CN208461997U - 拾音器及拾音设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种拾音器及拾音设备。在本申请实施例中，第一麦克风采集到的混合信号经音频编解码芯片编解码处理后进入处理器芯片，第二麦克风采集到的环境噪声信号经音频编解码芯片编解码处理后进入处理器芯片；处理器芯片利用音频编解码芯片处理后的环境噪声信号对音频编解码芯片处理后的混合信号进行降噪，以输出有用声音信号。环境噪声信号与第一麦克风采集的混合信号中的噪声信号相抵消，以获得有用声音信号，从而达到了消除环境噪声的目的，提高拾音设备的测量精度和稳定性。

Description

拾音器及拾音设备

技术领域

本实用新型涉及电子产品领域，特别涉及一种拾音器及拾音设备。

背景技术

血压计是用于测量血压的医疗仪器，而电子血压计以其操作方便的特点占据了大部分的家用血压计市场。日常生活中使用最多的电子血压计，提供脉搏及血压显示，尤其对于老年人来说操作简单。

大部分血压计的测量方法是模拟传统的听音法，测试过程需要录制心跳的柯式音，找到录音中的第一次心跳和最后一下心跳对应的压力值，作为测试结果，这就无法避免受到环境噪声的影响，再加上最终呈现给用户的只是一个血压值，前后读数相差很大，测量误差较大。

实用新型内容

本申请的多个方面提供一种拾音器及拾音设备，用以解决现有拾音设备受环境噪声影响的问题。

本申请实施例提供一种拾音器，包括：承载件11和安装于承载件11上的收音罩21；收音罩21内设有用于采集混合信号的第一麦克风4，混合信号包括有用声音信号和噪声信号，承载件11上设有用于采集环境噪声信号的第二麦克风5，所述环境噪声信号与所述第一麦克风4采集的混合信号中的噪声信号相抵消，以获得所述有用声音信号。

进一步，所述承载件11为中空腔体，承载件11上开设有与外部环境连通的传音孔101，所述第二麦克风5设于承载件11的腔体内与传音孔101相对设置。

进一步，所述收音罩21为喇叭形的中空腔体。

本申请实施例还提供一种拾音设备，包括：

所述第一麦克风4采集到的混合信号经音频编解码芯片2编解码处理后进入处理器芯片3，所述第二麦克风5采集到的环境噪声信号经音频编解码芯片2编解码处理后进入处理器芯片3；所述处理器芯片3利用所述音频编解码芯片2处理后的环境噪声信号对所述音频编解码芯片2处理后的混合信号进行降噪，以输出有用声音信号。

进一步，所述承载件11为中空腔体，承载件11的腔体上开设有与外部环境连通的传音孔101，所述第二麦克风5设于承载件11的腔体内与传音孔101相对设置。

进一步，所述收音罩21为喇叭形的中空腔体。

进一步，所述第二麦克风5和所述音频编解码芯片2均为一个；所述第一麦克风4采集到的混合信号和所述第二麦克风5采集到的环境噪声信号经同一音频编解码芯片2处理后进入处理器芯片3。

进一步，所述第二麦克风5为N个，N个第二麦克风5朝向不同方向，用于收集不同方向的环境噪声信号，N是正整数，且N≥2。

进一步，所述音频编解码芯片2为M个，N个第二麦克风5采集到的环境噪声信号和第一麦克风4采集到的混合信号分别经过M个音频编解码芯片2中的一个音频编解码芯片2处理后进入处理器芯片3；M＝N+1。

进一步，所述拾音设备为电子血压计、电子听诊器。

在本申请的实施例中，在收音罩内设置用于采集有用声音信号的第一麦克风，承载件上设置用于采集环境噪声信号的第二麦克风，环境噪声信号与第一麦克风采集的混合信号中的噪声信号相抵消，以获得有用声音信号，从而达到了消除环境噪声的目的，提高拾音设备的拾音精度和稳定性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1a为本申请一示例性实施例提供的拾音器的结构示意图；

图1b为本申请一示例性实施例提供的拾音设备的结构示意图；

图2为本申请另一示例性实施例提供的拾音设备的结构示意图；

图3为本申请一示例性实施例提供的消除噪音的方法流程图；

图4为本申请一示例性实施例LMS滤波器获得有用声音信号的流程图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

针对现有电子血压计前后读数相差很大、测量误差较大的技术问题，本申请实施例提供一种解决方案，基本思路是：通过在拾音器的内部和外部分别设置一个麦克风分别采集内部的包含噪声信号的混合信号和外部的环境噪声信号，将环境噪声信号与第一麦克风采集的混合信号中的噪声信号相抵消，以获得有用声音信号。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请实施例提供一种拾音器1，拾音器1的结构如图1a所示，包括：承载件11和安装于承载件11上的收音罩21；收音罩21内设有用于采集混合信号的第一麦克风4，混合信号包括有用声音信号和噪声信号，承载件11上设有用于采集环境噪声信号的第二麦克风5，环境噪声信号与第一麦克风4采集的混合信号中的噪声信号相抵消，以获得有用声音信号。

拾音器1主要用于采集其所在环境中的声音信号。图1a所示拾音器1的工作原理是：收音罩21罩在待拾音对象上，第一麦克风4采集收音罩21内待拾音对象发出的声音信号，该声音信号属于有用声音信号，但由于收音罩21内外均存在环境噪声，所以第一麦克风4采集到的实际上是一种包含噪声信号和有用声音信号的混合信号；在第一麦克风4采集混合信号的同时，承载件11上的第二麦克风5采集环境噪声信号。第一麦克风4和第二麦克风5所处环境基本一致，所以第一麦克风4采集的混合信号中的噪声信号与第二麦克风5采集的环境噪声信号基本一致，基于此，可以利用第二麦克风5采集的环境噪声信号与第一麦克风4采集的混合信号中的噪声信号相抵消，这样可以得到较为干净的有用声音信号，有利于提高拾音精度。

本实施例提供的拾音器可单独应用，也可应用于各种拾音设备中。相应地，本申请实施例还提供一种拾音设备。

如图1b所示，本申请实施例的拾音设备，包括上述的拾音器1。除拾音器1之外，拾音设备还包括：音频编解码芯片2和处理器芯片3。拾音器1与音频编解码芯片2连接；音频编解码芯片2和处理器芯片3连接。拾音器1的实现结构以及工作原理可参见前述实施例的描述，在此不再赘述。

在本实施例的拾音设备中，第一麦克风4采集到的混合信号经音频编解码芯片2编解码处理后进入处理器芯片3，第二麦克风5采集到的环境噪声信号经音频编解码芯片2编解码处理后进入处理器芯片3；处理器芯片3利用音频编解码芯片2处理后的环境噪声信号对音频编解码芯片2处理后的混合信号进行降噪，以输出有用声音信号。

本申请实施例提供的拾音设备，拾音器的收音罩内设置用于采集有用声音信号的第一麦克风，承载件上设置用于采集环境噪声信号的第二麦克风，环境噪声信号与第一麦克风采集的混合信号中的噪声信号相抵消，以获得有用声音信号，从而达到了消除环境噪声的目的，提高了拾音精度和稳定性。

本申请实施例的拾音设备可以是电子血压计，显然，本申请实施例的拾音设备不限于电子血压计，还可以为电子听诊器等其他需要采集声音的电子设备。若拾音设备是电子血压计、电子听诊器等基于声音的测量类设备，基于较高的拾音精度和稳定性，可以提高测量精度和稳定性。

本申请实施例电子血压计，包括袖带，安装于袖带上的空气袋，主体测量设备和拾音器，拾音器的一端安装于袖带内部，另一端通过连接线与主体测量设备连接。主体测量设备包括壳体、设于壳体内部的袖带压的调整机构和电子线路板，音频编解码芯片2和处理器芯片3集成于电子线路板上，调整机构包括泵以及排气阀，根据监测信号，对空气袋充气排气，进行血压和心率的测量。通过拾音器录制心跳的柯氏音，找到第一次心跳和最后一次心跳对应的压力值，作为测试结果。本申请实施例电子血压计，采用环境噪声信号与第一麦克风采集的混合信号中的噪声信号相抵消，以获得有用声音信号，从而达到消除环境噪声的目的，提高拾音设备的测量精度和稳定性。

具体地，如图1a和图1b所示，拾音器1的承载件11为中空腔体，承载件11的腔体上开设有与外部环境连通的传音孔101，第二麦克风5设于承载件11的腔体内与传音孔101相对设置，便于第二麦克风5采集承载件11外部的环境噪声信号。显然，第二麦克风5也可以设于承载件11的外部直接采集外部的环境噪声信号。收音罩21为喇叭形的中空腔体，收音罩设置为喇叭形，防止声音的发散，有利于声音的采集，也可以设置为其他形状。

需要说明的是，第二麦克风可以设置为一个来采集外部的环境噪声信号，第二麦克风也可以设置为多个来采集不同方位的环境噪声信号，下面结合具体实施例分别对第二麦克风为单个和多个的情况分别作出说明。

图1a和图1b给出单个第二麦克风与音频编解码芯片连接的实施例。第二麦克风5和音频编解码芯片2均为一个；第一麦克风4采集到的混合信号和第二麦克风5采集到的环境噪声信号经同一音频编解码芯片2处理后进入处理器芯片3。即第二麦克风5和第一麦克风4采集的两路声音信号分别经过同一个音频编解码芯片的2的左声道和右声道进行编解码，提高音频编解码芯片的利用率，降低成本。

特别地，单个第二麦克风与音频编解码芯片连接的另一个实施例为：第二麦克风5和第一麦克风4采集的两路声音信号分别经过两个音频编解码芯片进行处理，此种实施例虽然可以加快声音信号的处理速度，但是也会相应的增加成本。

图2给出多个第二麦克风与音频编解码芯片连接的实施例。第二麦克风5为N个，N个第二麦克风5朝向不同方向，用于收集不同方向的环境噪声信号，N是正整数，且N≥2。相应地，音频编解码芯片2为M个，N个第二麦克风5采集到的环境噪声信号和第一麦克风4采集到的混合信号分别经过M个音频编解码芯片2中的一个音频编解码芯片2处理后进入处理器芯片3；M＝N+1。即第二麦克风5和第一麦克风4采集到的N+1路信号分别经过一个音频编解码芯片2进行编解码处理。

特别地，第二麦克风5和第一麦克风4采集到的N+1路信号中的任意两路信号可以经过一个音频解码芯片2的左右声道接入，包括两种实现方式：

N+1路信号中的部分两路信号共用一个音频解码芯片2，其他信号中的一路信号单用一个音频解码芯片2。

或者，当N为奇数时，N+1路信号中的每两路信号共用一个音频解码芯片2，共需要(N+1)/2个音频编解码芯片2；当N为偶数时，共需N/2+1个音频编解码芯片2，N+1路信号中的N路信号每两路信号共用一个音频解码芯片2，剩余一路单独用一个音频解码芯片2。

特别说明的是,多个第二麦克风采集的多路环境噪声信号需要先经过多路信号叠加处理后合并为一路信号发送至处理器芯片3进行降噪处理。

需要说明的是，处理器芯片3可以采用MCU或者DSP。例如，可以采用型号为STM32F429的MCU，但不限于此。或者，可以采用型号为TMS320F28035的DSP，但不限于此。可选地，本申请实施例中音频编解码芯片可以采用Codec芯片，但不限于此。可选地，LMS滤波器的参数可以根据应用需求适应性设定。例如，LMS滤波器的阶数可以是64阶，自适应系数可以是0.3，可以产生较好的降噪效果，但不限于此。

结合图1b和图2所示拾音设备，本申请一示例性实施例还提供一种消除噪音的方法。如图3所示，该方法包括：

S101：利用拾音器1的收音罩21内的第一麦克风4采集包括噪声信号和有用声音信号的混合信号；

S102:利用拾音器1的承载件11上的第二麦克风5采集外部的环境噪声信号；

S103:利用第二麦克风5采集的环境噪声信号对第一麦克风4采集的混合信号进行降噪处理，以获得有用声音信号。

采用本申请实施例的降噪方法，外部环境噪声信号于第一麦克风采集的混合信号中的噪声信号相抵消，以获得有用声音信号，从而达到了消除环境噪声的目的，提高拾音设备的测量精度和稳定性。

可选地，上述利用第二麦克风5采集的环境噪声信号对第一麦克风4采集的混合信号进行降噪处理，以获得有用声音信号的一种实施方式，包括：

a，将第二麦克风5采集的环境噪声信号和第一麦克风4采集的混合信号作为入参输入LMS自适应滤波器；

b，在LMS自适应滤波器内，将第二麦克风5采集的环境噪声信号乘以自适应系数以逼近第一麦克风4采集的混合信号中的噪声信号，获取第一麦克风4采集的混合信号与乘以自适应系数后的环境噪声信号的差值作为有用声音信号。

如图4所示，采用LMS滤波器获得有用声音信号的具体步骤如下：

S2011，初始化LMS滤波器的参数；采用最小均方算法即LMS算法初始化LMS滤波器参数。

S2012，判断混合信号和环境噪声信号的频率范围是否在LMS的滤波器的工作频率范围内；

S2013，当判断结果为是，利用第二麦克风采集的环境噪声信号对第一麦克风采集的包含噪声的混合信号进行降噪处理；

S2014，将第二麦克风5采集的环境噪声信号乘以缩放系数，以获得缩小后的环境噪声信号；

S2015，将包含噪声信号的混合信号与缩小后的环境噪声信号相减，以获得有用声音信号。

此外，在获得有用声音信号之后，还包括：对有用声音信号进行带通滤波的步骤。值得说明的是，根据应用场景的不同，带通滤波的频率范围也会有所不同。例如，在电子血压计测量血压的场景中，通过带通滤波可以将有用声音信号中的频率范围为0.05HZ-200HZ的声音信号滤除。本申请实施例带通滤波器滤除0.05HZ-200HZ的声音信号，用以滤除由于抖动等因素造成的毛刺信号，以方便找到首次搏动音。带通滤波器采用FIR、FFT等各种通用数字滤波器。本申请实施例采用FIR滤波器，阶数是300阶。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种拾音器，其特征在于，包括：承载件(11)和安装于承载件(11)上的收音罩(21)；收音罩(21)内设有用于采集混合信号的第一麦克风(4)，混合信号包括有用声音信号和噪声信号，承载件(11)上设有用于采集环境噪声信号的第二麦克风(5)，所述环境噪声信号与所述第一麦克风(4)采集的混合信号中的噪声信号相抵消，以获得所述有用声音信号。

2.根据权利要求1所述的拾音器，其特征在于，所述承载件(11)为中空腔体，承载件(11)上开设有与外部环境连通的传音孔(101)，所述第二麦克风(5)设于承载件(11)的腔体内与传音孔(101)相对设置。

3.根据权利要求1或2所述的拾音器，其特征在于，所述收音罩(21)为喇叭形的中空腔体。

4.一种拾音设备，其特征在于，包括：承载件(11)和安装于承载件(11)上的收音罩(21)；收音罩(21)内设有用于采集混合信号的第一麦克风(4)，混合信号包括有用声音信号和噪声信号，承载件(11)上设有用于采集环境噪声信号的第二麦克风(5)；

所述第一麦克风(4)采集到的混合信号经音频编解码芯片(2)编解码处理后进入处理器芯片(3)，所述第二麦克风(5)采集到的环境噪声信号经音频编解码芯片(2)编解码处理后进入处理器芯片(3)；所述处理器芯片(3)利用所述音频编解码芯片(2)处理后的环境噪声信号对所述音频编解码芯片(2)处理后的混合信号进行降噪，以输出有用声音信号。

5.根据权利要求4所述的拾音设备，其特征在于，所述承载件(11)为中空腔体，承载件(11)的腔体上开设有与外部环境连通的传音孔(101)，所述第二麦克风(5)设于承载件(11)的腔体内与传音孔(101)相对设置。

6.根据权利要求4所述的拾音设备，其特征在于，所述收音罩(21)为喇叭形的中空腔体。

7.根据权利要求4所述的拾音设备，其特征在于，所述第二麦克风(5)和所述音频编解码芯片(2)均为一个；所述第一麦克风(4)采集到的混合信号和所述第二麦克风(5)采集到的环境噪声信号经同一音频编解码芯片(2)处理后进入处理器芯片(3)。

8.根据权利要求4所述的拾音设备，其特征在于，所述第二麦克风(5)为N个，N个第二麦克风(5)朝向不同方向，用于收集不同方向的环境噪声信号，N是正整数，且N≥2。

9.根据权利要求8所述的拾音设备，其特征在于，所述音频编解码芯片(2)为M个，N个第二麦克风(5)采集到的环境噪声信号和第一麦克风(4)采集到的混合信号分别经过M个音频编解码芯片(2)中的一个音频编解码芯片(2)处理后进入处理器芯片(3)；M＝N+1。

10.根据权利要求4-9任一项所述的拾音设备，其特征在于，所述拾音设备为电子血压计、电子听诊器。