CN113786028A - 飞行员头盔通迅通用化方法 - Google Patents

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张艳玲
许星鑫
王峰
张友刚
周凤仪
龚慧峰
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Abstract

本发明公开了一种飞行员头盔通迅通用化方法，从耳机阻抗、通讯接口和耳机频响三个方面进行通用化改进，让头盔耳机的阻抗与机通电台的阻抗需求相匹配，使头盔耳机中受话器能输出150Ω、300Ω、600Ω及20000Ω四种阻抗，将通迅电缆分为主线缆和转接线缆，主线缆将电源信号线、送话信号线、左右两路受话器信号线和左右跨接线归纳并统一分配，转接线缆根据各机型接口分别进行设计，通过适当地调整受话器的后声腔容积从而影响受话器高频部分及高频共振位置、高频峰值、输出声压幅值，在受话器与耳罩壳体之间增加一层吸音海绵，吸音海绵根据测试调整选择。本发明使得头盔通讯模块可以在多种机型间通用。

Description

飞行员头盔通迅通用化方法
技术领域
本发明涉及头盔通迅，具体涉及一种飞行员头盔通迅通用化方法。
背景技术
头盔的通讯模块为飞行员提供通讯功能，是保证飞行员正常飞行的关键。国内现役头盔通讯模块基本均随机型特定通讯参数设计，由于各机型通讯系统技术参数、接口不统一，头盔通讯模块差异较大，通讯模块的不同导致同系列头盔需要进一步划分。头盔作为飞行员个体装备，容易出现一人多盔的情况，给飞行员使用带来不便，且装备维护管理成本较大，造成不必要的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种飞行员头盔通迅通用化方法，从耳机阻抗、通讯接口和耳机频响三个方面进行通用化改进，使得头盔通讯模块可以在多种机型间通用。
本发明所采用的技术方案是：
一种飞行员头盔通迅通用化方法，针对耳机阻抗、通讯接口和耳机频响进行通用化设计；对于耳机阻抗和通讯接口：为了让头盔耳机的阻抗与机通电台的阻抗需求相匹配，使头盔耳机中受话器能输出150Ω、300Ω、600Ω及20000Ω四种阻抗，将左右两路受话器的阻抗输出基准设为300Ω且二者能串-并联转换，为了与不同机型的通讯参数及接口相匹配，将通迅电缆分为主线缆和转接线缆，主线缆将电源信号线、送话信号线、左右两路受话器信号线和左右跨接线归纳并统一分配，转接线缆根据各机型接口分别进行设计，串-并联转换开关处于并联位置时，选择转接线缆不改变电气连接关系则输出两路300Ω阻抗，选择转接线缆采取两路信号并联的方式则输出一路150Ω阻抗，选择转接线缆采取两路信号并联的方式并增加150Ω转20000Ω转换器则输出一路2000Ω阻抗，串-并联转换开关处于串联位置时，选择转接线缆不改变电气连接关系则输出一路600Ω阻抗；对于耳机频响：为了改善通用化改造后受话器的输出特性，通过适当地调整受话器的后声腔容积从而影响受话器高频部分及高频共振位置、高频峰值、输出声压幅值，为了减少声反射对通用化改造后受话器的输出特性的影响，在受话器与耳罩壳体之间增加一层吸音海绵，吸音海绵根据测试调整选择。
进一步地，吸音海绵密度选择为30KG/M3。
进一步地，主线缆采用九芯连接器接口。
本发明的有益效果是：
机通电台(音频控制模块)的阻抗与头盔耳机匹配时输出功率最大，如果不匹配，在头盔耳机(负载端)就会产生反射，导致受话器可靠性变低，还可能会产生震荡、辐射干扰等，同时，由于不同机型的机通电台内阻不一致，其输出电压幅度也不一致，当头盔配套不同飞机时，可能会出现受话器声音过大、过小或啸叫的问题，造成听觉不适，因此，要想头盔通迅通用化，必须实现头盔耳机与机通电台的匹配，考虑到目前各机型飞机机通阻抗需求为150Ω、300Ω、600Ω及20000Ω，从这四种阻抗需求看，150Ω、600Ω与300Ω正好成1/2与2倍的关系，因此，以300Ω为输出基准，将两个300Ω受话器进行并联及串联处理即可得到150Ω及600Ω；
针对上述通讯参数需求及接口相匹配的通用化要求，通讯接口采用主线缆+转接线缆的设置，通过串-并联转换开关的切换和转接线缆的选择，从而输出150Ω、300Ω、600Ω及20000Ω，使得受话器满足不同机型的阻抗需求；
受话器整体的频谱曲线除与受话器本身性能有关外，还与耳罩腔体密不可分，耳罩腔体内部空间的大小和声反射直接影响受话组件的输出特性，申请人根据受话器力声系统的简单结构得出等效的阻抗声学线路图，经过试验检测改变后声腔容积对受话器整体的频谱曲线的影响，得到各频谱曲线图，根据频谱曲线图分析得出，随着后声腔容积的增加及减小，受话器输出频响曲线中低频部分几乎不变，但高频部分整体上、下移动，高频共振峰左、右移动，也就是说，受话组件整机系统中，后声腔容积主要影响高频部分及高频共振位置，且其大小与高频峰值成反比，与输出声压幅值成正比，因此，为改善受话器的输出特性，可以适当地调整通用器的后声腔容积，同时，在受话器与耳罩壳体之间增加一层吸音海绵可以减少声反射影响受话器的输出特性，由于吸音海绵具有不同的吸声特性，具体表现为不同密度的吸音海绵其特性不一致，导致受话组件的频率响应也不一样，由于受话组件的频响变化趋势与吸音海绵的密度变化之间没有规律，因此，需要通过不断调整测试才能具体选择，通过以上措施，使通迅组件的频响曲线可满足通用化要求；
本方法从三个方面进行通用化改进，使得头盔通讯模块可以在多种机型间通用。
附图说明
图1是本发明实施例中主线缆的电气原理图，其中A为左路受话器、B为右路受话器、C为左右跨接线。
图2是本发明实施例中转接线缆的电气原理图。
图3是本发明实施例中串-并联转换开关的电路示意图。
图4是本发明实施例中串-并联转换开关和九芯连接器的接口位置示意图，其中D为串-并联转换开关、E为九芯连接器。
图5是本发明实施例中受话器力声系统的结构示意图，其中F为耳腔、G为前声腔、H1为小后声腔、H2为大后声腔、I为阻尼片、J为振动片；
图6是本发明实施例中受话器的等效的阻抗声学线路图，其中F是作用在振动片上的简谐力、S是振动片的等效面积、Rm是耳腔的等效声阻、Mm是耳腔的等效声质量、Ma1是振动片的等效声质量、Ma2是阻尼片的等效声质量、Ra1是振动片的等效声阻、Ra2是阻尼片的等效声阻、Ca1是前声腔容积Va1的等效声顺、Ca21是小后声腔容积Va21的等效声顺、Ca22是大后声腔容积Va22的等效声顺、Ca3是耳腔容积Va3的等效声顺。
图7(a)是本发明实施例中试验时得到的频谱曲线图一，采用0.2倍的Ca21。
图7(b)是本发明实施例中试验时得到的频谱曲线图一，采用0.5倍的Ca21。
图7(c)是本发明实施例中试验时得到的频谱曲线图一，采用1倍的Ca21。
图7(d)是本发明实施例中试验时得到的频谱曲线图一，采用2倍的Ca21。
图7(e)是本发明实施例中试验时得到的频谱曲线图一，采用5倍的Ca21。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种飞行员头盔通迅通用化方法，针对耳机阻抗、通讯接口和耳机频响三个方面进行通用化设计；
一、对于耳机阻抗
为了让头盔耳机的阻抗与机通电台的阻抗需求相匹配，使头盔耳机中受话器能输出150Ω、300Ω、600Ω及20000Ω四种阻抗，将左右两路受话器的阻抗输出基准设为300Ω且二者能串-并联转换；
机通电台(音频控制模块)的阻抗与头盔耳机匹配时输出功率最大，如果不匹配，在头盔耳机(负载端)就会产生反射，导致受话器可靠性变低，还可能会产生震荡、辐射干扰等，同时，由于不同机型的机通电台内阻不一致，其输出电压幅度也不一致，当头盔配套不同飞机时，可能会出现受话器声音过大、过小或啸叫的问题，造成听觉不适，因此，要想头盔通迅通用化，必须实现头盔耳机与机通电台的匹配，考虑到目前各机型飞机机通阻抗需求为150Ω、300Ω、600Ω及20000Ω，从这四种阻抗需求看，150Ω、600Ω与300Ω正好成1/2与2倍的关系，因此，以300Ω为输出基准，将两个300Ω受话器进行并联及串联处理即可得到150Ω及600Ω。
二、对于通讯接口
为了与不同机型的通讯参数及接口相匹配，将通迅电缆分为主线缆和转接线缆，如图1所示，为了提高了左右受话器的可维修性和可拓展性，主线缆优选采用九芯连接器接口，主线缆将电源信号线、送话信号线、左右两路受话器信号线和左右跨接线归纳并统一分配，转接线缆根据各机型接口分别进行设计，串-并联转换开关处于并联位置时，选择转接线缆不改变电气连接关系则输出两路300Ω阻抗，选择转接线缆采取两路信号并联的方式则输出一路150Ω阻抗，选择转接线缆采取两路信号并联的方式并增加150Ω转20000Ω转换器则输出一路2000Ω阻抗，串-并联转换开关处于串联位置时，选择转接线缆不改变电气连接关系则输出一路600Ω阻抗；
如图2和图3所示，为本发明实施例选用的转接线缆和串-并联转换开关的电路示意图，进行切换时：
1)受话模块需要两路300Ω输出时，串-并联转换开关处于并联位置，受话器的“S+”“S-”分别与主线缆的J30-9TJ型九型连接起的“1”及“2”相连，主线缆两路输出，转接线缆不改变其电气连接关系，以满足歼-X飞机机通两路300Ω阻抗需求；
2)受话组件需要一路150Ω输出时，串-并联转换开关处于并联位置，受话器的“S+”“S-”分别与主线缆的J30-9TJ型九型连接起的“1”及“2相连”相连，主线缆两路输出，转接线缆采取两路信号并联的方式，以满足飞机机通150Ω阻抗需求，在此基础上增加150Ω转20000Ω阻抗转换器，以满足飞机机通20000Ω阻抗需求；
3)受话组件采用300Ω受话器，串-并联转换开关处于串联位置，受话器的“+”与主线缆的J30-9TJ型九型连接起的“1”相连，受话器的“-”与主线缆的转接线“6”相连，以满足飞机机通600Ω阻抗需求。
三、对于耳机频响
为了改善通用化改造后受话器的输出特性，通过适当地调整受话器的后声腔容积从而影响受话器高频部分及高频共振位置、高频峰值、输出声压幅值，为了减少声反射对通用化改造后受话器的输出特性的影响，在受话器与耳罩壳体之间增加一层吸音海绵，吸音海绵根据测试调整选择；
受话器整体的频谱曲线除与受话器本身性能有关外，还与耳罩腔体密不可分，耳罩腔体内部空间的大小和声反射直接影响受话组件的输出特性，如图5和图6所示，申请人根据受话器力声系统的简单结构得出等效的阻抗声学线路图，经过试验检测改变后声腔容积对受话器整体的频谱曲线的影响，得到各频谱曲线图，如图7(a)至图7(e)，根据频谱曲线图分析得出，随着后声腔容积的增加及减小，受话器输出频响曲线中低频部分几乎不变，但高频部分整体上、下移动，高频共振峰左、右移动，也就是说，受话组件整机系统中，后声腔容积主要影响高频部分及高频共振位置，且其大小与高频峰值成反比，与输出声压幅值成正比，因此，为改善受话器的输出特性，可以适当地调整通用器的后声腔容积，同时，在受话器与耳罩壳体之间增加一层吸音海绵可以减少声反射影响受话器的输出特性，由于吸音海绵具有不同的吸声特性，具体表现为不同密度的吸音海绵其特性不一致，导致受话组件的频率响应也不一样，由于受话组件的频响变化趋势与吸音海绵的密度变化之间没有规律，因此，需要通过不断调整测试才能具体选择，此处吸音海绵密度选择为30KG/M3，通过以上措施，使通迅组件的频响曲线可满足通用化要求；
本方法从三个方面进行通用化改进，使得头盔通讯模块可以在多种机型间通用。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种飞行员头盔通迅通用化方法，其特征在于：针对耳机阻抗、通讯接口和耳机频响进行通用化设计；对于耳机阻抗和通讯接口：为了让头盔耳机的阻抗与机通电台的阻抗需求相匹配，使头盔耳机中受话器能输出150Ω、300Ω、600Ω及20000Ω四种阻抗，将左右两路受话器的阻抗输出基准设为300Ω且二者能串-并联转换，为了与不同机型的通讯参数及接口相匹配，将通迅电缆分为主线缆和转接线缆，主线缆将电源信号线、送话信号线、左右两路受话器信号线和左右跨接线归纳并统一分配，转接线缆根据各机型接口分别进行设计，串-并联转换开关处于并联位置时，选择转接线缆不改变电气连接关系则输出两路300Ω阻抗，选择转接线缆采取两路信号并联的方式则输出一路150Ω阻抗，选择转接线缆采取两路信号并联的方式并增加150Ω转20000Ω转换器则输出一路2000Ω阻抗，串-并联转换开关处于串联位置时，选择转接线缆不改变电气连接关系则输出一路600Ω阻抗；对于耳机频响：为了改善通用化改造后受话器的输出特性，通过适当地调整受话器的后声腔容积从而影响受话器高频部分及高频共振位置、高频峰值、输出声压幅值，为了减少声反射对通用化改造后受话器的输出特性的影响，在受话器与耳罩壳体之间增加一层吸音海绵，吸音海绵根据测试调整选择。
2.如权利要求1所述的飞行员头盔通迅通用化方法，其特征在于：吸音海绵密度选择为30KG/M3。
3.如权利要求1所述的飞行员头盔通迅通用化方法，其特征在于：主线缆采用九芯连接器接口。
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