CN1826837B - 一种音频信息处理方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种供听力受到损伤人员使用的改进的电话听筒(30)。缠绕在高度磁致伸缩磁芯上的电感器(39)形式的无源装置与听筒中的扬声器(33)连接。已经发现,在由听力受到某种类型的损伤的人员收听时,该装置可改进听筒传递的语音的清晰程度。

Description

一种音频信息处理方法和设备
                      优先权要求 
本发明是下列美国临时申请的延续,并根据USC第119条,要求了这些临时申请的申请日的权益。 
于2003年6月11日提交的、序列号为60/478,142、名称为“还原内容的接听系统(Content Reduction Hearing System)”的临时申请; 
于2003年6月11日提交的、序列号为60/478,152、名称为“电子语音接听增强系统(Electrically Elegant Enhanced Speech HearingSystem)”的临时申请;以及 
于2003年6月11日提交的、序列号为60/478,151、名称为“用于改进接听的语音通信系统(A Sound Communication System forImproved Hearing)”。 
技术领域
本发明涉及电话听筒(telephone handset),其利用信号处理技术对听力受到损伤的人员进行帮助。 
背景技术
许多电话听筒配备有称作HAC线圈或者助听器兼容(Hearing AidCompatible)线圈的装置。HAC线圈起到天线的作用,将听筒接收的音频信号广播到附近的包含类似线圈(称作T线圈,作为接收天线)的助听器。这种结构使得助听器能够接收通过听筒内的扬声器接收的相同音频信号。 
本发明的一个或多个发明人试图改进HAC线圈和T线圈之间的信号传递。这一努力使听筒中产生了意想不到的改进,使得听力受损者能够更容易地理解通过该改进的听筒传递的语音,而不必使用T线圈或相关的助听器。 
发明内容
在本发明的一种形式中,具有高度磁致伸缩(magnetostrictive)磁芯的电感器连接到电话听筒中的扬声器。 
附图说明
图1表示现有技术中使用的电话听筒; 
图2表示本发明的一种形式; 
图3表示可在图2的装置中使用的一种类型的磁致伸缩线圈39; 
图4是图2中的电感器39与图2的扬声器33串联的电示意图; 
图5是由图4中的信号发生器115产生的梯形输入105,以及由图4中的频谱分析仪112测量的结果输出100的时域曲线图; 
图6和6A示出了图5中的输出100的频谱; 
图7表示本发明的一种形式; 
图8表示本发明可设计实现的陷波滤波器的频率响应; 
图9是表示辐射噪声N的示意图; 
图10表示电话听筒; 
图11示意性地表示例如助听器的一般听力器械500; 
图12表示本发明的一种形式。 
具体实施方式
图1表示电话听筒3,电话听筒3在耳机9中包含扬声器6。许多这样的听筒配备有可与扬声器6连接的HAC线圈18。这种配备有线圈的听筒通常称作HAC(或助听器兼容)类型。HAC线圈18产生磁场21,并在助听器27位于接近听筒3的附近时,与附近助听器27内的类似线圈(通常称作T线圈,或者电话线圈)24耦合。 
上述耦合将扬声器6接收的电信号传递给助听器27,从而使得助听器能够接收与扬声器6接收电信号相同的电信号。助听器27然后将该信号发送到听力受损者所使用的耳机30或者其它装置。 
助听器27可对音频信号应用信号处理技术,以使听力受损者能够 更容易地听清该信号。或许最普通的信号处理技术只是对信号进行简单的放大,但是也可使用其它更复杂的技术。这些技术包括但不限于: 
1)滤波,其中,减小一个或多个频带中的振幅,从而阻止它们原始的振幅到达接收者; 
2)选择性放大,可看作一种类型的滤波,其中,将选定的频带比其它频带更多的放大; 
3)相移; 
4)时延;以及 
5)频移,其中,对一个或多个频带偏移频率。 
此外,上述信号处理技术包括将输入信号分为两个或更多的频带,然后在单独的频带中使用上述五种技术的一种或多种技术。另外,可对不同的频带应用不同的技术。 
本发明的发明人的一个或多个从事的项目是对HAC线圈18和助听器27内的T线圈24之间的耦合进行改进,以放大助听器27接收的信号。这种放大的一个目的在于提高信号噪声比。 
人员曾经试图增加图1中的磁场21的大小。可以看到,在一个听筒中设置的特殊线圈18为空心磁芯(air-core)类型。为了增加磁场21,人员进行了用含铁磁芯替换空心磁芯的研究测试。 
一个原因在于,例如线圈18的导线所输送的电流会产生磁场矢量(称作H矢量)。图1中的箭头21表示这种矢量。H矢量更准确地被称作磁场强度。 
另一矢量与H矢量相关,即,被称作磁通密度的B矢量。B矢量与H矢量相关联的公式为B=μH,其中,μ是H矢量所在的材料的磁导率。 
在空心磁芯线圈中,H矢量存在于空气中。磁导率μ相对较低。但是,铁的磁导率μ相对较高,可为空气的磁导率的10,000倍、100,000倍甚至百万倍。 
已经发现,包含空心磁芯线圈18在通过用铁芯代替空心磁芯,能将B场的大小增加10,000到一百万倍。其原因同样在于B向量等于H向量乘以μ。如果在将磁芯从空气改为铁时,μ乘以例如100,000,那 么,B向量同样乘上100,000。 
为此,具有含铁磁芯的电感器被制造出来并在电话听筒中得到使用。但是,在测试过程中,听力受损者发现了一种与对线圈18和正在使用的助听器之间的耦合的改进无关的现象。 
他们发现,从改良的听筒发出的音频信号在由未戴助听器的耳朵接收时比以前更容易听清。 
另外的研究得到了这样的结论(或者信念):铁芯线圈的显著特征不在于具有用来增加磁导率的铁芯。而是发现,铁芯是磁致伸缩的,而改进的听清程度归功于这种磁致伸缩特性。 
磁致伸缩材料是能够在施加磁场方向上显著改变大小的材料。 
根据这一发现,本发明的发明人的一个或多个对不同类型的磁致伸缩材料进行了研究。他们最终发现,在由听力受损者来感觉时,市场上所售的名为METGLAS的磁致伸缩材料具有优良的结果。METGLAS是位于美国29526南卡来罗纳州的康惠的联合路440号的美特格拉斯有限公司(Metglas,Inc.,440 Allied Drive,Conway,SouthCarolina,USA 29526)的一个商标。 
用METGLAS形成的线圈被制造出来,并接着在电话听筒中进行了测试。该测试揭示出三个重要特征。一个特征在于,在一个测试中,具有深度程度听力障碍的人将改良的听筒产生的语音信号与类似的但未改良的听筒(包含普通的T线圈)产生的语音信号进行比较。结果发现,改良的听筒能使得语音具有改进的听清程度。 
这类所使用的测试在听力学中描述为语音辨别测试。用于表示听觉损失的术语“深度(profound)”将在下面进行定义。 
第二个特征是在对具有正常听力的人进行的测试中发现的。他们发现,改良的听筒要么(1)不会使听筒产生的语音失真,要么(2)这些失真不会影响这些语音在被这些人员接收时的听清程度。 
第三个特征是在对具有深度听觉损失的听力受损者的大脑机能进行的测试中发现的。普通的听筒对于没有助听器的这些人员不能产生任何可测量的大脑反应。这样可推断,他们耳朵中的听觉机构在向大脑传递听觉信号方面有所不足。 
与此相反,当使用包含METGLAS磁芯的线圈的经过改良的听筒时,可检测到大脑反应,从而推断出该经过改良的听筒至少部分克服了听觉机构中的某些不足。大脑反应是使用诊断技术中公知的听觉脑干反应(ABR)协议来进行测量的。 
图2表示了本发明的一种形式。电话听筒30包括可在市场上买到的扬声器33和具有高磁致伸缩磁芯的电感器39。图3表示一种合适的电感器39。 
环形磁芯42由可在市场上买到的公知的商标名为METGLAS的材料制成。如同在普通电感器中使用的那样,普通的磁导线在磁芯42上缠绕多圈。缠绕的次数或圈数优选地为150到250的范围。在以声频率测量时,电感为在0.5到8.0毫亨之间。电阻为1到5欧姆之间。 
人员进行了对图2中的装置的运行的模拟。图4表示一种形式的电感器-扬声器系统。给定每个部件的电感值和电阻值。图5表示本发明的对于由图4中的信号发生器115产生的1,000赫兹频率的梯形输入105的响应或输出100的计算时域曲线图。所述响应是在图4中的位置115处测量的。 
图6是梯形输入以及输出(它们的标注如图所示)的频域表示或傅里叶频谱,并仅示出在11KHz或更低处的频率 
图6A表示在竖轴上放大刻度的曲线,从而示出了在图6中那些太小而不能显示的频率成分。另外,7.0KHz及更高处的频率在该曲线图的右侧以更大的放大刻度描绘。 
图6和图6A清楚地示出了与输入相比,输出中的奇次谐波减少了。从图6和图6A中可以看出,高频受到了衰减,所以从这些图中可以看出,图4中的线圈具有低通滤波器的作用。另外,该低通滤波器由单个元件(即,缠绕于磁滞伸缩磁芯上的电感器)构成。 
除了以上描述的特征之外,本发明还为位于计算机监视器或手机附近的助听器使用者带来一些益处。 
公知地,计算机监视器和手机都在助听器中产生电磁干扰(EMI)和其它杂散辐射(stray radiation)。其它的杂散辐射源,例如荧光灯、车辆中的发动机以及车辆中的计算机芯片,也会在助听器中产生电磁 干扰。 
这种干扰产生用户可听到的噪声,从而对用户要接听的到来声音产生干扰。已经发现本发明能降低或消除这种EMI以及其它类型的EMI。 
图9表示了邻近于人耳E的、图2的听筒。标准的助听器HA设置在人耳E中。在图中还示出了EMI源S以及辐射电噪声N。本发明的发明人已经发现,图9中的结构降低了助听器HA中的EMI,至少使用者感觉是这样的。 
对噪声降低的一个可能的解释如下。简单地说,这一解释主要集中在噪声N进入助听器HA的两条路径上。一条路径是通过大脑(head)或头骨(skull)。将在下面立即阐述能阻断这一路径的某些可能机构。第二条路径是通过耳道,这一路径可通过本发明来阻断,如下所述。 
在图9中,虚线T表示耳朵A周围的人体组织,这些组织通常是人的头。这些组织大部分由水组成。水包含大量电解质,因此是导电的。由于水具有导电性,所以它在理论上将反射电磁辐射,这是因为导体通常被看作这种辐射的反射体。因为噪声N具有电磁辐射的形式,所以包含电解质的水在理论上会对噪声N进行反射。反射的噪声N不会到达助听器HA。 
但是,包含电解质的水可能并非是理想的反射体。某些噪声N可能会进入水中。水中的电解质可消散这些进入的噪声,下面将描述可能的两种消散方式。 
公知地,诸如噪声N的电磁辐射包括两个场矢量:电场和与电场成90度排列的磁场。这些场矢量不断振荡。 
也就是说,每个场矢量的幅度大小增加到正峰值,然后降低为零。然后场矢量倒转方向,并增加到负峰值。在到达负峰值后,场矢量减小为零,然后增加到正峰值,并重复上述过程。水是偶极子:每个水分子包括正电荷端和负电荷端。作为偶极子,水分子倾向于与电场矢量对准(align)。因为该矢量在方向上不断变化,所以水分子也试图在方向上不断变化,以便与电场矢量保持对准。 
水分子的这种持续运动产生热能,而振荡的电场矢量可使得这种 运动增加。由振荡的电场引起的水的扰动(agitation)使得温度略微上升。温度的升高会从噪声N中的电场矢量中吸收能量。理论上,这一能量吸收会减小电场矢量的大小,从而降低到达助听器HA的噪声N。 
对振荡的磁场矢量可进行类似的分析,振荡的磁场矢量可在包含电解质的水中产生涡电流(eddy current),同样可吸收能量。 
因此,以上描述的能量吸收方式可用来阻断通过头骨组织到达助听器HA的部分或全部的噪声N。 
到达助听器的第二条路径是通过耳道(未示出)。但是,当听筒靠近耳朵E时,导线W、扬声器33中的导线线圈(未示出)、线圈200以及磁致伸缩电感器39可作为接收天线,并获得噪声N。 
如上所述,由于磁致伸缩材料的抵抗性,所以连接到这些导线的磁致伸缩电感器39可消散噪声N中的能量。 
应该强调的是,以上的描述是对于所观察到的现象的可能解释。所观察到的现象是,当听筒30靠近佩戴助听器的人的耳朵时,抑制了助听器HA在位于计算机监视器或手机附近时可能接收的干扰。以上的讨论成为似乎合理的论据。 
现在将解决图9中的两个问题。如果线圈39是开路的,在磁致伸缩线圈39中消散噪声能量似乎是不可能的。原因之一是,在这种情况下没有电流通过该线圈。因此,线圈39可能需要为闭路的(由电阻R表示),以便进行如上所述的噪声抑制。 
第二个问题是线圈200不是必需的。在某些应用中可去掉线圈200。 
本发明的发明人发现了上述的噪声抑制特征的另一应用。他们发现当将图9的听筒30制造成包括磁致伸缩线圈39的听筒时,它对于具有正常听力的人来说可能有利。 
具体地,如图10所示,结合有如上所述的磁致伸缩线圈39的电话听筒300与手机305一起以所谓的免提方式使用。据具有正常听力的人报告,经过改良的听筒300提高了音质。 
因此,听筒300提供了以上所述的三种操作模式,即:(1)支持助听器的T线圈,(2)由佩戴助听器的人以麦克风模式使用,以及 (3)由目前未使用助听器的听力受损者单独使用听筒300。此外,听筒300为具有正常听力的人提供了改进的音质。 
附加考虑 
1.已经发现,在将单独的电无源装置(即,包含磁致伸缩磁芯的电感器39)增加到电话听筒中时,使听力受损者更容易听清语音。应该相信,磁致伸缩电感器39执行一个或多个通常由助听器执行的信号处理功能。这些功能包括: 
1)滤波; 
2)选择性放大; 
3)相移; 
4)延时;以及 
5)频移。 
2.在本发明的一种形式中,除了HAC线圈之外,在听筒中使用包含磁致伸缩磁芯的电感器以与T线圈耦合。在图7示出了一个实施方案中,电话听筒150包括现有技术的扬声器155、现有技术的HAC线圈160以及如本文描述的磁致伸缩电感器165。这种听筒使得期望借助助听器的人能够利用线圈160,并使其他人能够单独使用该听筒。 
3.以下是一种设计实施本发明的听筒的方法 
首先,获取听筒的期望运行特征。例如可通过对听力受损者进行测试确定期望的运行特征,从而确定出此人的需要。作为具体的示例,可确定特定的人在特定的频率范围中的听力下降。此人所需的输出特征可能是要求在该频率范围中增加振幅,以对上述听力下降进行补偿。 
期望的输出特征可由有时被称作频率响应的听筒传递函数来规定。频率响应这一术语通常指的是一种对输入频谱进行响应,而产生的输出频谱,例如图8中的输出频谱。 
在图8中的示例中,可以看出输入频谱在从F1到F20的所有频率上是均匀分布的。但是,输出频谱却在F7到F10的范围中下降了频率。在这一特殊示例中,由于在F7到F10之间的频率特性曲线下凹,所以陷波滤波器(notch filter)是期望运行特征。当然,这个特征 是示例性的,特定的期望输出频谱取决于所讨论的应用。 
一旦确定了期望输出特征,则对图3中所示的不同类型的线圈进行测试,每个线圈例如在以下方面具有差别,例如:(1)缠绕圈数,(2)磁芯直径,以及(3)磁芯材料。例如,在电话听筒中通过用每个线圈取代现有的HAC线圈来完成测试。在这一测试中,每个线圈分配有品质因数或指标(metric),以表示线圈-听筒组合实现期望运行特征的程度。然后,选用具有最佳指标的线圈。 
4.本发明的发明人强调,通常来说,当为听筒指定特定的运行特征时,并未因此而确定所需的特定磁致伸缩电感器。原因之一是,磁致伸缩电感器与听筒的扬声器以及其它部件似乎相互电影响。 
因此,扬声器和其它部件的电性质影响运行特性。因为在不同听筒中的不同扬声器具有不同的电性质,所以所用的线圈必须与所讨论的特定听筒相匹配。 
5.本发明的发明人指出,传送给听筒使用者的声音信号不是必须由听筒的扬声器专门产生的,而是还可由磁致伸缩电感器产生。也就是说,磁致伸缩电感器线圈可作为辅助扬声器。 
此外,因为磁致伸缩电感器通常与听筒的外壳(housing)固定,所以该线圈的振动可能传递到外壳。实际上,外壳可作为扬声器纸盆(speaker cone),并将该振动耦合到空气或与外壳接触的人耳。 
6.附加的考虑3假设了预定的输出特征是在听筒的设计期间产生的。在另一方法中,不使用预定的输出特征。而是对每个不同的人采用试验的方法。在听筒中插入不同的线圈,并由听力受损者通过聆听该听筒来对其进行检查。此人选择产生最佳输出的听筒。 
7.在一个实施方案中,电感器的磁芯由具有大于10ppm的磁致伸缩因子的金属玻璃(Metglas)合金制造。 
8.应该认识到,许多含铁化合物和合金可能是磁致伸缩的。还应该认识到,由电阻器、电容器和电感器构成的滤波器在电话系统中使用。还应该认识到,某些具有铁氧体磁芯的电感器理论上可能分类为磁致伸缩。 
因此,可以说现有技术的电话系统在通向这些系统的电话听筒中 的扬声器的信号路径中包含磁致伸缩电感器。 
但是,这种磁致伸缩本质上是微小的(de minimus),并且并不能认为是为听力受损者改进了听清程度,如本文所述。 
另外,磁致伸缩是损失的来源。例如公知地的是,变压器(包括电感器)中的磁致伸缩产生热量,这就是一种类型的损失。在上面段落中描述的滤波器的设计者探索具有最小损失的电感器和电容器。 
另外,用于本发明的电感器中的磁致伸缩很可能使电感器具有电阻性质。也就是说,磁致伸缩电感器最有可能表现为类似于与理想电阻串联的理想电感器。在某种程度上,电阻代表了由磁致伸缩引起的损失。出于分析和设计的目的,磁致伸缩电感器表示为配对有电阻器的电感器。 
所讨论的电话滤波器的设计者并未对这种电路元件进行优化。原因之一是,总电感器不再表现为纯电感器,因此更难以模型化。例如,在滤波器设计中,纯电感器在数学上表示为jwL,其中,j是虚数算子;w是施加的信号的角频率,单位是弧度每秒;而L是电感,单位是亨利。 
增加电阻器使得磁致伸缩电感器表示为R+jwL,其中,R是电阻,单位是欧姆。现在,它是复变量代数意义上的二元复量,增加了代数计算的复杂度。 
另外,如上所述,尽管代数计算已经变得较复杂,但是增加R项并不能得到滤波方面的有益效果。 
因此,本发明的发明人认为,尽管在现有技术中的电话的信号路径中已经具有滤波电感器,但是以下的结论似乎很清楚。第一,与本发明不同,这些电感器并未对听力受损者提供帮助。第二,在很多情况下,这些电阻作为音频滤波器的部件使用。增加磁致伸缩会增加损失,同样会增加阻抗项。后者使得计算更复杂,并因此使得滤波器的设计更复杂。第三,由磁致伸缩引起的复杂度的增加并不能通过磁致伸缩得到任何有益效果得到补偿。 
9.应该对两种类型的频移进行区分。在一种类型中,输入频率成分f1在输出中偏移为新的频率,例如f11。但是在输出中并不会找到 输入频率成分f1;它由f11所取代。 
在另一种类型中,除了频率f11,在输出中能够找到频率成分f1或其一部分。 
本发明研究了两种类型的频移。此外,应该注意到,如果将频移信号的输出频谱与输入频谱相比较,则可在输出频谱中发现输入频谱中未出现的信号成分(即,偏移的成分)。可以说,增加了新的频率成分并出现在输出中。 
10.磁致伸缩电感器是无源装置。无源的一种定义是,输出功率不超过输入功率。与之相反,在有源装置(例如晶体管放大器)中,输出功率可超过输入功率。 
11.磁致伸缩材料可用于在声纳工作中使用的磁致伸缩变换器。 
12.以上的描述是在电话听筒方面进行的。本发明也可应用于将声音传送到收听者的任何设备,包括:听筒;耳机;连接到通信装置(例如电话和用户音频设备)的耳机;便携式手持电话和手机;免提电话和其它听筒;以及类似于听筒的、所有工作部件基本都容纳在单个外壳内的电话。 
同样地,到达听筒的音频信号源并不一定认为是重要的。这个信号能以无线方式传送。它能以数字格式发起,例如在从音乐CD或从来自互联网的电话信号(例如VOIP,互联网语音传输协议(Voice OverInternet Protocol))发起时。 
本发明以其一种形式在单个个体使用的私人扬声器中使用,但并没有在能够产生几个个体都能听到的声音的扬声器中使用。 
13.应该认识到,图3中的线圈39可由具有不同形状和尺寸的不同材料制成,并具有不同的缠绕圈数。例如可发现线圈的电感是提高本文描述的听清程度的主要因素。 
公知地,增加缠绕圈数将使电感增加,而减小缠绕圈数将使得电感减小。同样公知的是,增加磁芯材料的磁导率将使得电感增加,而减小磁芯材料的磁导率将使得电感减小。 
因此,只需考虑(1)缠绕圈数以及(2)磁芯材料的磁导率,就能以多种方式获得特定的电感。 
14.在一个实施方案中,图3中的磁致伸缩线圈39的磁芯由高饱和度材料制成。高饱和度的定义是具有大于5,000高斯的饱和度。许多金属玻璃合金具有20,000高斯或更高的饱和度。 
15.在上面的讨论中使用了术语“深度听力损失(profound hearingloss)”。它是用于描述人的听力的五个专门术语中的其中一个专门术语。这五个术语及其相关的听力损失如下所述: 
正常-0到25dB; 
轻微-26到45dB; 
中度-46到70dB; 
严重-71到90dB;以及 
深度-91dB以及更高。 
缩写dB表示分贝(decibel),分贝范围指以分贝形式测量的、人能够听见的无噪声的声音。例如具有正常听力的人可听到在0到25dB范围内的安静声音。当然,这是群体平均:并非每个正常人都能听见该范围低端值的声音。 
因此,经受深度损失的人不能听见小于91dB的声音。作为参照系,普通会话被测量为大约50dB。 
16.已经发现本发明能够提供对具有中度、严重和深度听力损失(听力学中定义的术语,在前面的部分中进行描述)的人进行帮助。 
本发明应该与其它在电话中使用的为听力受损者提供帮助的装置相区别。这些装置是常见的可调节音量的控制装置。但是,这些控制装置只能对具有轻微到中度听力损失(见上面第15点定义的术语)的人提供帮助。 
17.本发明的发明人指出,本发明提供了三种操作模式。假设听力受损者使用具有允许选择进行以下操作的开关的标准助听器:(1)T线圈操作,(2)麦克风(即普通)操作,其中,助听器中的麦克风拾取进入的声音并对其放大,以及(3)可能的其它设置。 
还假设电话听筒或其它装置配备有:(1)图3中的磁致伸缩线圈39,(2)标准的T线圈,以及(3)耳机的标准扬声器。 
在第一种操作模式中,操作者将助听器中的开关设置为麦克风设 置,并像听力没有受损的人那样使用该听筒。助听器为操作者从听筒中的扬声器接收声音并将其放大。在第一种模式中,本发明消除了许多常常被佩戴助听器的人听见的讨厌的声反馈。这种声反馈听起来常常像啸声一样。 
可以认为,人员能够以通过使用T线圈与电话听筒一起来避免声反馈,如上所述,并从而消除听筒中的扬声器和助听器中的麦克风之间的声耦合。这种耦合是声反馈的主要原因。 
但是,在所有助听器中并非都使用T线圈。大约百分之二的助听器是非常小的耳道式(in-canal)类型。在现今的技术中,还没有开发出非常小尺寸、能装配到耳道式助听器中的T线圈,或者这种T线圈至少还不能以合理价格的广泛普及。因此,使用耳道式助听器的人员仍然要经受声反馈。如上所述,本发明在第一模式中降低或消除声反馈。 
在第二操作模式中,操作者将上述开关设置为T线圈设置,并将听筒邻近助听器设置。操作者通过助听器来接听电话。在第二模式中,声反馈也同样受到抑制。 
在第三操作模式中,操作者未使用助听器,而是单独使用听筒。如上所述,图2中所示的听筒本身已经成功地由听力损失超过中度的人单独使用。 
18.电感器中的磁致伸缩磁芯使施加到电感器的AC信号产生损失,并从而被称为“有损失的(lossy)”。 
19.如上所述,本发明在电话听筒或听筒中降低了来自诸如计算机监视器和手机的源的电磁干扰。同样也降低了来自其它类型杂散辐射的干扰,例如来自荧光灯的辐射和来自电动机中电弧的辐射。 
因为所有类型的电磁辐射都具有共同的性质,即多个频率的电磁辐射,因此可以相信,不论EMI的来源,本发明都能成功地抑制所有类型的EMI。 
这包括频率成分随机分布的EMI。这也包括频率成分均匀分布的EMI。后面的类型有时被称为“白”噪声,“白”噪声通过模拟包括所有色光(实际上是频率)的白光而得到。 
20.一种已经过测试的环形磁致伸缩磁芯指定为霍尼韦尔/同盟(Honeywell/Allied)的部件号为0803 MDGC磁芯,其指的是由玻璃金属材料制成的、没有绕组的裸露的环形磁芯。经过测试的另一种磁芯是由阿莫泰克(Amotech)公司销售的部件号为C0715(M)的磁芯。 
21.一类测试表明本发明造成了一类频移。例如,进入的2千赫兹频率全部或部分地偏移为4千赫兹。 
这种偏移部分地解释了本发明在为聋人提供改良接听的电话方面的成功。一个解释如下。 
众所周知,正常的人类听觉占用从大约50Hz到大约15KHz或20KHz的频谱。但是,在现今的技术中,普通电话具有大约2,500或3,000Hz的带宽。因此,电话仅能使得人类听觉范围中较低的2,500或3,000Hz通过。高于这一范围的频率被阻断。 
因此,例如,如果一个假想的人不能听见低于5,000Hz的频率,那么理论上,此人就不能使用电话。 
本发明在执行刚才所述的频移时,可看作是恢复电话系统抑制的带宽。也就是说,如果没有本发明,电话的使用者将听见具有最高为2,500或3,000Hz的带宽。但是使用本发明,增加了4KHz的成分。 
因此,本发明可看作扩展了电话带宽,或者增加了电话带宽之外的频率。本发明可看作:(1)合成一个或多个落在电话带宽之外的包含信息的频率成分,以及(2)向上述的合成成分增加到传送到电话使用者的声信号中。这可看作是降低反向掩蔽(backward masking)效应。 
本发明可应用于外置或内置的助听器或者辅助装置,并通常可应用于听力器械。 
图11示意性地示出了一般的听力器械500,例如助听器。听力器械500包括扬声器505。模块508表示麦克风以及放大和处理电路。具有本文描述类型的具有磁致伸缩磁芯的电感器510与扬声器505连接。 
如上所述,耳道式的助听器通常未配备有T线圈,这是因为耳道式的助听器尺寸较小。但是,已经发现,可从阿莫泰克公司得到的磁致伸缩环形磁芯(在上面的第20点描述)可足够小,从而能够装配到 耳道式的助听器中。 
因此,图11的助听器500也可表示具有适当小尺寸的电感器510的耳道式助听器。 
23.图12表示了本发明的一种形式。在图12中示出了在电话听筒中使用类型的扬声器550,并通常被称为膜片(capsule)或扬声器膜片。扬声器550包括安装元件555(示意性地表示),例如适当的凸台、凹口、螺栓孔、固定点、搭扣配合,或者上述元件的任意组合。安装元件555通常设计为与要将扬声器550安装到其中的特定电话听筒(未示出)相对应。 
本发明将磁致伸缩电感器560附着到扬声器550。这一附着由虚线570表示。 
集成的扬声器-550/电感器-560作为单个产品或膜片销售,用于由希望改良现有听筒并使用该改良听筒的人(例如听力受损者)插入电话听筒中。同样地,集成的扬声器-550/电感器-560也可由听筒的制造者在其装配过程中使用。 
托架(未示出)可作为电话听筒和扬声器/电感器组合之间的中间物。也就是说,托架被设计为安装到听筒中,并被设计为接纳和支撑扬声器和电感器。 
24.上面的讨论集中于与扬声器串联的磁致伸缩电感器。但是,为了使磁致伸缩电感器影响到达扬声器的信号,串联并非必需的。例如,并联也是合适的。 
此外,以上所述的致伸缩的电感器可看作是电滤波器的单独的分立元件。可以网络结构使用更复杂的滤波器,在这种滤波器中使用一个或多个磁致伸缩电感器,并可增加其它的元件。其它的元件可包括电阻器、电容器、电感器、以及诸如运算放大器的有源元件。 
25.本发明可应用于以下(以及其它)类型的助听器:耳背式(BTE,behind-the-ear)、耳内式(ITE,in-the-ear)、耳道式(ITC)、深耳道式(CIC)以及配戴固定在乳突骨质上的(bone-anchored)装置。 
本发明也可应用于以下(以及其它)类型:中耳植入的接收器 (middle ear implanted receiver)、脑干听觉系统植入(brainstemauditory implant)、耳蜗植入(cochlear implant)以及诸如硬连线、FM、红外线和闭路系统的辅助装置。 
在不背离本发明的实质精神和范围的前提下可对本发明进行各种替换和修改。希望能由专利证书保护的权利由所附的权利要求来限定。 

Claims (16)

1.一种用于为听力受到预定类型损伤的人员进行音频信息处理的方法,所述方法包括:
使用与音频扬声器连接的无源电气装置,使原来对于所述人员听不清的音频信号变得对于所述人员能够听清,
其中,所述无源电气装置包括缠绕在磁致伸缩磁芯上的电感器,所述磁致伸缩磁芯具有大于10ppm的磁致伸缩因子。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述音频扬声器包含于电话听筒,所述电话听筒包括所述无源电气装置。
3.如权利要求2所述的方法,其中,所述电话听筒进一步包括HAC线圈,用于将信号传送到助听器。
4.如权利要求1所述的方法,其中,所述磁致伸缩磁芯是环形的。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的方法,还包括频率偏移所述音频信息的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述频率偏移包括:
a)运行具有带宽BW的电话装置;
b)在所述电话装置内
i)对位于所述带宽BW之外的、包含有信息的一个或多个频率成分进行合成;以及
ii)将合成的成分增加到向所述人员传送的声信号中。
7.一种用于为听力受到预定类型损伤的人员进行音频信息处理的设备,所述设备包括:
a)音频扬声器;以及
b)无源电气装置,其连接到所述音频扬声器,使得原来对于所述听力受到预定类型损伤的人员来说听不清的音频信号变得能够听清,
其中,所述无源电气装置包括缠绕在磁致伸缩磁芯上的电感器,其中,所述磁致伸缩磁芯具有大于10ppm的磁致伸缩因子。
8.如权利要求7所述的设备,进一步包括电话听筒,所述电话听筒包括所述音频扬声器,以及所述电话听筒包括所述无源电气装置。
9.如权利要求8所述的设备,其中,所述电话听筒包括HAC线圈,用于将信号传送到助听器。
10.如权利要求7-9中任意一项所述的设备,其中,所述无源电气装置被配置为偏移所述音频信号的至少一个频率成分,以产生偏移后的成分,并将所述偏移成分传送到所述音频扬声器。
11.如权利要求10所述的设备,其中,在所述音频信号中不存在所述偏移成分。
12.如权利要求7-9中任意一项所述的设备,其中,所述音频信号以频谱表征其特征,所述无源电气装置对位于所述带宽BW之外的、包含有信息的一个或多个频率成分进行合成,以及将合成的成分增加到所述频谱,从而增加所述音频信号对于听力受到预定类型损伤的人员的可听清程度。
13.如权利要求8-9中任意一项所述的设备,其中,所述无源电气装置被配置为抑制传送到所述电话听筒的使用者所佩戴的助听器的电磁干扰;以及允许所述使用者在没有助听器的情况下在双向通信中使用所述电话听筒,所述使用者的听力受到中度、严重或深度损伤。
14.如权利要求7所述的设备,其中,所述磁致伸缩磁芯是环形的。
15.如权利要求7所述的设备,其中,所述音频扬声器和所述无源电气装置包含在可由人佩戴的听筒中。
16.如权利要求7所述的设备,包括耳道式助听器。
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7978867B2 (en) * 2003-06-11 2011-07-12 Able Planet, Incorporated Audio signal system
US7715578B2 (en) * 2005-11-30 2010-05-11 Research In Motion Limited Hearing aid having improved RF immunity to RF electromagnetic interference produced from a wireless communications device
US8340336B1 (en) * 2006-01-25 2012-12-25 At&T Mobility Ii Llc Magnetic coupling enhanced speaker assembly
US8462975B2 (en) * 2007-02-09 2013-06-11 Able Planet, Incorporated Method and apparatus for modifying an audio signal
US20090074226A1 (en) * 2007-09-14 2009-03-19 William Chris Eaton Pcb with embedded speaker assembly
EP2108237B1 (en) * 2008-01-18 2011-06-15 Research In Motion Limited Mobile wireless communications device including shared voice coil to provide hearing aid compatibility and related methods
US8213657B2 (en) * 2008-06-30 2012-07-03 Nokia Corporation Apparatus for providing audio related signals for audio loops and associated methods
CN102316188A (zh) * 2010-07-09 2012-01-11 厦门青年网络通讯股份有限公司 一种无方向性无线电话听筒
CA2822675C (en) 2010-12-22 2016-06-21 Widex A/S Method and system for wireless communication between a telephone and a hearing aid
CN102638600B (zh) * 2011-02-15 2016-06-15 中兴通讯股份有限公司 移动终端、耳机及语音处理方法
US9301066B2 (en) * 2011-10-06 2016-03-29 Brain Basket, LLC Auditory comprehension and audibility device
DK2826262T3 (en) 2012-03-12 2016-07-04 Sonova Ag Method of operation of a hearing aid and of a hearing aid
DK3111672T3 (en) 2014-02-24 2018-01-02 Widex As HEARING WITH SUPPORTED NOISE PRESSURE
US20210195308A1 (en) * 2018-08-29 2021-06-24 Soniphi Llc Earbuds With Enhanced Features
CN111629303A (zh) * 2019-02-28 2020-09-04 北京小米移动软件有限公司 助听器匹配组件及终端
EP4035421B1 (en) * 2019-09-27 2024-05-29 Starkey Laboratories, Inc. Ingress protection from foreign material in hearing instruments
EP4093051A1 (en) * 2021-05-21 2022-11-23 GN Hearing A/S Hearing aid with dual coil components for noise cancellation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381068A (en) * 1993-12-20 1995-01-10 General Electric Company Ultrasonic transducer with selectable center frequency
CN1257696A (zh) * 1998-12-18 2000-06-28 李建文 接触式电子听觉器
US6320959B1 (en) * 1998-08-18 2001-11-20 Shirley Aline Crouch Hearing aid telephone interconnect system

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4160122A (en) * 1978-05-23 1979-07-03 Jacobson Sava Telephone earphone amplifier
JPS575993Y2 (zh) * 1978-07-10 1982-02-04
JPS5513432A (en) * 1978-07-12 1980-01-30 Fuji Electric Co Ltd Output voltage control unit for inverter
US4419544A (en) * 1982-04-26 1983-12-06 Adelman Roger A Signal processing apparatus
US4689818A (en) * 1983-04-28 1987-08-25 Siemens Hearing Instruments, Inc. Resonant peak control
FR2570239B1 (fr) * 1984-09-07 1988-07-15 Centre Nat Rech Scient Ecouteur, combine telephonique et casque d'ecoute destines a corriger les deficiences auditives individuelles
JPS6374852U (zh) * 1986-11-05 1988-05-18
JPH0786058B2 (ja) * 1987-03-28 1995-09-20 大日本印刷株式会社 印刷機の給紙部への搬送装置
US6169813B1 (en) * 1994-03-16 2001-01-02 Hearing Innovations Incorporated Frequency transpositional hearing aid with single sideband modulation
JP3497320B2 (ja) * 1996-03-27 2004-02-16 Tdk株式会社 骨導式音声伝達装置
JP2000340426A (ja) * 1999-05-28 2000-12-08 Taiyo Yuden Co Ltd リニアリティコイル
JP2001044042A (ja) * 1999-07-29 2001-02-16 Taiyo Yuden Co Ltd リニアリティコイル
US6754355B2 (en) * 1999-12-21 2004-06-22 Texas Instruments Incorporated Digital hearing device, method and system
WO2001052598A1 (en) * 2000-01-13 2001-07-19 Sonionmicrotronic Nederland B.V. Packaging and rf shielding for telecoils
US6925179B2 (en) * 2000-04-07 2005-08-02 New World Sounds, Inc. Method and apparatus for a hearing aid coupling system
US6785394B1 (en) * 2000-06-20 2004-08-31 Gn Resound A/S Time controlled hearing aid
AU2001293685A1 (en) * 2000-10-04 2002-04-15 Oticon A/S Hearing aid with a radio frequency receiver
KR20020035370A (ko) * 2000-11-06 2002-05-11 정종섭 휴대폰용 핸즈프리 장치
US20020141545A1 (en) * 2001-03-30 2002-10-03 Segovia Jacob Lynn Efficient autocorrect hearing aid coupling system
US20060147051A1 (en) * 2003-06-02 2006-07-06 Smith Brian D Audio system
US7978867B2 (en) 2003-06-11 2011-07-12 Able Planet, Incorporated Audio signal system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5381068A (en) * 1993-12-20 1995-01-10 General Electric Company Ultrasonic transducer with selectable center frequency
US6320959B1 (en) * 1998-08-18 2001-11-20 Shirley Aline Crouch Hearing aid telephone interconnect system
CN1257696A (zh) * 1998-12-18 2000-06-28 李建文 接触式电子听觉器

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Publication number Publication date
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US20050117713A1 (en) 2005-06-02
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JP5543933B2 (ja) 2014-07-09
CN1826837A (zh) 2006-08-30

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