CN110992922B - 一种航空机务试车环境无线耳机降噪通讯方法及设备 - Google Patents
一种航空机务试车环境无线耳机降噪通讯方法及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110992922B CN110992922B CN201911262606.1A CN201911262606A CN110992922B CN 110992922 B CN110992922 B CN 110992922B CN 201911262606 A CN201911262606 A CN 201911262606A CN 110992922 B CN110992922 B CN 110992922B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pin
- capacitor
- resistor
- chip
- microphone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 6
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 135
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 11
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000006261 foam material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 3
- 230000007306 turnover Effects 0.000 claims description 3
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 235000021438 curry Nutrition 0.000 description 2
- 239000010985 leather Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 101710111653 2-methylisocitrate lyase Proteins 0.000 description 1
- 102100026094 C-type lectin domain family 12 member A Human genes 0.000 description 1
- 101710188619 C-type lectin domain family 12 member A Proteins 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000010183 spectrum analysis Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
- G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/162—Selection of materials
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/0208—Noise filtering
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/0208—Noise filtering
- G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/0208—Noise filtering
- G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
- G10L21/0232—Processing in the frequency domain
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
- H04B1/3827—Portable transceivers
- H04B1/385—Transceivers carried on the body, e.g. in helmets
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
- G10K2210/10—Applications
- G10K2210/108—Communication systems, e.g. where useful sound is kept and noise is cancelled
- G10K2210/1081—Earphones, e.g. for telephones, ear protectors or headsets
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/0208—Noise filtering
- G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
- G10L2021/02161—Number of inputs available containing the signal or the noise to be suppressed
- G10L2021/02165—Two microphones, one receiving mainly the noise signal and the other one mainly the speech signal
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
- G10L21/00—Speech or voice signal processing techniques to produce another audible or non-audible signal, e.g. visual or tactile, in order to modify its quality or its intelligibility
- G10L21/02—Speech enhancement, e.g. noise reduction or echo cancellation
- G10L21/0208—Noise filtering
- G10L21/0216—Noise filtering characterised by the method used for estimating noise
- G10L2021/02161—Number of inputs available containing the signal or the noise to be suppressed
- G10L2021/02166—Microphone arrays; Beamforming
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
- H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
- H04B1/3827—Portable transceivers
- H04B1/385—Transceivers carried on the body, e.g. in helmets
- H04B2001/3866—Transceivers carried on the body, e.g. in helmets carried on the head
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computational Linguistics (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Circuit For Audible Band Transducer (AREA)
Abstract
本发明公开了一种航空机务试车用降噪通信设备，包括弹性头带、耳机和电路板，其中：弹性头带两端各连接有一个耳机，耳机内部安装有隔音材料和电路板，隔音材料紧贴耳机的内壳，电路板上布设有实现数字语音增强通话和反馈式主动降噪的硬件电路。通过本发明能够有效抑制航空机务试车环境下无线耳机通讯中的环境噪声，避免噪声损害，提升了工作环境质量，同时实现强噪音环境下较清晰的通话。
Description
技术领域
本申请涉及耳机技术领域，更具体地说，涉及一种航空机务试车环境无线耳机降噪通讯方法及设备。
背景技术
飞机机务人员的工作环境中充斥着强大的飞机发动机噪音，如果缺乏有效的噪音过滤设备，其听力和心脏等器官会受到不同程度的损伤，此外，强烈的噪声干扰，使机务人员在工作过程中几乎无法通过语音进行交流，相互之间的配合只能通过打手势进行，影响了工作效率的提高。因此，机务人员迫切需要一种能够有效消除噪声损害和能进行语音交流的通讯降噪设备。
为此，本发明提供了一种航空机务试车环境无线耳机降噪通讯方法及设备，能够很好的解决上述问题。
发明内容
为实现本发明之目的，采用以下技术方案予以实现：
一种航空机务试车用降噪通信设备，包括弹性头带、耳机和电路板，其中：弹性头带两端各连接有一个耳机，耳机内部安装有隔音材料和电路板，隔音材料紧贴耳机的内壳，电路板上布设有实现数字语音增强通话和反馈式主动降噪的硬件电路。
所述的降噪通讯设备，其中：在耳机与耳朵接触的部位设计有耳垫，一个耳机下部还连接有可翻折的麦克风调节装置，麦克风调节装置与麦克风旋转连杆连接。
所述的降噪通讯设备，其中：耳机外壳为椭球形，且上部凸出较少而下部凸出较多。
所述的降噪通讯设备，其中：两个耳垫分别设置在两个耳机的内侧，两个耳垫相对设置，耳垫内部填充有液态咖喱，外面由皮革覆盖。
所述的降噪通讯设备，其中：还包括隔音材料，隔音材料紧贴耳机的内壳设置，材料为聚酯泡沫材料。
所述的降噪通讯设备，其中：电路板上设有远场噪音抑制电路、反馈式主动降噪电路；语音增强电路和无线通讯电路。
所述的降噪通讯设备，其中远场噪音抑制电路用于处理麦克风旋转连杆上的麦克风接收到的语音信号，该电路包括LMV1091芯片，该芯片的A1引脚分别接电阻R1、R2的第一端、电阻R2第二端与第一麦克风MK1的第一输出端连接、电阻R1的第二端与第二麦克风MK2的第一输出端连接，第一麦克风MK1的第二输出端与电阻R4的第一端连接、第二麦克风MK2的第二输出端与电阻R3的第一端连接，电阻R4、R3的第二端接地；第一麦克风MK1的第一端和第二端分别通过电容C2、C4与A4、A5引脚连接；第二麦克风MK2的第一端和第二端分别通过电容C7、C8与A2、A3引脚连接；C5引脚通过0.1uF的电容Crl接地；引脚B3、B4、C2、D3接地；引脚C4、D4、D2接3伏电压源；引脚B1、B2、B5、D1、C1接地；引脚D5、E5接3伏电压源；引脚B5、D5之间通过电容C9连接；引脚E1接电容C1第一端，引脚E4接电容C5的第一端，引脚E2和电容C1第二端接电容C3的第一端，引脚E3和电容C5的第二端接电容C6的第一端，电容C3第二端接机输出端子第一端，电容C6的第二端接耳机输出端子第二端。
所述的降噪通讯设备，其中反馈式主动降噪电路包括AS3502芯片，AS3502芯片的第1引脚连接电容C7、电阻R4、电阻R5、电阻R6的第一端，电容C7第二端分别与电阻R3第一端、第32引脚以及电阻R4第二端连接，电阻R5、电阻R6第二端分别与第2、第3引脚连接。第4引脚接地，第5、6引脚连接到无线模块接收到的无线语音输入，第7引脚连接到可调电阻R7的调节端，第8引脚连接到耳机的开关S1的第一端，可调电阻R7的第一端接音量调节参考稳定电压，可调电阻R7的第二端接地，开关S1的第二端接地，第9引脚连接到电容C9的第一端，电容C9的第二端连接到第一噪音采集麦克的第一端和电阻R13的第一端，第一噪音采集麦克风的第二端接地，电阻R13的第二端连接电阻R11的第一端和电阻R14的第一端，电阻R11的第二端连接芯片引脚11，电阻R14的第二端连接第二噪音采集麦克风的第一端和电容C11的第一端，第二噪音采集麦克风的第二端接地，电容C11的第二端接芯片第12引脚。芯片第13引脚连接电阻R15的第一端，电阻R15第二端连接电阻R12第一端、电阻R16第一端和电容C14的第一端以及芯片第15引脚，第14引脚连接到电阻R12第二端，电阻R16第二端、电容C14第二端连接芯片第16引脚以及电阻R8第一端，电阻R8第二端连接电阻R9第一端、电容C10第一端和电容C12第一端，电容C12第二端和电容C13第一端接地，电容C13第二端接电容C10第二端、芯片第17引脚以及电阻R10第一端，电阻R10第二端接电阻R9第二端以及电容C8第一端，电容C8第二端接芯片第18引脚。芯片的第19、21、27引脚接地，第20引脚接第二喇叭LS2的第一端，第二喇叭LS2的第二端和第一喇叭LS1的第一端接地，第一喇叭LS1的第二端接芯片第22引脚，第23、24引脚接3伏电源。芯片第26引脚接电容C6第一端，电容C6第二端接第28引脚。第29引脚连接到电容C3第一端，电容C3第二端接地。第30引脚接电容C4第一端，电容C4第二端接电阻R1第一端和电阻R2第一端，电阻R2第二端接电阻R3第二端以及电容C2第一端和电容C5第一端，电容C2第二端连接电阻R1第二端以及电容C1第一端，电容C5第二端连接电容C1第二端二端。第31引脚接电阻R1第二端，上述第一噪音采集麦克风和第二噪音采集麦克风分别安装在左耳机和右耳机中。
所述的降噪通讯设备，其中：语音增强电路包括芯片S3C2410和芯片UDA1341，芯片S3C2410的CDCLK、IISCLK、IISRCL、IISDI、IIDDO、TOUT2、TCLK0、TOUT3分别连接音频芯片UDA1341的第12、16、17、18、19、13、14、15引脚，UDA1341的第1、5、11、27引脚接地，第28、24、26引脚分别连接电容C6、C3、C1的第一端，电容C6的第二端接地，电容C3的第二端接电阻R2的第一端；电容C1的第二端接电阻R1的第一端，电阻R2的第二端、电阻R1的第二端连接到无线发送系统，UDA1341的第10、3、7、25引脚接电源以及电容C2的第一端，电容C2第二端接地。
所述的降噪通讯设备，其中：LMV1091的E2和E3引脚输出的混合声音信号由音频芯片UDA1341的引脚6、8输入，UDA1341芯片的第3、7、25、10引脚接电源并作为参考电压输入；UDA1341芯片的第1、5、11、27引脚接地，经过硬件采样转换的语音信号再通过UDA1341芯片的引脚12、16～19组成的I2S音频总线送入S3C2410A芯片；S3C2410A芯片按照谱减法进行语音增强处理，并将处理后的数字结果再通过引脚12、16～19组成的I2S音频总线送给UDA1341，重新转化为增强后的模拟音频信号后，经过UDA1341芯片的第24、26引脚以及电容C1、电容C3、电阻R1、电阻R2滤波后发送给无线通讯电路
所述的降噪通讯设备，其中无线通讯电路包括ZICM2410无线单片机，该单片机的第1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、20、21、22、49、50、51、52、53、55、56引脚接地，第24引脚接电源，第23、25引脚接串口通信线缆，第34引脚连接片选信号、第28引脚连接数据输入信号、第27引脚连接时钟输入信号，第38、39、40、44引脚连接到音频芯片的I2S引脚，第37引脚连接音频芯片的时钟信号，第46、47引脚连接芯片程序的下载及复位线路。
附图说明
图1为降噪通讯设备结构图；
图2为基于LMV1091的远场噪音抑制电路原理图；
图3为AS3502的反馈式主动降噪电路原理图；
图4为基于ARM芯片的语音增强电路原理图；
图5为无线通讯电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如图1所示，降噪通讯设备包括弹性头带1、耳机3、耳垫4、电缆5、麦克风旋转连杆6、麦克风调节装置7、隔音材料8、电路板9、喇叭10。其中弹性头带1两端各连接有一个耳机3，用于将连接在弹性头带1两侧的耳机3紧密地罩住耳朵，同时可以适应不同使用者头部尺寸大小，每个耳机3内都设有一个喇叭10。每个耳机3内部都安装有隔音材料8和电路板9，隔音材料8紧贴耳机3的内壳，用于隔绝部分外部发动机噪声，从而达到降噪效果，电路板9上布设有实现数字语音增强和反馈式主动降噪的硬件电路。为了防止外界的噪音传入耳机内同时防止喇叭的声音泄露，在耳机3与耳朵接触的部位设计有耳垫4，可以使耳罩和人的耳部能良好贴合，同时提高用户长时间佩戴的舒适性。耳机3内板上的多个透气孔2可以发出喇叭(扬声器)10发出的声音。一个耳机3下部还连接有可翻折的麦克风调节装置7，麦克风调节装置7与麦克风旋转连杆6连接，用于调节麦克风的空间位置以适应不同使用者，麦克风旋转连杆6内安装有两个麦克风(MK1和MK2)。电缆5为可选配置，连接到耳机3内的电路板9，另一端需要时可连接到机内通话器作为有线降噪耳机使用。
耳机3外壳设计原则是“坚固耐磨，不易发生形变、尽量少的传递振动”。考虑到如果将耳罩外壳设计为规则的半圆形，某个频率的声波就会在腔体中多次反射形成有害的谐振，造成低频延伸不良、轰响，因此将耳机外壳设计为如下形状：椭球形，且上部凸出较少下部凸出较多，并配合良好的声阻尼材料，将谐振降低至人耳的听域之外。另外，考虑到人员个头的差异和生产的标准化，将耳罩的尺寸设计较大，可以使耳罩和绝大多数人的耳部都能良好贴合，较长时间佩戴耳罩后，不会令机务人员感到不舒适。
耳垫4设置在耳机3内侧，两个耳垫4相对设置，耳垫4设计考虑到机务人员在外场工作时间较长，连续工作通常达4～5小时以上。所以耳垫4要尽量的柔软舒适，其内部填充液态咖喱，外面蒙上皮革。
隔音材料8选择的是聚酯泡沫材料，该材料具有连续贯通的三维多孔结构，其最显著的结构特征是比重小，孔隙率高(最高可达90％以上)，具有良好的隔音效果，对中频和高频有吸收作用，它使耳朵与振膜形成一段距离，并在耳机和头部间形成一个腔室。本发明的大型的绕耳式耳罩内部空间大，声音可以作用于耳廓，形成较好的空间感。
本发明针对发送端的背景噪声，采用硬件远场噪声抑制技术，可抑制距离拾音麦克风50cm以外的强噪音，如图2所示为本发明所采用的基于LMV1091的远场噪音抑制电路，用于处理麦克风旋转连杆6上的麦克风接收到的语音信号，电路连接关系为：LMV1091芯片的A1引脚可以为麦克风旋转连杆6上的第一麦克风MK1、第二麦克风MK2提供低噪音的静态偏置电压源，A1引脚分别接电阻R1、R2的第一端、电阻R2第二端与第一麦克风MK1的第一输出端连接、电阻R1的第二端与第二MK2的第一输出端连接，第一麦克风MK1的第二输出端与电阻R4的第一端连接、第二麦克风MK2的第二输出端与电阻R3的第一端连接，电阻R4、R3的第二端接地；第一麦克风MK1的第一端和第二端分别通过电容C2、C4与A4、A5引脚连接；第二麦克风MK2的第一端和第二端分别通过电容C7、C8与A2、A3引脚连接；C5引脚通过0.1uF的电容Crl接地；引脚B3、B4、C2、D3接地；引脚C4、D4、D2接3伏电压源；引脚B1、B2、B5、D1、C1接地；引脚D5、E5接3伏电压源；引脚B5、D5之间通过电容C9连接；引脚E1接电容C1第一端，引脚E4接电容C5的第一端，引脚E2和电容C1第二端接电容C3的第一端，引脚E3和电容C5的第二端接电容C6的第一端，电容C3第二端接耳机输出端子第一端，电容C6的第二端接耳机输出端子第二端。
A1引脚输出的电压分别经电阻R1、R3和电阻R2、R4分压后，可为MK1和MK2提供静态工作偏压。当远场噪音和近场噪音的混合信号输入MK1和MK2后，再经电容C2、C4和C7、C8输入LMV1091的A4、A5和A2，A3引脚，LMV1091经时域处理后，可分离出近场语音和远场噪音，并对远场噪音进行抑制处理，然后由引脚E2(OUT+)和引脚E3(OUT-)差分输出语音信号，C1、C3、C5、C6用于对输出语音滤波，因LMV1091的两个语音通道都有输出，无需静音，为简化设计MUTE1、MUTE2直接接地，SD引脚按照芯片要求接高电平。引脚GA0～GA3与引脚GB0～GB2通过其接地和接正电源可调节前置放大器和后置放大器的增益。VDD、GND引脚用于对芯片供电。
该电路的工作原理为：两个间距约1.5～2cm的微型麦克风阵列作为输入源，分别采集声源距离此阵列在4cm以内的近场语音以及距麦克风阵列50cm以上的发动机噪音，远场噪音相对于阵列麦克风的间距(1.5cm)来说，可以认为是无穷远，因而可认为两个麦克风采集的是振幅和相位完全相同的噪音，这两个完全相同的噪音信号经放大和差分滤波，就可被抵消掉。而近场语音传播到两个麦克风时，被采集的则是相位有明显区别的语音信号，经放大和差分滤波后可以得到被放大的语音信号。
本发明在耳机内还采用了反馈式主动降噪技术，如图3所示为本发明采用的基于AS3502的反馈式主动降噪电路，电路连接关系为：
AS3502芯片的第1引脚连接电容C7、电阻R4、电阻R5、电阻R6的第一端，电容C7第二端分别与电阻R3第一端、第32引脚以及电阻R4第二端连接，电阻R5、电阻R6第二端分别与第2、第3引脚连接。第4引脚接地，第5、6引脚连接到如图5所示的无线通讯电路的输出信号端，该电路接收到无线语音进行处理后由输出信号端输出，第7引脚连接到可调电阻R7的调节端，第8引脚连接到耳机的开关S1的第一端，可调电阻R7的第一端接音量调节参考稳定电压(可由图中未示出的电压源提供)，可调电阻R7的第二端接地，开关S1的第二端接地。第9引脚连接到电容C9的第一端，电容C9的第二端连接到第一噪音采集麦克MK1的第一端和电阻R13的第一端，第一噪音采集麦克风MK1的第二端接地，电阻R13的第二端连接电阻R11的第一端和电阻R14的第一端，电阻R11的第二端连接芯片引脚11，电阻R14的第二端连接第二噪音采集麦克风MK2的第一端和电容C11的第一端，第二噪音采集麦克风MK2的第二端接地，电容C11的第二端接芯片第12引脚。芯片第13引脚连接电阻R15的第一端，电阻R15第二端连接电阻R12第一端、电阻R16第一端和电容C14的第一端以及芯片第15引脚，第14引脚连接到电阻R12第二端。电阻R16第二端、电容C14第二端连接芯片第16引脚以及电阻R8第一端，电阻R8第二端连接电阻R9第一端、电容C10第一端和电容C12第一端，电容C12第二端和电容C13第一端接地，电容C13第二端接电容C10第二端、芯片第17引脚以及电阻R10第一端，电阻R10第二端接电阻R9第二端以及电容C8第一端，电容C8第二端接芯片第18引脚。芯片的第19、21、27引脚接地，第20引脚接第二喇叭LS2的第一端，第二喇叭LS2的第二端和第一喇叭LS1的第一端接地，第一喇叭LS1的第二端接芯片第22引脚，第23、24引脚接3伏电源。芯片第26引脚接电容C6第一端，电容C6第二端接第28引脚。第29引脚连接到电容C3第一端，电容C3第二端接地，第29引脚接负电压Vneg(-3V)。第30引脚接电容C4第一端，电容C4第二端接电阻R1第一端和电阻R2第一端，电阻R2第二端接电阻R3第二端以及电容C2第一端和电容C5第一端，电容C2第二端连接电阻R1第二端以及电容C1第一端，电容C5第二端连接电容C1第二端二端。第31引脚接电阻R1第二端。上述第一噪音采集麦克风MK1和第二噪音采集麦克风MK2分别安装在左耳机和右耳机中。
芯片的引脚11(MICS)通过R11、R13、R14等电阻，可产生麦克风所需的静态工作偏压，采集的声音信号经采样电容C9、C11滤波后分别送入引脚9(MICL)和引脚12(MICR)，输入的声音信号再经引脚1(IOP1L)、引脚31(IOP2L)外接的电阻R1、R2、R3、R4、R8、R9、R10，电容C1、C2、C5、C7、C8、C10、C12等构成的RC低通滤波网络进行过滤去除发动机的高频噪音，耳机左声道输出引脚20(HPL)和耳机右声道输出引脚22(HPR)为输出，可同时驱动两个喇叭产生“反噪声”。引脚23、24为+3V电源输入引脚，为芯片以及喇叭供电。无线模块接收到的无线语音被转换为模拟信号后可送入语音信号输入引脚5(LINL)、6(LINR)，被放大后可直接由HPL(引脚20)和HPR(引脚22)引脚输出驱动左右喇叭还原为语音。
该电路的工作原理为：在降噪通讯设备内部很接近于左耳机LS1、右耳机LS2内部的扬声器处各放置一个噪音采集麦克风MK1、MK2，该噪音采集麦克风可对人耳听到的噪音进行采样，通过低通滤波电路去除发动机的高频噪音，仅保留低频环境噪音后转换为数字信号，再经过芯片内部集成的程序作频谱分析，针对噪音频谱作反相、放大后驱动左耳机LS1、和右耳机LS2中的扬声器产生一个“反噪声”，用以抵消外界通过耳罩传入的噪声，从而获得良好的环境噪声抵消效果。
本发明在语音传输之前，采用数字语音增强技术，通过对噪音谱的精确估计，去除噪音以进一步增强语音信号，因此如图4所示为本发明采用的基于ARM芯片的语音增强电路，用于处理图3所示AS3502的反馈式主动降噪电路的输出信号，电路连接关系为：ARM芯片S3C2410的CDCLK、IISCLK、IISRCL、IISDI、IIDDO、TOUT2、TCLK0、TOUT3分别连接音频芯片UDA1341的第12、16、17、18、19、13、14、15引脚。UDA1341的第1、5、11、27引脚接地。第28、24、26引脚分别连接电容C6、C3、C1的第一端，电容C6的第二端接地，电容C3的第二端接电阻R2的第一端；电容C1的第二端接电阻R1的第一端。电阻R2的第二端、电阻R1的第二端连接到无线发送系统。UDA1341的第10、3、7、25引脚接电源以及电容C2的第一端，电容C2第二端接地。处理完后的信号由UDA1341的第24,26引脚输出到音频解码芯片WM8974处理后，再发送给图5所示的无线通讯电路，由该无线发送系统发送。
图4电路亦对图2中耳机输出端子输出的信号进行处理：首先LMV1091的E2和E3引脚输出的混合声音信号(含语音和远场抑制、低通滤波后的发动机噪音)由音频芯片UDA1341的引脚6、8输入，经过UDA1341芯片内部完成模拟向数字信号转换，UDA1341芯片的第3、7、25、10引脚接电源并作为参考电压输入，为保证电压稳定，通过电容C2稳压。UDA1341芯片的第1、5、11、27引脚接地，配合参考电压完成输入语音信号的模拟向数字信号转换。经过硬件采样转换的语音信号再通过UDA1341芯片的引脚12、16～19组成的I2S音频总线送入S3C2410A芯片。S3C2410A芯片按照谱减法进行语音增强处理，并将处理后的数字结果再通过引脚12、16～19组成的I2S音频总线送给UDA1341，重新转化为增强后的模拟音频信号后，经过UDA1341芯片的第24、26引脚以及电容C1、电容C3、电阻R1、电阻R2滤波后先经由音频解码芯片(例如WM8974芯片)处理后，再发送给图5所示的无线通讯电路，由该无线发送系统发送。
该电路的工作原理为：音频芯片UDA1341将输入的语音模拟信号转换为数字信号后传输到ARM芯片(S3C2410A)，ARM芯片(S3C2410A)内的计算机程序对数字信号作傅里叶变换，根据采集的噪音频谱特性，去除噪音频谱内的声音，保留下来的语音信号被增强并作傅里叶反变换，变换结果再通过I2S音频总线(引脚IIS CLK,IISRCL,IISDI,IISDO)送给UDA1341芯片重新转化为增强后的模拟音频信号。
本发明无线语音双工通讯采用ZigBee无线通讯协议，并基于ZICM2410无线单片机开发的无线通讯系统，可以实现100m范围以上的双工语音通讯。图5所示为无线通讯电路，电路连接关系为：ZICM2410无线单片机的第1、2、3、4、5、7、8、9、10、11、20、21、22、49、50、51、52、53、55、56引脚接地，第24引脚接电源。第23、25引脚接串口通信线缆，第34引脚连接片选信号、第28引脚连接数据输入信号、第27引脚连接时钟输入信号。第38、39、40、44引脚连接到音频芯片(WM8974芯片，该芯片属于常规音频处理装置，因此对其电路连接不作过多描述)的I2S引脚，第37引脚连接音频芯片的时钟信号。第46、47引脚连接ZICM2410无线单片机的下载及复位线路(常规线路，图中未示出)。
引脚23、25为串口通信引脚(P11_TXD1、P10_RXD1)，用以通过RS232串口下载单片机的控制程序。引脚P31、P35、P36分别为片选信号、数据输入信号和时钟输入信号。即P31先向需要控制的音频芯片WM8974发出一个高电平，选中WM8974，然后P36向WM8974输出时钟脉冲，在该脉冲控制下，P35将单片机的控制数据输入WM8974(完成芯片工作设置)。P04、P05、P06则为I2S接口，主要完成与音频芯片WM8974之间的音频数据传输。
该电路的工作原理为，在语音发送方，麦克风将说话者的语音转换为电信号(模拟量)，然后再经A/D转换电路将模拟量转换为数字信号，经数字滤波后，由专用接口电路送入无线单片机的发送模块，即可在软件控制下以2.4GHz的数字调制无线电波形式发送给接收方。该无线单片机集成有收、发两个模块，当接收模块收到数字调制的无线电波后，即将接收到的数字信号送给数字滤波电路滤除干扰信号后，再送入专用D/A转换电路，将数字信号转换为模拟信号，然后再进行语音放大并还原为语音，供接收方接听语音。
通过本发明能够有效抑制航空机务试车环境下无线耳机通讯中的环境噪声，避免噪声损害，提升了工作环境质量，同时实现强噪音环境下较清晰的通话。
Claims (2)
1.一种航空机务试车用降噪通讯设备，包括弹性头带、耳机和电路板，其特征在于：弹性头带两端各连接有一个耳机，耳机内部安装有隔音材料和电路板，隔音材料紧贴耳机的内壳；在耳机与耳朵接触的部位设计有耳垫，一个耳机下部还连接有可翻折的麦克风调节装置，麦克风调节装置与麦克风旋转连杆连接；麦克风旋转连杆内安装有两个麦克风；耳机外壳为椭球形，且上部凸出较少而下部凸出较多；
所述的降噪通讯设备，其中：电路板上设有远场噪音抑制电路和反馈式主动降噪电路；
所述远场噪音抑制电路用于处理麦克风旋转连杆上的麦克风接收到的语音信号，该电路包括LMV1091芯片，该LMV1091芯片的A1 引脚分别接电阻R1’、电阻R2’的第一端、电阻R2’第二端与第一麦克风MK1的第一输出端连接、电阻R1’的第二端与第二麦克风MK2的第一输出端连接，第一麦克风MK1的第二输出端与电阻R4’的第一端连接、第二麦克风MK2的第二输出端与电阻R3’的第一端连接，电阻R4’、电阻R3’的第二端接地；第一麦克风MK1的第一端和第二端分别通过电容C2’、电容C4’与LMV1091芯片的A4引脚、A5引脚连接；第二麦克风MK2的第一端和第二端分别通过电容C7’、电容C8’与LMV1091芯片的A2引脚、A3引脚连接；LMV1091芯片的C5引脚通过0.1uF的电容Crl’接地；LMV1091芯片的B3引脚、B4引脚、C2引脚、D3引脚接地；LMV1091芯片的C4引脚、D4引脚、D2引脚接3伏电压源；LMV1091芯片的B1引脚、B2引脚、B5引脚、D1引脚、C1引脚接地；LMV1091芯片的D5引脚、E5引脚接3伏电压源；LMV1091芯片的B5引脚、D5引脚之间通过电容C9’连接；LMV1091芯片的E1引脚接电容C1’第一端，LMV1091芯片的E4引脚接电容C5’的第一端，LMV1091芯片的E2引脚和电容C1’第二端接电容C3’的第一端，LMV1091芯片的E3引脚和电容C5’的第二端接电容C6’的第一端，电容C3’第二端接耳机输出端子第一端，电容C6’的第二端接耳机输出端子第二端；
其中，LMV1091芯片的A1引脚输出的电压分别经电阻R1’、电阻R3’和电阻R2’、电阻R4’分压后，为第一麦克风MK1和第二麦克风MK2提供静态工作偏压；当远场噪音和近场噪音的混合信号输入第一麦克风MK1和第二麦克风MK2后，再经电容C2’、C4’和C7’、C8’输入LMV1091芯片的A4引脚、A5引脚和A2引脚，A3引脚，LMV1091芯片经时域处理后，分离出近场语音和远场噪音，并对远场噪音进行抑制处理，然后由LMV1091芯片的引脚E2和引脚E3差分输出语音信号，电容C1’、C3’、C5’、C6’用于对输出语音滤波；
所述反馈式主动降噪电路包括AS3502芯片，AS3502芯片的第1引脚分别连接电容C7、电阻R4、电阻R5、电阻R6的第一端，电容C7第二端分别与电阻R3第一端、AS3502芯片的第32引脚以及电阻R4第二端连接，电阻R5、电阻R6第二端分别与AS3502芯片的第2引脚、第3引脚连接，AS3502芯片的第4引脚接地，AS3502芯片的第5引脚、第6引脚连接到无线模块接收到的无线语音输入，第7引脚连接到可调电阻R7的调节端，第8引脚连接到耳机的开关S1的第一端，可调电阻R7的第一端接音量调节参考稳定电压，可调电阻R7的第二端接地，开关S1的第二端接地，AS3502芯片的第9引脚连接到电容C9的第一端，电容C9的第二端连接到第一噪音采集麦克风的第一端和电阻R13的第一端，第一噪音采集麦克风的第二端接地，电阻R13的第二端连接电阻R11的第一端和电阻R14的第一端，电阻R11的第二端连接AS3502芯片的引脚11，电阻R14的第二端连接第二噪音采集麦克风的第一端和电容C11的第一端，第二噪音采集麦克风的第二端接地，电容C11的第二端接芯片第12引脚；AS3502芯片的第13引脚连接电阻R15的第一端，电阻R15第二端连接电阻R12第一端、电阻R16第一端和电容C14的第一端以及AS3502芯片的第15引脚，AS3502芯片的第14引脚连接到电阻R12第二端，电阻R16第二端、电容C14第二端连接AS3502芯片的第16引脚以及电阻R8第一端，电阻R8第二端连接电阻R9第一端、电容C10第一端和电容C12第一端，电容C12第二端和电容C13第一端接地，电容C13第二端接电容C10第二端、AS3502芯片的第17引脚以及电阻R10第一端，电阻R10第二端接电阻R9第二端以及电容C8第一端，电容C8第二端接AS3502芯片的第18引脚；AS3502芯片的第19引脚、第21引脚、第27引脚接地，第20引脚接第二喇叭LS2的第一端，第二喇叭LS2的第二端和第一喇叭LS1的第一端接地，第一喇叭LS1的第二端接AS3502芯片的第22引脚，AS3502第23引脚、第24引脚接3伏电源，AS3502芯片的第26引脚接电容C6第一端，电容C6第二端接AS3502芯片的第28引脚，AS3502芯片的第29引脚连接到电容C3第一端，电容C3第二端接地；AS3502芯片的第30引脚接电容C4第一端，电容C4第二端接电阻R1第一端和电阻R2第一端，电阻R2第二端接电阻R3第二端以及电容C2第一端和电容C5第一端，电容C2第二端连接电阻R1第二端以及电容C1第一端，电容C5第二端连接电容C1第二端；AS3502芯片的第31引脚接电阻R1第二端，上述第一噪音采集麦克风和第二噪音采集麦克风分别安装在左耳机和右耳机中。
2.根据权利要求1所述的降噪通讯设备，其特征在于：还包括隔音材料，隔音材料紧贴耳机的内壳设置，材料为聚酯泡沫材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911262606.1A CN110992922B (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种航空机务试车环境无线耳机降噪通讯方法及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911262606.1A CN110992922B (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种航空机务试车环境无线耳机降噪通讯方法及设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110992922A CN110992922A (zh) | 2020-04-10 |
| CN110992922B true CN110992922B (zh) | 2023-10-31 |
Family
ID=70092194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911262606.1A Active CN110992922B (zh) | 2019-12-11 | 2019-12-11 | 一种航空机务试车环境无线耳机降噪通讯方法及设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110992922B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115295003A (zh) * | 2022-10-08 | 2022-11-04 | 青岛民航凯亚系统集成有限公司 | 对民航机务维修领域的语音降噪方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2917148Y (zh) * | 2006-05-27 | 2007-06-27 | 富港电子（东莞）有限公司 | 耳机通信装置 |
| WO2013040828A1 (zh) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | 深圳市冠旭电子有限公司 | 一种头戴耳机 |
| CN203675279U (zh) * | 2013-12-26 | 2014-06-25 | 东莞市今联实业有限公司 | 头戴式耳机麦克风多轴调节结构 |
| CN206948574U (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-30 | 深圳市景创科技电子有限公司 | 一种高保真降噪耳机 |
| CN207966490U (zh) * | 2018-03-29 | 2018-10-12 | 江西亚瑞科技有限责任公司 | 一种航空机内通话系统降噪装置 |
-
2019
- 2019-12-11 CN CN201911262606.1A patent/CN110992922B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2917148Y (zh) * | 2006-05-27 | 2007-06-27 | 富港电子（东莞）有限公司 | 耳机通信装置 |
| WO2013040828A1 (zh) * | 2011-09-22 | 2013-03-28 | 深圳市冠旭电子有限公司 | 一种头戴耳机 |
| CN203675279U (zh) * | 2013-12-26 | 2014-06-25 | 东莞市今联实业有限公司 | 头戴式耳机麦克风多轴调节结构 |
| CN206948574U (zh) * | 2017-09-29 | 2018-01-30 | 深圳市景创科技电子有限公司 | 一种高保真降噪耳机 |
| CN207966490U (zh) * | 2018-03-29 | 2018-10-12 | 江西亚瑞科技有限责任公司 | 一种航空机内通话系统降噪装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110992922A (zh) | 2020-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10410654B2 (en) | Active noise control headphones | |
| CN203761556U (zh) | 双重麦克风降噪耳机 | |
| CN103856861A (zh) | 主动降噪系统、降噪耳机和移动终端 | |
| JP2867461B2 (ja) | 騒音低減ヘッドホン | |
| CN212211366U (zh) | 一种骨传导耳机 | |
| CN108200492A (zh) | 语音控制优化方法、装置以及集成入耳式麦克风的耳机和穿戴设备 | |
| CN109640234A (zh) | 一种双骨导传声器及噪音去除实现方法 | |
| CN113992223B (zh) | 一种基于麦克风阵列降噪的机内通话系统 | |
| CN110992922B (zh) | 一种航空机务试车环境无线耳机降噪通讯方法及设备 | |
| JPH02254898A (ja) | 騒音低減装置 | |
| CN214544741U (zh) | 降噪耳机 | |
| CN105263081A (zh) | 一种具有抑制回授功能的耳塞装置 | |
| CN206237570U (zh) | 一种具有两种音频接入方式的降噪耳机 | |
| CN106419954B (zh) | 一种适用于听诊器的振动还原方法 | |
| CN212970064U (zh) | 一种基于骨传导技术的通话抗风噪的耳机 | |
| CN210781287U (zh) | 一种无线对讲降噪耳机 | |
| CN209234057U (zh) | 一种双骨导传声器 | |
| CN207518797U (zh) | 脖戴式语音交互耳机的语音控制优化装置 | |
| CN208299968U (zh) | 一种动铁式主动降噪耳机 | |
| CN206260067U (zh) | 一种智能耳塞 | |
| CN205657839U (zh) | 低噪音骨传导助听器 | |
| CN205081942U (zh) | 一种具有抑制回授功能的耳塞装置 | |
| CN217883770U (zh) | 一种耳道内骨传导开放式耳机 | |
| CN211406257U (zh) | 一种基于骨传导传声装置的重低音传声电路 | |
| CN216162841U (zh) | 一种耳机降噪装置和耳机系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |