CN209377872U - 一种护听器 - Google Patents

Abstract

一种护听器，包括：本地音频处理装置，本地音频处理装置包括前馈麦克风、分离器、滤波器、增益单元、信号处理器和混音器；其中，所述分离器用于区分识别前馈麦克风接收的音频中的噪声信号和本地话音音频；所述滤波器用于根据噪声信号的幅值和频率，对噪声信号进行滤波处理；增益单元用于对噪声信号进行增益控制处理；所述信号处理器用于：对分离器分离获得的本地话音音频进行幅度和频率调整；所述混音器用于：将完成滤波处理和增益控制处理的噪声信号和完成幅度和频率调整的本地话音音频进行混音处理，获得输出至气导受话器的受话音频。本实用新型实施例将主动降噪方式与被动降噪方式结合，有效实现了噪声抑制，为作业人员提供了听力保护。

Description

一种护听器

技术领域

本文涉及但不限于降噪技术，尤指一种护听器。

背景技术

军事噪声的声场条件复杂，声场条件有自由空间(如火炮射击、飞机起降等)，也有封闭空间(如装甲车舱室、舰艇舱室等)，噪声类型有持续噪声(如各种发动机、气动噪声等)，也有高强脉冲噪声(火炮射击、导弹发射等)。军事作业人员由于岗位的特殊性通常处于大于85dB的稳态噪声及峰值大于140dB的脉冲噪声环境下。为对作业人员的听力进行有效保护，均需佩戴听力保护装置。

目前，通常采用护听耳罩(如图1所示，开放式作战区域使用)或坦克帽(如图2所示，封闭式装甲车乘员舱内使用)为作业人员提供听力保护。

相关技术中的护听耳罩或坦克帽存在的问题如下：

1、对于500Hz以上的高频噪音，一般采用物理隔音方式，选择合适的轻质隔声材料，但受限于重量和适配性要求，物理降噪量大多不高于25dB；

2、对于50Hz-500Hz的低频噪声，物理隔音材料对隔声贡献量不大，目前没有有效手段去抑制噪声。

3、作业人员佩戴相关技术中的护听耳罩或坦克帽后，与其他作业人员无法进行通信，也不能很好得感知周围环境声音。

实用新型内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本实用新型实施例提供一种护听器，其能够有效抑制噪声，为作业人员提供良好的听力保护。

本实用新型实施例提供了一种护听器，包括：

本地音频处理装置，所述本地音频处理装置包括前馈麦克风、分离器、滤波器、增益单元、信号处理器和混音器；其中，所述分离器用于区分识别前馈麦克风接收的音频中的噪声信号和本地话音音频；所述滤波器用于根据噪声信号的幅值和频率，对噪声信号进行滤波处理；增益单元用于对噪声信号进行增益控制处理；所述信号处理器用于：对分离器分离获得的本地话音音频进行幅度和频率调整；所述混音器用于：将完成滤波处理和增益控制处理的噪声信号和完成幅度和频率调整的本地话音音频进行混音处理，获得输出至气导受话器的受话音频。

可选的，所述护听器还包括：

两个耳罩，所述耳罩内设有音腔，所述音腔的腔壁上设有通孔，所述耳罩的外壁上设有安装孔；

主动降噪装置，所述主动降噪装置包括气导受话器、控制电路和反馈麦克风，所述气导受话器和所述反馈麦克风均与所述控制电路电连接，所述控制电路与所述前馈麦克风电连接，所述前馈麦克风安装在所述安装孔内，所述反馈麦克风和所述气导受话器安装在所述耳罩内部并邻近所述通孔；

电池，所述电池与所述主动降噪装置和所述本地音频处理装置电连接。

可选的，所述混音器的输入端还与所述主动降噪装置的输出端连接，还用于：

将输出至气导受话器的受话音频和由所述主动降噪装置处理后的通信受话音频进行混音处理。

上述的护听器中，主动降噪装置通过产生与环境噪声和音腔内部噪声相等的反向声波，将受话器音腔中的噪声中和，从而实现主动降噪的效果。电池用于为主动降噪装置供电。

可选地，前馈麦克风安装在耳罩的外壁上的安装孔内，以便拾取环境噪声信号。控制电路能够接收该环境噪声信号，并控制气导受话器产生与环境噪声信号幅值相等、相位相反的声波信号。由于气导受话器安装在耳罩内部并邻近音腔的腔壁上的通孔，因此气导受话器产生的声波信号能够传递至音腔内并与传递至音腔内的环境噪声信号叠加，以将音腔内的环境噪声中和，达到消除环境噪声的目的。

反馈麦克风安装在耳罩内部并邻近音腔的腔壁上的通孔，以便拾取音腔内的内部噪声信号。控制电路能够接收该内部噪声信号，并控制气导受话器产生与内部噪声信号幅值相等、相位相反的声波信号，该声波信号与内部噪声信号在音腔内叠加，以将音腔内的内部噪声中和，达到消除音腔内噪声的目的。

护听器采用前馈和反馈结合的主动降噪方式，可以将音腔内的环境噪声和内部噪声中和，有效抑制低频稳态噪声，为作业人员提供良好的听力保护。

与相关技术相比，本申请技术方案包括：本地音频处理装置，所述本地音频处理装置包括前馈麦克风、分离器、滤波器、增益单元、信号处理器和混音器；其中，所述分离器用于区分识别前馈麦克风接收的音频中的噪声信号和本地话音音频；所述滤波器用于根据噪声信号的幅值和频率，对噪声信号进行滤波处理；增益单元用于对噪声信号进行增益控制处理；所述信号处理器用于：对分离器分离获得的本地话音音频进行幅度和频率调整；所述混音器用于：将完成滤波处理和增益控制处理的噪声信号和完成幅度和频率调整的本地话音音频进行混音处理，获得输出至气导受话器的受话音频。本实用新型实施例将主动降噪方式与被动降噪方式结合，有效实现了噪声抑制，为作业人员提供了良好的听力保护。

本实用新型实施例提升了送受话器的通信质量。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为相关技术中护听耳罩的结构示意图；

图2为相关技术中坦克帽的结构示意图；

图3为根据本实用新型实施例护听器的结构示意图；

图4为根据本实用新型实施例护听器中耳罩的分解结构示意图；

图5为本实用新型护听器的组成框图；

图6为根据本实用新型实施例护听器的电路结构框图；

图7为根据本实用新型实施例护听器中前馈麦克风、前馈电路模块和控制开关的电路结构框图。

附图标记为：

100-护听耳罩，200-坦克帽；

1-耳罩，10-音腔，11-安装孔，12-壳体，13-头环，14-通孔，15-头带，16-耳垫，160-导汗槽，2-电池，3-前馈麦克风，4-反馈麦克风，5-气导受话器，分离器51、滤波器52、增益单元53、信号处理器54和混音器55、6-控制电路单元，60-前馈电路模块，61-反馈电路模块，62-主动降噪电路，63-控制开关。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

如图3和图4所示，本实用新型实施例提供了一种护听器，包括两个耳罩1、主动降噪装置和电池2。

其中，两个耳罩1分别罩于用户的左右耳上，耳罩1可进行物理隔音，以便对左右耳进行听力保护。耳罩1内设有音腔10，且音腔10的腔壁上设有通孔14，耳罩1的外壁上设有安装孔11。

主动降噪装置包括前馈麦克风3、气导受话器5、反馈麦克风4和控制电路，前馈麦克风3、气导受话器5和反馈麦克风4均与控制电路电连接。其中，前馈麦克风3安装在耳罩1的外壁上的安装孔11内，便于拾取环境噪声信号。反馈麦克风4和气导受话器5安装在耳罩1内部并邻近音腔10上的通孔14，便于反馈麦克风4拾取音腔10内的内部噪声信号，以及便于气导受话器5产生的声波信号能够传递至音腔10内。

图5为本实用新型护听器的组成框图，如图5所示，包括：本地音频处理装置，所述本地音频处理装置包括前馈麦克风3、分离器51、滤波器52、增益单元53、信号处理器54和混音器55；其中，所述分离器51用于区分识别前馈麦克风接收的音频中的噪声信号和本地话音音频；所述滤波器52用于根据噪声信号的幅值和频率，对噪声信号进行滤波处理；增益单元53用于对噪声信号进行增益控制处理；所述信号处理器54用于：对分离器分离获得的本地话音音频进行幅度和频率调整，实现话音增强；所述混音器55用于：将完成滤波处理和增益控制处理的噪声信号和完成幅度和频率调整的本地话音音频进行混音处理，获得输出至气导受话器的受话音频。

可选的，所述混音器55的输入端还与所述主动降噪装置的输出端连接，还用于：

将输出至气导受话器的受话音频和由所述主动降噪装置处理后的通信受话音频进行混音处理。

电池与主动降噪装置电连接，用于为主动降噪装置和本地音频处理装置的各个部件供电。

上述的护听器中，主动降噪装置通过产生与环境噪声和音腔内部噪声相等的反向声波，将噪声中和，从而实现降噪的效果。

可选地，前馈麦克风3能够拾取环境噪声信号，控制电路能够接收该环境噪声信号，并控制气导受话器5产生与环境噪声信号幅值相等、相位相反的声波信号，该声波信号与环境噪声信号叠加，以将传递至音腔10内的环境噪声中和，达到消除环境噪声的目的。

反馈麦克风4能够拾取音腔10内的内部噪声信号，控制电路能够接收该内部噪声信号，并控制气导受话器5产生与内部噪声信号幅值相等、相位相反的声波信号，该声波信号与内部噪声信号叠加，以将音腔10内的内部噪声中和，达到消除音腔10内噪声的目的。

护听器采用前馈和反馈结合的主动降噪方式，可以将环境噪声和音腔内部噪声中和，有效抑制低频稳态噪声，为作业人员提供良好的听力保护。

可选地，控制电路包括两个控制电路单元6，每一个耳罩1上均安装有前馈麦克风3、气导受话器5和反馈麦克风4，安装至每一个耳罩1的前馈麦克风3的输出端和反馈麦克风4的输出端电连接至相应的一个控制电路单元6的输入端，安装至每一个耳罩1的气导受话器5的输入端电连接至相应的一个控制电路单元6的输出端。

可选地，如图3和图4所示，主动降噪装置包括两个前馈麦克风3、两个气导受话器5(图中仅示出一个)和两个反馈麦克风4(图中仅示出一个)，每一个耳罩1上安装有一个前馈麦克风3、一个气导受话器5和一个反馈麦克风4。当然，每一个耳罩1上也可以安装有两个以上的前馈麦克风3、两个以上的气导受话器5或两个以上的反馈麦克风4。

控制电路中的每一个控制电路单元6可用于控制消除对应的耳罩1内的噪声信号。

可选地，如图6所示，控制电路单元6包括前馈电路模块60、反馈电路模块61和主动降噪电路62，前馈电路模块60和反馈电路模块61的输出端分别与主动降噪电路62的不同输入端电连接，前馈麦克风3的输出端与前馈电路模块60的输入端电连接，反馈麦克风4的输出端与反馈电路模块61的输入端电连接，气导受话器5的输入端与主动降噪电路62的输出端电连接。

前馈麦克风3拾取的环境噪声信号通过前馈电路模块60传递至主动降噪电路62，主动降噪电路62产生与外界环境噪声信号幅值相等、相位相反的声波信号，并送至气导受话器5播放出来，该声波信号能够传递至音腔10内并与传递至音腔10内的环境噪声信号叠加，达到消除环境噪声的目的。

反馈麦克风4拾取的音腔10内的内部噪声信号通过反馈电路模块61传递至主动降噪电路62，主动降噪电路62产生与该内部噪声信号幅值相等、相位相反的声波信号，并送至气导受话器5播放出来，该声波信号能够传递至音腔10内并与音腔10内的内部噪声信号叠加达到消除音腔10内部噪声的目的。

可选地，如图6所示，控制电路单元6还包括设置在主动降噪电路62与气导受话器5之间的控制开关63，前馈电路模块60控制控制开关63的开闭。

可选地，如图7所示，前馈电路模块包括检测电路600和比较器601，检测电路600设置成检测前馈麦克风3输入的声音信号的幅值；比较器601设置成比较检测电路600检测到的幅值和给定幅值，当检测到的幅值大于给定幅值时输出控制控制开关63断开的信号，当检测到的幅值不大于给定幅值时输出控制控制开关63闭合的信号。

前馈电路模块60的检测电路600能够自动检测从前馈麦克风3输入的环境噪声信号，比较器601比较检测电路检测到的环境噪声信号的幅值和给定幅值(为预设阈值)，并根据比较结果输出控制控制开关63开闭的信号。其中，当环境噪声信号中有较强的脉冲噪声时，即噪声幅值超过给定幅值时，前馈电路模块60控制打开控制开关63，以切断主动降噪电路62输出到气导受话器5的声波信号，使气导受话器5不产生声波信号；当脉冲噪声消失后，即噪声幅值不超过给定幅值时，前馈电路模块60控制关闭控制开关63，主动降噪电路62恢复输出信号至气导受话器5。

通过前馈电路模块60控制控制开关63开闭，可以在有突发的脉冲噪声产生时切断气导受话器5，以有效抑制突发的脉冲噪声对听力造成损伤。

需要说明的是，前馈电路模块60、反馈电路模块61和主动降噪电路62可以采用已有的电路。

可选地，如图4所示，反馈麦克风4位于气导受话器5的靠近所述音腔10的一侧。反馈麦克风4更靠近音腔10，以便更好地拾取音腔10内的噪声信号。

可选地，两个耳罩1内的音腔10的结构对称，保证了两个耳罩1内的声音一致性，便于样机后续调音。

可选地，电池2和控制电路分别安装在两个耳罩1内。如图3和图4所示，左侧的耳罩1下部的凸出结构内设有电池12，右侧的耳罩1下部的凸出结构内设有控制电路。当然，也可以将电池12设置在右侧的耳罩1内，将控制电路设置在左侧的耳罩1内。

电池2和控制电路分别安装在两个耳罩1内，且不位于音腔10内部，有利于确保两个耳罩1的整体构型大致相同，且音腔10内的结构对称，便于调音。

可选地，如图3所示，音腔10周边设有耳垫16，耳垫16包括表皮和位于表皮内的填充材料，填充材料包括硅胶和记忆海绵中的至少一种，表皮采用人造皮革或者羊皮制成。

耳罩1上安装软性耳垫16，耳垫16表皮采用人造皮革(如热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU)或羊皮等透气材质，内部填充如硅胶、记忆海绵等材料，提高了耳垫16与人头部的贴合度，进而提高了耳罩1物理隔声效果。

可选地，填充材料的厚度为1-1.5cm。

例如，在一个具体示例中，耳垫16内部可填充有硅胶和记忆海绵，填充材料的厚度可以为1.2cm，硅胶和记忆海绵的厚度可以各为0.6cm。

可选地，如图3所示，耳垫16的表面设有导汗槽160。导汗槽160可将头部的汗液导出，提高了耳罩1佩戴的舒适性。

可选地，耳罩1包括壳体12，壳体采用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料或者聚碳酸酯塑料制成。

耳罩1的壳体12选用密度和强度适中的ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)或PC(聚碳酸酯)等工程塑料材质制成，使得耳罩1的强度高且轻便，提高了耳罩1的耐用性。当然，耳罩1的壳体还可以采用其他合适的材料制成。

可选地，耳罩1为包耳式耳罩，避免了耳罩1挤压耳朵，提高了佩戴的舒适性。

可选地，如图3所示，耳罩1上设有头环13，两个耳罩1的头环13通过头带15相连。

头带15用于支撑两个耳罩1的重量；头环13可使用弹性适中的钢丝，钢丝可伸缩调节以适配不同头型。头环13可通过卡扣与耳罩1固定，将耳罩1稳定固定在头部两侧。

本实用新型实施例提供的耳罩1，通过头带15与头环13组合支撑两个耳罩1的重量和压力，通过选择舒适透气不闷热的耳垫16，来改善耳罩1佩戴的人机功效。

可选地，该护听器可以设置成护听耳罩形式(如图3所示)，也可以设置成坦克帽形式。

下面具体说明本实用新型实施例的护听器。

左右两个耳罩1内侧的音腔10结构对称，在气导受话器5的靠近音腔10的一侧布置反馈麦克风4，气导受话器5位于耳朵的斜前方，以便对准耳道。左右两个耳罩1的音腔10对称结构和相同的布局，保证了左右两侧的声音一致性，便于样机后续调音。同时音腔10充分考虑耳部空间，可容纳耳朵，形成包耳式耳罩1，不会对耳朵形成压迫感。

左侧耳罩1内部布置电池2，右侧耳罩1内部布置降噪电路，左右耳罩1的前侧各布置一个前馈麦克风3，左右耳罩1中间通过线缆连接，用于将电池2、控制电路和两个前馈麦克风3、两个反馈麦克风4、两个气导受话器5进行连接。

前馈麦克风3、反馈麦克风4、气导受话器5及相关的控制电路单元6构成具有前馈和反馈结合的主动降噪方式，可以有效抑制低频稳态噪声和突发的脉冲噪声。

本实用新型提供了一种将主动降噪与被动降噪结合的护听器，该护听器具有如下有益效果：

1)耳罩佩戴时与头部的贴合性更好，能有效提高物理隔声效果；

2)两个耳罩内的音腔结构对称，样机声音调节更方便；

3)采用前馈和反馈结合的主动降噪方式，可以有效抑制低频稳态噪声；

4)通过自动检测环境中的噪声，对突发的脉冲噪声进行关断处理，可以有效抑制突发的脉冲噪声。

本领域普通技术人员可以理解上述方法中的全部或部分步骤可通过程序来指令相关硬件(例如降噪电路)完成，所述程序可以存储于计算机可读存储介质中，如只读存储器、磁盘或光盘等。可选地，上述实施例的全部或部分步骤也可以使用一个或多个集成电路来实现。相应地，上述实施例中的每个模块/单元可以采用硬件的形式实现，例如通过集成电路来实现其相应功能，也可以采用软件功能模块的形式实现，例如通过降噪电路执行存储于存储器中的程序/指令来实现其相应功能。本实用新型不限制于任何特定形式的硬件和软件的结合。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种护听器，其特征在于，包括：

本地音频处理装置，所述本地音频处理装置包括前馈麦克风、分离器、滤波器、增益单元、信号处理器和混音器；其中，所述分离器用于区分识别前馈麦克风接收的音频中的噪声信号和本地话音音频；所述滤波器用于根据噪声信号的幅值和频率，对噪声信号进行滤波处理；增益单元用于对噪声信号进行增益控制处理；所述信号处理器用于：对分离器分离获得的本地话音音频进行幅度和频率调整；所述混音器用于：将完成滤波处理和增益控制处理的噪声信号和完成幅度和频率调整的本地话音音频进行混音处理，获得输出至气导受话器的受话音频。

2.根据权利要求1所述的护听器，其特征在于，所述护听器还包括：

两个耳罩，所述耳罩内设有音腔，所述音腔的腔壁上设有通孔，所述耳罩的外壁上设有安装孔；

主动降噪装置，所述主动降噪装置包括气导受话器、控制电路和反馈麦克风，所述气导受话器和所述反馈麦克风均与所述控制电路电连接，所述控制电路与所述前馈麦克风电连接，所述前馈麦克风安装在所述安装孔内，所述反馈麦克风和所述气导受话器安装在所述耳罩内部并邻近所述通孔；

电池，所述电池与所述主动降噪装置和所述本地音频处理装置电连接。

3.根据权利要求2所述的护听器，其特征在于，所述混音器的输入端还与所述主动降噪装置的输出端连接，还用于：

将输出至气导受话器的受话音频和由所述主动降噪装置处理后的通信受话音频进行混音处理。

4.根据权利要求3所述的护听器，其特征在于，所述控制电路包括两个控制电路单元，每一个所述耳罩上均安装有所述前馈麦克风、所述气导受话器和所述反馈麦克风，安装至每一个所述耳罩的所述前馈麦克风的输出端和所述反馈麦克风的输出端电连接至相应的一个所述控制电路单元的输入端，安装至每一个所述耳罩的所述气导受话器的输入端电连接至相应的一个所述控制电路单元的输出端。

5.根据权利要求4所述的护听器，其特征在于，所述控制电路单元包括前馈电路模块、反馈电路模块和主动降噪电路，所述前馈电路模块和所述反馈电路模块的输出端分别与所述主动降噪电路的不同输入端电连接，所述前馈麦克风的输出端与所述前馈电路模块的输入端电连接，所述反馈麦克风的输出端与所述反馈电路模块的输入端电连接，所述气导受话器的输入端与所述主动降噪电路的输出端电连接。

6.根据权利要求5所述的护听器，其特征在于，所述控制电路单元还包括设置在所述主动降噪电路与所述气导受话器之间的控制开关；

所述前馈电路模块包括：

检测电路，设置成检测所述前馈麦克风输入的声音信号的幅值；和

比较器，设置成比较所述检测电路检测到的幅值和给定幅值，当所述检测到的幅值大于所述给定幅值时输出控制所述控制开关断开的信号，当所述检测到的幅值不大于所述给定幅值时输出控制所述控制开关闭合的信号。

7.根据权利要求2-6中任一项所述的护听器，其特征在于，所述反馈麦克风位于所述气导受话器的靠近所述音腔的一侧。

8.根据权利要求2-6中任一项所述的护听器，其特征在于，两个所述耳罩内的所述音腔的结构对称。

9.根据权利要求2-6中任一项所述的护听器，其特征在于，所述电池和所述控制电路分别安装在两个所述耳罩内部。

10.根据权利要求2-6中任一项所述的护听器，其特征在于，所述音腔周边设有耳垫，所述耳垫包括表皮和位于所述表皮内的填充材料，所述填充材料包括硅胶和记忆海绵中的至少一种，所述表皮采用人造皮革或者羊皮制成。