CN204090151U - 一种智能听觉辅助设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种智能听觉辅助设备，其为耳背式结构，包括：耳挂、与耳挂相连接的导声钩、以及与导声钩另一端相连接的耳塞，所述耳挂上设置开关、充电插口和音量调节器，耳挂内置DSP电路和音频放大电路，所述耳挂底部与导声钩连接处设置有从MIC，所述导声钩另一端与耳塞连接处设置有主MIC；所述主MIC，其采样低频截止频率为60Hz，其采样高频截止频率为500Hz；所述从MIC，其采样低频截止频率为20Hz，其采样高频截止频率为20kHz；主MIC的采样放大倍数大于从MIC采样放大倍数，主MIC和从MIC输出音频采样信号到所述DSP电路。

Description

一种智能听觉辅助设备

技术领域

本实用新型涉及电子领域，特别涉及一种智能听觉辅助设备。

背景技术

现有的听觉辅助设备主要分为盒式、眼镜式、耳背式、隐形式、开放式和专人定制式几种，其中以耳背式结构使用最为广泛。耳背式结构，包括：耳挂、与耳挂相连接的导声钩、以及与导声钩另一端相连接的耳塞，耳挂上设置开关、充电插口和音量调节器等功能部件，耳挂内置DSP电路和音频放大电路，DSP电路对MIC采集到的音频信号进行处理，输出数字音频信号到音频放大电路，音频放大电路将数字音频信号转换为模拟音频信号在扬声器输出。MIC包括话筒、滤波器和采样放大电路，话筒采集音频信号，滤波器对采集到的信号进行滤波处理，采样放大电路对采集到的音频信号进行比例缩放。耳挂式结构的听觉辅助设备佩戴方便、牢靠，用户体验舒适，而且结构紧凑，便于随身携带。

但现有的耳挂式结构的听觉辅助设备功能单一，只起到全范围音频放大的作用，环境噪音也被同比例放大传输，带来了极大的听觉污染，为用户的生活造成了困扰，因此，如何将听觉辅助设备采集到的噪音进行过滤是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型提出一种智能听觉辅助设备，解决了现有技术中环境噪音被同比例放大、造成听觉污染的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种智能听觉辅助设备，其为耳背式结构，包括：耳挂、与耳挂相连接的导声钩、以及与导声钩另一端相连接的耳塞，所述耳挂上设置开关、充电插口和音量调节器，耳挂内置DSP电路和音频放大电路，所述耳挂底部与导声钩连接处设置有从MIC，所述导声钩另一端与耳塞连接处设置有主MIC；所述主MIC，其采样低频截止频率为60Hz，其采样高频截止频率为500Hz；所述从MIC，其采样低频截止频率为20Hz，其采样高频截止频率为20kHz；主MIC的采样放大倍数大于从MIC采样放大倍数，主MIC和从MIC输出音频采样信号到所述DSP电路；

所述耳挂的耳廓接触部设置有心率计和血氧计；所述心率计包括设置在所述耳廓接触部的绿光二极管、接收反射光的第一感光元件和对第一感光元件输出的脉冲电信号进行计数的计数器；所述血氧计包括在耳廓接触部设置的两个LED灯和第二感光元件，两个LED灯输出固定波长的光束，第二感光元件对经过皮肤、组织、血液漫反射回的光进行采集，将代表血氧饱和度值的光强度转换为电信号。

可选地，所述音频放大电路内置在所述耳挂中，其为两级结构，前级为功率调制部，后级为音频调制部；

所述功率调制部包括：变压器，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，原边绕组包括第一端和第二端，副边绕组包括第一端和第二端，原边绕组第一端连接到电源，副边绕组第二端连接到副边地电位，原边绕组第一端和副边绕组第二端为同名端；

第一开关管，其源极连接到变压器原边绕组第二端，其漏极连接到原边地电位，其栅极连接到第一开关驱动器；

第一开关驱动器，包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为NPN晶体管，第二晶体管为PNP晶体管，第一晶体管和第二晶体管的基极连接在一起作为控制端，第一晶体管和第二晶体管的发射极连接在一起作为输出端，第一晶体管的集电极连接到所述电源，第二晶体管的集电极连接到原边地电位；

频率发生电路，包括锁相环，其连接至晶振；低通滤波器，连接至锁相环的输出端；压控振荡器，连接至低通滤波器输出端，其输出端一路通过倍频器电路反馈至锁相环，另一路输出至放大器，放大器的输出端连接到所述第一开关驱动器的控制端；

所述倍频器电路包括并联连接的3倍频器、6倍频器和9倍频器，所述3倍频器、6倍频器和9倍频器分别通过第一音控开关、第二音控开关和第三音控开关连接至所述压控振荡器；

所述第一音控开关、第二音控开关和第三音控开关与所述耳挂上的音量调节器相连接；

第一二极管，其阳极连接到变压器副边绕组第一端，其阴极连接到第一滤波器；

第一滤波器包括第一滤波电感器和第一滤波电容器，第一滤波电感器连接到所述第一二极管的阴极，第一滤波电感器与第一滤波电容器的公共端连接至所述音频调制部的供电端，第一滤波电容器的另一端连接至副边地电位；

所述音频调制部包括：第二开关管和第三开关管，第二开关管的源极连接到所述供电端，第二开关管的漏极和第三开关管的源极连接在一起且共同连接到第二滤波器的输入端，第二滤波器的输出端连接到所述扬声器，第三开关管的漏极连接到副边地电位；

所述第二滤波器包括：

第二滤波电感器和输出隔直电容器，串联耦接在第二滤波器的输入端和输出端之间；

第二滤波电容器，耦接在第二滤波器输出端和副边地电位之间；

所述音频调制部还包括：

DA转换器，连接到数字音频信号，将数字音频信号转换为模拟音频信号，其输出端通过输入隔直电容器耦接到第一比较器的反相输入端，第一比较器的正相输入端接收锯齿波信号，所述第一比较器根据锯齿波信号和模拟音频信号输出音频比较信号；

第二开关驱动器，其为德州仪器公司UC3714芯片，基于控制端输入的音频比较信号产生两路互补的开关驱动信号，一路耦接至所述第二开关管栅极，另一路耦接至所述第三开关管栅极。

本实用新型的有益效果是：

(1)声音采集部分采用双MIC降噪技术对声音信号进行采集，以人体语言频率为依据，对环境噪音进行衰减，保证了使用者得到优越的体验感；

(2)心率采集和血氧饱和度参数采集，给使用者提供康复治疗的可靠数据支撑；

(3)音量控制采用调频方式实现，改变了传统的电阻式调音方式，系统更加省电。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型智能听觉辅助设备的整体结构示意图；

图2为本实用新型智能听觉辅助设备的电路控制框图；

图3为本实用新型智能听觉辅助设备的心率计和血氧计的电路控制框图；

图4为本实用新型智能听觉辅助设备的音频放大电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型的智能听觉辅助设备，其为耳背式结构，包括：耳挂1000、与耳挂相连接的导声钩2000、以及与导声钩2000另一端相连接的耳塞4000，所述耳挂1000上设置开关1002、充电插口1001和音量调节器1003，耳挂1000内置DSP电路和音频放大电路，所述耳挂1000底部与导声钩2000连接处设置有从MIC120，所述导声钩2000另一端与耳塞4000连接处设置有主MIC110，所述耳挂1000与用户耳廓接触部设置有心率计和血氧计(图1中未示出)。

MIC包括话筒、滤波器和采样放大电路，其中，所述主MIC110，其采样低频截止频率为60Hz，其采样高频截止频率为500Hz，音频60～500Hz为人体说话的声音频率；所述从MIC120，其采样低频截止频率为20Hz，其采样高频截止频率为20kHz，20～20kHz为人耳听觉范围；主MIC的采样放大倍数大于从MIC采样放大倍数，主MIC和从MIC输出音频采样信号到所述DSP电路，在MIC端将说话音频的采集信号和环境音频的采集信号进行放大和缩小，最终扬声器输出的说话音频清晰，而环境音频被衰减。

如图2所示，所述主MIC110和从MIC120与DSP电路130相连接，DSP电路130输出数字音频信号到音频放大电路600，音频放大电路600与扬声器700相连接。

如图2和图3所示，所述耳挂的耳廓接触部设置有心率计501和血氧计502。所述心率计包括设置在所述耳廓接触部的绿光二极管5021、接收反射光的第一感光元件5023和对第一感光元件输出的脉冲电信号进行计数的计数器5024；所述血氧计包括在耳廓接触部设置的两个LED灯5011、5012和第二感光元件5013，两个LED灯输出固定波长的光束，第二感光元件5013对经过皮肤、组织、血液漫反射回的光进行采集，将代表血氧饱和度值的光强度转换为电信号。DSP电路130接收心率计和血氧计输出的电信号，并将电信号转换为数字信号，计算出心率值和血氧饱和度值。

如图2和图3所示，所述DSP电路130连接到MCU400，MCU400通过蓝牙模块200将心率数据、血氧饱和度数据和数字音频信号上传到智能手持终端300。本实用新型的智能听觉辅助设备为听力衰退人群提供听觉辅助作用，使听力衰退人群得到比较好的听觉体验、交流顺畅、听觉康复的同时，对使用者的身体参数采集，多家研究机构研究显示，心血管病、肥胖症是造成听力衰退的一个比较重要的因素，因此在听力障碍患者的治疗、康复过程中，对心率、血氧等参数的全天候检测、统计可以为听力障碍患者提供数据支撑，以便其做合理的康复计划以及生活规律。

本实用新型的MCU采用超低功耗IC，其功能为查询心率数据、血氧数据，并组合成数据包，实现存储，当使用者将智能听觉辅助设备与智能手持终端连接时，将数据同步至智能手持终端，并根据蓝牙模块发送的指令数据，辨别蓝牙通信内容。优选地，所述蓝牙模块200为蓝牙双模4.0模块，如来电话时，MCU控制蓝牙4.0模块切换至经典蓝牙模式，实现语音通话。蓝牙4.0模块为双模蓝牙4.0，可实现小数据包与音频流的传输；其正常工作时，在线保持、数据同步采用蓝牙4.0BLE模式，语音通话时采用经典蓝牙模式。

本实用新型的音频放大电路600内置在耳挂1000中，如图4所示，其为两级结构，前级为功率调制部10，后级为音频调制部20。

所述功率调制部10包括：变压器11，包括原边绕组和副边绕组，原边绕组包括第一端和第二端，副边绕组包括第一端和第二端，原边绕组第一端连接到电源1，副边绕组第二端连接到副边地电位，原边绕组第一端和副边绕组第二端为同名端；第一开关管12，其源极连接到变压器原边绕组第二端，其漏极连接到原边地电位，其栅极连接到第一开关驱动器13；第一开关驱动器13，包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为NPN晶体管，第二晶体管为PNP晶体管，第一晶体管和第二晶体管的基极连接在一起作为控制端，第一晶体管和第二晶体管的发射极连接在一起作为输出端，第一晶体管的集电极连接到所述电源1，第二晶体管的集电极连接到原边地电位；频率发生电路40，包括锁相环41，其连接至所述DSP电路130的晶振输出端；低通滤波器42，连接至锁相环41的输出端；压控振荡器43，连接至低通滤波器42输出端，其输出端一路通过倍频器电路反馈至锁相环41，另一路输出至放大器44，放大器44的输出端输出频率控制信号f1且连接到所述第一开关驱动器13的控制端；所述倍频器电路包括并联连接的3倍频器45、6倍频器46和9倍频器47，所述3倍频器、6倍频器和9倍频器分别通过第一音控开关51、第二音控开关52和第三音控开关53连接至所述压控振荡器43；所述第一音控开关51、第二音控开关52和第三音控开关53与所述耳挂上的音量调节器1003相连接，通过操作音量调节器1003，在第一音控开关51、第二音控开关52和第三音控开关53之间切换，改变第一开关驱动器13控制端的信号频率，进而改变第一开关管12的开关频率，调节功率调制部10输出的功率大小，扬声器700输出的音量得到调节；第一二极管14，其阳极连接到变压器副边绕组第一端，其阴极连接到第一滤波器；第一滤波器包括第一滤波电感器15和第一滤波电容器16，第一滤波电感器15连接到所述第一二极管14的阴极，第一滤波电感器15与第一滤波电容器16的公共端连接至所述音频调制部的供电端，第一滤波电容器16的另一端连接至副边地电位。

所述音频调制部20包括：第二开关管22和第三开关管23，第二开关管22的源极连接到所述供电端，第二开关管22的漏极和第三开关管23的源极连接在一起且共同连接到第二滤波器的输入端，第二滤波器的输出端连接到所述扬声器700，第三开关管23的漏极连接到副边地电位；所述第二滤波器包括：第二滤波电感器25和输出隔直电容器26，串联耦接在第二滤波器的输入端和输出端之间；第二滤波电容器27，耦接在第二滤波器输出端和副边地电位之间。

所述音频调制部20还包括：DA转换器140，连接到所述DSP电路130的音频输出端，将数字音频信号转换为模拟音频信号，其输出端通过输入隔直电容器151耦接到第一比较器150的反相输入端，第一比较器150的正相输入端接收锯齿波信号Vsaw，所述第一比较器151根据锯齿波信号和模拟音频信号输出音频比较信号f2；第二开关驱动器24，其为德州仪器公司UC3714芯片，基于控制端输入的音频比较信号产生两路互补的开关驱动信号，一路耦接至所述第二开关管栅极22，另一路耦接至所述第三开关管栅极23。

本实用新型的智能听觉辅助设备，声音采集部分采用双MIC降噪技术对声音信号进行采集，以人体语言频率为依据，对环境噪音进行衰减，保证了使用者得到优越的体验感；心率采集和血氧饱和度参数采集，给使用者提供康复治疗的可靠数据支撑；音量控制采用调频方式实现，改变了传统的电阻式调音方式，系统更加省电。

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

Claims (2)

1.一种智能听觉辅助设备，其为耳背式结构，包括：耳挂、与耳挂相连接的导声钩、以及与导声钩另一端相连接的耳塞，所述耳挂上设置开关、充电插口和音量调节器，耳挂内置DSP电路和音频放大电路，其特征在于，所述耳挂底部与导声钩连接处设置有从MIC，所述导声钩另一端与耳塞连接处设置有主MIC；所述主MIC，其采样低频截止频率为60Hz，其采样高频截止频率为500Hz；所述从MIC，其采样低频截止频率为20Hz，其采样高频截止频率为20kHz；主MIC的采样放大倍数大于从MIC采样放大倍数，主MIC和从MIC输出音频采样信号到所述DSP电路； 

所述耳挂的耳廓接触部设置有心率计和血氧计；所述心率计包括设置在所述耳廓接触部的绿光二极管、接收反射光的第一感光元件和对第一感光元件输出的脉冲电信号进行计数的计数器；所述血氧计包括在耳廓接触部设置的两个LED灯和第二感光元件，两个LED灯输出固定波长的光束，第二感光元件对经过皮肤、组织、血液漫反射回的光进行采集，将代表血氧饱和度值的光强度转换为电信号。 

2.如权利要求1所述的智能听觉辅助设备，其特征在于，所述音频放大电路内置在所述耳挂中，其为两级结构，前级为功率调制部，后级为音频调制部； 

所述功率调制部包括：变压器，所述变压器包括原边绕组和副边绕组，原边绕组包括第一端和第二端，副边绕组包括第一端和第二端，原边绕组第一端连接到电源，副边绕组第二端连接到副边地电位，原边绕组第一端和副边绕组第二端为同名端； 

第一开关管，其源极连接到变压器原边绕组第二端，其漏极连接到原边地电位，其栅极连接到第一开关驱动器； 

第一开关驱动器，包括第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管为NPN晶体管，第二晶体管为PNP晶体管，第一晶体管和第二晶体管的基极连接在一起作为控制端，第一晶体管和第二晶体管的发射极连接在一起作为输出端，第一晶体管的集电极连接到所述电源，第二晶体管的集电极连接到原边地电位； 

频率发生电路，包括锁相环，其连接至晶振；低通滤波器，连接至锁相环的输出端；压控振荡器，连接至低通滤波器输出端，其输出端一路通过倍频器 电路反馈至锁相环，另一路输出至放大器，放大器的输出端连接到所述第一开关驱动器的控制端； 

所述倍频器电路包括并联连接的3倍频器、6倍频器和9倍频器，所述3倍频器、6倍频器和9倍频器分别通过第一音控开关、第二音控开关和第三音控开关连接至所述压控振荡器； 

所述第一音控开关、第二音控开关和第三音控开关与所述耳挂上的音量调节器相连接； 

第一二极管，其阳极连接到变压器副边绕组第一端，其阴极连接到第一滤波器； 

第一滤波器包括第一滤波电感器和第一滤波电容器，第一滤波电感器连接到所述第一二极管的阴极，第一滤波电感器与第一滤波电容器的公共端连接至所述音频调制部的供电端，第一滤波电容器的另一端连接至副边地电位； 

所述音频调制部包括：第二开关管和第三开关管，第二开关管的源极连接到所述供电端，第二开关管的漏极和第三开关管的源极连接在一起且共同连接到第二滤波器的输入端，第二滤波器的输出端连接到扬声器，第三开关管的漏极连接到副边地电位； 

所述第二滤波器包括： 

第二滤波电感器和输出隔直电容器，串联耦接在第二滤波器的输入端和输出端之间； 

第二滤波电容器，耦接在第二滤波器输出端和副边地电位之间； 

所述音频调制部还包括： 

DA转换器，连接到数字音频信号，将数字音频信号转换为模拟音频信号，其输出端通过输入隔直电容器耦接到第一比较器的反相输入端，第一比较器的正相输入端接收锯齿波信号，所述第一比较器根据锯齿波信号和模拟音频信号输出音频比较信号； 

第二开关驱动器，其为德州仪器公司UC3714芯片，基于控制端输入的音频比较信号产生两路互补的开关驱动信号，一路耦接至所述第二开关管栅极，另一路耦接至所述第三开关管栅极。