40。第二放大器U2采用反比例放大器，第五电阻R5和第六电阻R6采用相同的电阻进行信号反向，具体为51K欧姆，反向单元30的输出端作为积分单元40的反向输入端。

积分单元40与信号放大单元20以及反向单元30连接，对第一信号和第二信号进行积分处理。积分单元40包括正向积分模块41、反向积分模块42和基准电压模块43；正向积分模块41用于对第一信号积分处理，反向积分模块42用于对第二积分处理，基准电压模块43用于为正向积分模块41和反向积分模块42提供基准电压。具体的，积分单元40包括第一三极管T1、第二三极管T2、第三三极管T3、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11和积分电容C5；第一三极管T1的基极通过第八电阻R8连接信号放大单元20，第一三极管T1的基极通过第九电阻R9连接反向单元30，第一三极管T1的集电极通过第十电阻R10连接直流电源，第一三极管T1的发射极接地，第一三极管T1的集电极连接第一三极管T1的基极，第二三极管T2的基极连接信号放大单元20，第二三极管T2的集电极连接直流电源，第二三极管T2的发射极连接积分电容C5的第一端，第三三极管T3的基极连接反向单元30，第三三极管T3的集电极连接直流电源，第三三极管T3的发射极连接积分电容C5的第一端，积分电容C5第二端接地，第十一电阻R11连接于积分电容C5的第一端和地之间。其中，基准电压模块43包括第一三极管T1、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10，第二三极管T2、第十一电阻R11和积分电容C5构成正向积分模块41，第三三极管T3、第十一电阻R11和积分电容C5构成反向向积分模块42。

第一三极管T1、第二三极管T2和第三三极管T3均采用2SC1623L6，第一三极管T1的集电极与第一三极管T1的基极通过第十电阻R10连接至供电电压，发射级连接至地，第一三极管T1导通，第一三极管T1的基极的电压被稳定在导通压降Vth，再通过第八电阻R8和第九电阻R9将此导通压降的直流分量增加到第一信号与第二信号上，第一信号输入到第二三极管T2，第二信号输入到第三三极管T3，当有语音信号输入时，正半周期信号通过第二三极管T2的发射极为积分电容C5充电，负半周期信号通过第三三极管T3的发射极为积分电容C5充电，这样就实现了交流信号的整流积分。积分电容C5不宜选择容值太大，目的是为了真正的声音信号输入时能够很快的将积分电容C5冲至饱和，防止背景噪音输入时积分电容C5上的充电电流与放电电阻的放电电流达到平衡时候不够驱动后面电路输出。

输出单元50与所述积分单元40连接，将积分信号与预设阈值电压进行比较，根据比较结果输出控制信号以控制音频信号的输出。输出单元50包括阀值比较模块51和光电隔离模块52；阀值比较模块51与积分单元40连接，光电隔离模块52与阀值比较模块51连接，阀值比较模块51用于比较积分单元40的输出电压和预设阀值电压，并输出控制信号，控制信号通过光电隔离模块52输出。

阀值比较模块51包括比较器U3、第十二电阻R12、第十三电阻R13和第三电容C3，比较器U3的反相输入端连接积分单元40的输出端，比较器U3的正相输入端通过第十三电阻R13连接直流电源，比较器U3的正相输入端通过第十二电阻R12接地，比较器U3的电源端连接直流电源，第三电容C3连接于比较器U3的电源端和地之间，比较器U3输出端连接光电隔离模块52。光电隔离模块52采用光电耦合管U4，光电耦合管U4发光器的第一端通过第十四电阻连接直流电源，光电耦合管U4发光器的第二端连接比较器U3的输出端，光电耦合管U4受光器的第一端输入音频信号，光电耦合管U4受光器的第二端作为输出单元50的输出端。阈值比较模块通过第十二电阻R12和第十三电阻R13，对供电的直流电源进行分压得到一个预设阈值电压，预设阈值电压连接到比较器U3的正相输入端，积分电容C5两端的电压连接至比较器U3反相输入端，通过比较器U3比较该预设阀值电压与积分电容C5两端的电压，将比较结果输出。当正常的音频信号输出时，比较器U3输出低，音频信号正常输出，背景噪音输入时，比较器U3输出高，音频信号不输出。作为优选的，第十二电阻R12和第十三电阻R13可以根据使用环境的不同设定不同的阈值电压。

图5为本发明实施例提供的消除背景噪音电路的控制方法的流程图，该控制方法包括以下步骤：

在步骤S110中，将输入的音频信号进行滤波处理；

在步骤S120中，将滤波后的音频信号进行放大并输出第一信号；

在步骤S130中，将第一信号进行反向并输出第二信号；

在步骤S140中，对第一信号和所述第二信号进行积分处理得到积分信号；

在步骤S150中，将积分信号与设定输出阈值进行比较，根据比较结果输出控制信号以控制音频信号的输出。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种应用于消防系统消除背景噪音电路，连接于音频输入单元和音频输出单元之间，其特征在于，所述电路包括：

滤波单元，所述滤波单元用于对输入的音频信号进行滤波处理，并输入直流分量；

信号放大单元，与所述滤波单元连接，用于将滤波后的音频信号进行放大并输出第一信号；

反向单元，与所述信号放大单元连接，用于将所述第一信号进行反向并输出第二信号，所述反向单元包括第二放大器、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述第二放大器的反向输入端连接通过所述第五电阻连接所述滤波单元，所述第二放大器的正向输入端通过所述第六电阻连接所述信号放大单元，所述第七电阻连接于所述第二放大器的正向输入端和第二放大器的输出端之间，所述第二放大器的输出端连接积分单元；

所述积分单元与所述信号放大单元以及所述反向单元连接，对所述第一信号和所述第二信号进行积分处理得到积分信号，所述积分单元包括基准电压模块、正向积分模块和反向积分模块；所述正向积分模块用于对所述第一信号积分处理，所述反向积分模块用于对所述第二信号积分处理，所述基准电压模块用于为所述正向积分模块和所述反向积分模块提供基准电压，所述积分单元还包括第二三极管、第三三极管、第十一电阻和积分电容；所述第二三极管的基极连接信号放大单元，所述第二三极管的集电极连接直流电源，所述第二三极管的发射极连接所述积分电容的第一端，所述第三三极管的基极连接所述反向单元，所述第三三极管的集电极连接直流电源，所述第三三极管的发射极连接所述积分电容的第一端，所述积分电容第二端接地，所述第十一电阻连接于所述积分电容的第一端和地之间，其中，所述第二三极管、所述第十一电阻和所述积分电容构成所述正向积分模块，所述第三三极管、所述第十一电阻和所述积分电容构成所述反向积分模块；

输出单元，与所述积分单元连接，将所述积分信号与预设阈值电压进行比较，根据比较结果输出控制信号以控制音频信号的输出。

2.如权利要求1所述的应用于消防系统消除背景噪音电路，其特征在于，所述滤波单元包括直流滤波模块和直流输入模块，所述直流滤波模块和所述直流输入模块连接，所述直流滤波模块的输入端作为所述滤波单元的输入端，直流输入模块的输出端作为所述滤波单元的输出端，所述直流滤波模块用于滤除音频信号中的直流分量，所述直流输入模块用于输入预设直流分量。

3.如权利要求2所述的应用于消防系统消除背景噪音电路，其特征在于，所述预设直流分量为所述信号放大单元供电电压的二分之一。

4.如权利要求2所述的应用于消防系统消除背景噪音电路，其特征在于，所述直流输入模块包括第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和所述第二电阻串联连接于直流电源和地之间，所述第一电阻和所述第二电阻的公共连接端连接所述直流滤波模块，所述第一电阻和所述第二电阻的公共连接端作为所述直流输入模块的输出端。

5.如权利要求1所述的应用于消防系统消除背景噪音电路，其特征在于，所述信号放大单元包括第一放大器、第三电阻、第四电阻和第二电容；所述第一放大器的正向输入端连接所述滤波单元，所述第三电阻与所述第二电容串联连接于所述第一放大器的反相输入端和地之间，所述第四电阻连接于所述第一放大器的反相输入端和所述第一放大器的输出端之间，所述第一放大器的输出端连接所述积分单元。

6.如权利要求1所述的应用于消防系统消除背景噪音电路，其特征在于，所述基准电压模块包括第一三极管、第八电阻、第九电阻和第十电阻；所述第一三极管的基极通过第八电阻连接信号放大单元，所述第一三极管的基极通过第九电阻连接所述反向单元，所述第一三极管的集电极通过所述第十电阻连接直流电源，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极连接所述第一三极管的基极。

7.如权利要求1所述的应用于消防系统消除背景噪音电路，其特征在于，所述输出单元包括阀值比较模块和光电隔离模块；所述阀值比较模块与所述积分单元连接，所述光电隔离模块与所述阀值比较模块连接，所述阀值比较模块用于比较所述积分信号和预设阀值电压，并输出所述控制信号，所述控制信号通过所述光电隔离模块输出。

8.一种消防系统消除背景噪音电路的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

将输入的音频信号进行滤波处理；

将滤波后的音频信号进行放大并输出第一信号；

利用反向单元将滤波后的音频信号放大后进行反向并输出第二信号；所述反向单元包括第二放大器、第五电阻、第六电阻和第七电阻；所述第二放大器的反向输入端连接通过所述第五电阻连接滤波单元，所述第二放大器的正向输入端通过所述第六电阻连接信号放大单元，所述第七电阻连接于所述第二放大器的正向输入端和第二放大器的输出端之间，所述第二放大器的输出端连接积分单元；

利用积分单元对所述第一信号和所述第二信号进行积分处理得到积分信号，所述积分单元包括基准电压模块、正向积分模块和反向积分模块；所述正向积分模块用于对所述第一信号积分处理，所述反向积分模块用于对所述第二信号积分处理，所述基准电压模块用于为所述正向积分模块和所述反向积分模块提供基准电压；所述积分单元还包括第二三极管、第三三极管、第十一电阻和积分电容；所述第二三极管的基极连接信号放大单元，所述第二三极管的集电极连接直流电源，所述第二三极管的发射极连接所述积分电容的第一端，所述第三三极管的基极连接所述反向单元，所述第三三极管的集电极连接直流电源，所述第三三极管的发射极连接所述积分电容的第一端，所述积分电容第二端接地，所述第十一电阻连接于所述积分电容的第一端和地之间，其中，所述第二三极管、所述第十一电阻和所述积分电容构成所述正向积分模块，所述第三三极管、所述第十一电阻和所述积分电容构成所述反向积分模块；

将所述积分信号与设定输出阈值进行比较，根据比较结果输出控制信号以控制音频信号的输出。

Images