CN201219305Y - 骨传导装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种骨传导装置，包括用于接收及处理声音讯号的调控装置，调控装置通过传输线与外界的讯号发送器连接，调控装置由讯号接收器、耳机与传输线构成，其中，讯号发送器内部设有高频数字移相器、频率合成器与调制编码技术模块，耳机内部设麦克风、振动装置、放大器与声学回声消除器。频率合成器设置于高频数字移相器内部，主要由相位累加模块与波形存储模块构成。本实用新型有效的避免了空气传导方式给耳膜带来的损害，同时解决了在使用空气传导接收装置时使用者无法接收周边环境语音信息的弊端，为听力障碍患者提供了一种全新的语音接收方式。

Description

骨传导装置

技术领域

本实用新型涉及一种传导装置，尤其是一种骨传导装置。

背景技术

近年来，我国科技通讯产品如电话、手机以及多媒体产品的普及如CD机、MP3播放器、多媒体电脑、PDA、电视机的应用，使得声音输出设备的需求量也随之大增。噪音环境(70分贝以上)恶劣的场合大都需要采取保护人耳的措施，尤其是听力障碍患者更需要辅助语音接收设备。因此，各大半导体器件厂纷纷推出各种新型耳机、助听器以及防噪音头盔等产品，以满足不同应用领域的需要。但是，无论是助听器还是种类繁多的耳机、防噪音头盔，都是以空气作为传输介质的产品，这就存在许多不能解决的问题。如；防噪音头盔，由于采取了包头式防护措施，戴上头盔就意味着与周边环境失去了语言联系，所以，当特殊工种、装甲兵、炮兵戴上防噪音头盔时，不仅与外界的联系变的十分困难，而且对工人、士兵的健康和安全带来一定的影响；对于目前市场上种类繁多的耳机来讲，必须借助于耳道方能够接收到声音信号；当你戴了耳机后，耳道即被占用而无法再与外界沟通了。而普通助听器只能满足听力有一定障碍的患者，对先天性聋哑患者无效。当人耳道某部位发生病变时，就需要根据病变程度选配助听器，目前市场上的助听器都属于空气传导，长期佩戴会导致听力进一步下降。电子耳蜗是一种直接植入到听神经部位的电子放大器，既不属于气传导也不属于骨传导，因其手术和产品的价格十分昂贵，对于我国听力障碍患者人群分析，其中绝大部分还承担不起这笔开销。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种佩戴方便、使用安全，能够有效的避免空气传导方式给耳膜带来的损害，并且能够接收到周边环境语音信息的一种骨传导装置。

为实现上述目的，本实用新型提供一种骨传导装置，包括用于接收及处理由外界传送声音讯号的调控装置，与用于承载所述调控装置的支架，所述调控装置通过传输线与外界的讯号发送器连接，所述调控装置由讯号接收器、耳机与传输线构成，所述讯号发送器内部设有高频数字移相器、频率合成器与调制编码技术模块，所述耳机内部设振动装置、放大器、声学回声消除器。

所述频率合成器设置于所述高频数字移相器内部。

所述频率合成器包括用于对频率控制字符进行线性累加的相位累加模块、相位加法模块、波形存储模块、数字乘法模块、数模转换模块与低通滤波模块。

所述波形存储模块内部设有用于存储函数波形的查询表。

所述振动装置由内部振荡器或外部振荡器构成，所述内部振荡器由内部晶体振荡器或压控振荡器构成，所述外部振荡器由外部晶体振荡器或外部时钟振荡器构成。

所述放大器包括前置放大模块、功率放大模块、移频器与相位探测模块。

所述高频数字相器的移相范围为0-2π，移相步进值小于且等于0.1°，频率转换时间小于且等于1μs，杂散值大于且等于75dB。

所述相位累加模块与所述数模转换模块还分别与信号参考模块相连接。

所述振动装置与所述放大器连接。

所述耳机的内部还设有麦克风，所述麦克风的体积为5立方毫米，并且与所述振动装置与所述放大器及所述声学回声消除器连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的骨传导装置，包括用于接收及处理由外界传送声音讯号的调控装置，与用于承载所述调控装置的支架，调控装置通过传输线与外界的讯号发送器连接，调控装置由讯号接收器、耳机与传输线构成，讯号发送器内部设有高频数字移相器、频率合成器与调制编码技术模块，耳机内部设麦克风、振动装置、放大器与声学回声消除器，该麦克风的体积为5立方毫米，并且与振动装置与放大器及声学回声消除器连接。频率合成器设置于高频数字移相器内部，主要由相位累加模块与波形存储模块构成。本实用新型佩戴方便、使用安全，适用于任何人群佩戴，能够有效的避免空气传导方式给耳膜带来的损害，同时解决了在使用空气传导接收装置时使用者无法接收周边环境语音信息的弊端，为听力障碍患者提供了一种全新的语音接收方式。

附图说明

图1为本实用新型整体结构框图；

图2为本实用新型频率合成器与信号参考模块连接框图；

图3为本实用新型频率实测图；

图4为本实用新型振动装置与放大器连接结构框图。

具体实施方式

图1为本实用新型整体结构框图，如图1所示，本实用新型主要由包括用于接收及处理由外界传送声音讯号的调控装置，并且与调控装置连接的讯号发送器，以及为调控装置与讯号发送器提供电能的电源构成。该调控装置包括讯号接收器与耳机，讯号接收器与耳机之间通过传输线相连接，讯号接收器用于接收由讯号发送器发送由来的讯号，从而通过传输线传输至耳机内部。耳机内部则设有振动装置、放大器、声学回声消除器与麦克风，振动装置通过线路依次与放大器、声学回声消除器以及麦克风连接。该振动装置由内部振荡器或外部振荡器构成，内部振荡器由内部晶体振荡器或压控振荡器构成，外部振荡器由外部晶体振荡器或外部时钟振荡器构成；放大器包括前置放大模块、功率放大模块、移频器与相位探测模块；声学回声消除器是对扬声器信号与由它产生的多路径回声的相关性为基础，建立远端信号的语音模型，利用它对回声进行估计，并不断地修改滤波器的系数，使得估计值更加逼近真实的回声。然后，将回声估计值从话筒的输入信号中减去，从而达到消除回声的目的。声学回声消除器还将话筒的输入与扬声器过去的值相比较，从而消除延长延迟的多次反射的声学回声。根椐存储器存放的过去的扬声器的输出值的多少，声学回声消除器可以消除各种延迟的回声；该麦克风利用硅芯片制造工艺首先在硅表面之下蚀刻出一个极其微小的孔状空间，然后在其上覆盖一层厚度仅为500纳米的薄膜。当声波传至孔穴中的时候，其表面的这层薄膜将振动并产生电子信号。该信号经由其它电子器件等经过进一步处理后，就可以达到麦克风的录音以及扩音效果。该麦克风的外形为传统的芯片状，但其体积仅为约5立方毫米，是目前普通微型麦克风的约十分之一。

讯号接收器主要由高频数字移相器与调制编码技术模块两部分，高频数字移相器内部还设有频率合成器。高频数字相器的移相范围为0-2π，移相步进值小于且等于0.1o，频率转换时间小于且等于1μs，杂散值大于且等于75dB。频率合成器包括用于对频率控制字符进行线性累加的相位累加模块、相位加法模块、波形存储模块、数字乘法模块、数模转换模块与低通滤波模块。调制编码技术模块的基本原理就是改变调制和编码的格式，并使它在系统限制范围内和信道条件相适应，而信道条件则可以通过发送反馈来估计。在调制编码技术模块系统中，一般用户在理想信道条件下用较高阶的调制方式和较高的编码速率，而在不太理想的信道条件下则用较低阶的调制编码方式。采用调制编码技术模块的好处主要有：处于有利位置的用户可以具有更高的数据速率，由此蜂窝平均吞吐量得到提高；在链路自适应过程中，通过调整调制编码方案而不是调整发射功率的方法可以降低干扰水平。

图2为本实用新型频率合成器与信号参考模块连接框图。频率合成器包括用于对频率控制字符进行线性累加的相位累加模块、相位加法模块、波形存储模块、数字乘法模块、数模转换模块与低通滤波模块，相位累加模块与所述数模转换模块还分别与信号参考模块相连接。其中，参考信号单元为高稳晶振，其输出信号用于提供DDS频率合成器各种部件的同步工作；相位累加器是DDS频率合成器的核心，它由一个N位字长的二进制加法器和一个由时钟fc取样的N位寄存器组成，作用是对频率控制字K进行线性累加；波形存储器中所存储的是一张函数波形查询表，对应不同的相位码址输出不同的幅度编码。当相位控制字为0，幅度控制字为1时，相位累加器输出的相位序列对波形存储器寻址，得到一系列离散的幅度编码。该幅度编码经D/A转换后得到对应的阶梯波，最后经低通滤波器平滑后可得到所需的模拟波形。设相位累加器字长为N，则DDS频率合成器输出频率fo和频率分辨率Δfmin为：

$\mathrm{fo}=\frac{K\·\mathrm{fc}}{2^N}$

$\mathrm{\Δ}f\min =\frac{\mathrm{fc}}{2^N}$

通过改变相位控制字P可以控制输出信号的相位参数，令相位加法器的字长为M，当相位控制字由0跃变到P(P≠0)时，波形存储器的输入为相位累加器的输出与相位控制字P之和，因而其输出的幅度编码相位会增加2πp/2M，使最后输出的模拟信号产生相移。相移最小步进主要取决于相位加法器的字长，相移分辨率则取决于相位累加器的字长N，如以下两个公式所示：

$P_{\min }=\frac{2\mathrm{\π}}{2^M}$ $\mathrm{\Δ}{P}_{\min }=\frac{2\mathrm{\π}}{2^N}$

DDS频率合成器输出信号的幅度可通过在波形存储器之后插入一个数字相乘器来实现，幅度控制字A起到对波形存储器的输出幅度编码进行加权的作用。

由以上分析可知，当DDS频率合成器的相位累加器字长和相位加法器字长固定后，通过改变K、P、A可有效地控制DDS输出模拟信号的频率、相位和幅度。

图3为本实用新型频率实测图。由图3可知，DDS频率合成器是一个全数字结构的开环系统，无反馈环节，因此其速度极快，一般都在毫微秒量级。

由于全数字结构，导致DDS频率合成器的致命缺陷即杂波分布广泛，当落入输出频带内，则无法滤除。杂散主要是由于数字器件的非理想特性而带来的幅度量化误差、相位截断误差等因素所致。

其主要杂波分量遵循Nyquist抽样定理，杂波分量出现在参考频率与输出频率的组合处，即：

nfc±fo(n＝0，±1，±2，...)处。

在fo处的信号最强，距输出频率最近的杂波分量为fc-fo。

DDS频率合成器原理上是一个分频器，因此理论上DDS输出信号的相位噪声较时钟信号更好，但是由于数字器件本身噪声基底的限制以及其他一些不可预知的因素，因而DDS频率合成器输出信号的相噪都不及时钟信号。

图4本实用新型振动装置与放大器连接结构框图，该振动装置由晶体振动器与两个压控振动器构成，晶体振动器与两个压控振动器之间还设有功分器。该放大器分别由两个前置放大模块与功率放大模块构成，两个功率放大模块通过线路分别与相位探测模块连接，该相位探测模块分别与两个移频器及其中一个压控振动器连接。

该放大器内部采用双积分电子电路，不同于传统的低通滤波器原理。所谓积分电路是由一个串接在反馈环路内的电容器和一个运算放大器等构成的一个电子电路，与电容器并联的电阻用来阻此积分器对过低频率的积分引起的运算放大器直流电声失调而造成过载，这一电路频率回应随频率的降低而斜率上升，频率每降低一个倍频程而频率回应则以6dB的斜率上升。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1、一种骨传导装置，包括用于接收及处理由外界传送声音讯号的调控装置，与用于承载所述调控装置的支架，所述调控装置通过传输线与外界的讯号发送器连接，所述调控装置由讯号接收器、耳机与传输线构成，其特征在于，所述讯号发送器内部设有高频数字移相器、频率合成器与调制编码模块，所述耳机内部设振动装置、放大器、声学回声消除器。

2、如权利要求1所述的骨传导装置，其特征在于，所述频率合成器设置于所述高频数字移相器内部。

3、如权利要求1所述的骨传导装置，其特征在于，所述频率合成器包括用于对频率控制字符进行线性累加的相位累加模块、相位加法模块、波形存储模块、数字乘法模块、数模转换模块与低通滤波模块。

4、如权利要求3所述的骨传导装置，其特征在于，所述波形存储模块内部设有用于存储函数波形的查询表。

5、如权利要求1所述的骨传导装置，其特征在于，所述振动装置由内部振荡器或外部振荡器构成，所述内部振荡器由内部晶体振荡器或压控振荡器构成，所述外部振荡器由外部晶体振荡器或外部时钟振荡器构成。

6、如权利要求1所述的骨传导装置，其特征在于，所述放大器包括前置放大模块、功率放大模块、移频器与相位探测单元。

7、如权利要求1所述的骨传导装置，其特征在于，所述高频数字相器的移相范围为0-2π，移相步进值小于且等于0.1°，频率转换时间小于且等于1μs，杂散值大于且等于75dB。

8、如权利要求3所述的骨传导装置，其特征在于，所述相位累加模块与所述数模转换模块还分别与信号参考模块相连接。

9、如权利要求1所述的骨传导装置，其特征在于，所述振动装置与所述放大器连接。

10、如权利要求1所述的骨传导装置，其特征在于，所述耳机的内部还设有麦克风，所述麦克风的体积为5立方毫米，并且与所述振动装置与所述放大器及所述声学回声消除器连接。

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