CN214177529U - 降低风噪的电子装置及具有麦克风的tws耳机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种降低风噪的电子装置及具有麦克风的TWS耳机。该电子装置包括弧形罩、本体和PCB板，所述本体内部沿中心轴向设有内声道通道，所述弧形罩的内部沿水平方向设有整体呈风车状结构的外声道通道，该外声道通道包括与所述内声道通道连通的中心腔和若干具有流线型的弧形结构的分支通道，所述分支通道围绕中心腔呈放射状排布。本实用新型进一步提供了上述电子装置在具有麦克风的电子设备中的应用。上述电子装置构造简单、成本低廉、体积小易携带，在收集声音信号的过程中能够有效降低风速、减小风噪，明显改善通讯设备的通话质量。

Description

降低风噪的电子装置及具有麦克风的TWS耳机

技术领域

本实用新型涉及电子装置技术领域，尤其涉及一种降低风噪的电子装置及其应用。

背景技术

现在智能手机、话务机、常规耳机、蓝牙耳机、TWS耳机等移动电子装置，均有户外通话功能。要实现通话功能，就需要在外壳内设置麦克风，而通常麦克风本体的声孔与外壳的拾音孔是相通的。当风吹过拾音孔时，会使拾音孔表面产生涡流噪音，从外壳拾音孔到麦克风的声孔处，因空气柱共鸣又可能会增强涡流噪音，在麦克风声孔处同样也会产生部分涡流噪音。这种涡流噪音被麦克风拾取后，往往导致户外通话中对方听不清晰。同时，己方在用降噪耳机听音乐时，因风噪不易于被系统识别，同样会造成对己方听感不清晰的问题。

现有降低风噪的技术方案主要分为以下四类：1、利用DSP算法降低风噪，属于主动降噪范畴；2、采用声学办法，包括选用声学参数合理配置的声学结构及声学材料，以及相适应的麦克风单元，属于被动降噪；3、利用骨传导原理进行风噪抑制；4、以上三种方法的综合。

但常用的技术方案，也存在相应的缺点：1、DSP算法降低风噪，成本较高，会一定程度对音质造成影响；2、现有便携式户外通讯设备，体积越来越小，常规的声学材料，例如泡棉，已经无法在非常小的空间中发挥作用；3、骨传导技术对工艺的要求较高，骨传导耳机存在漏音问题，目前应用骨传导技术的耳机体积一般较大。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种降低风噪的电子装置及其应用，该电子装置能够有效降低风速，具有较好的降噪效果，有利于提高通话质量。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种降低风噪的电子装置，其包括本体、弧形罩和PCB板；其中，所述本体为管状结构、其一端与所述PCB板连接、另一端与所述弧形罩连接，所述本体的内部沿中心轴向设有内声道通道；所述弧形罩内部沿水平方向设有外声道通道，所述外声道通道整体呈风车状结构、包括中心腔和若干通道，所述中心腔与所述内声道通道连通，各分支通道围绕所述中心腔呈放射状排布，且各分支通道为流线型的弧状结构。

在本实用新型的具体实施方案中，所述外声道通道的分支通道为流线型弧状，即各分支通道的开口沿弧形轨迹由所述弧形罩的外侧向所述中心腔延伸。当环境风由外端口进入外声道通道中时，各分支通道的流线型弧状结构可以延长环境风的移动路程和时间，有利于风速衰减，达到一定的降噪效果。

在本实用新型的具体实施方案中，所述本体与所述弧形罩可以是一体成型结构。所述外声道通道所在的平面一般与所述本体与弧形罩连接处的水平面平行或近似平行。所述外声道通道中的各分支通道可以是围绕所述中心腔呈现均匀放射状分布。将远离PCB板的方向定义为“外”，所述外声道通道中各分支通道的直径一般由外至内逐渐缩小。在一些具体实施方案中，所述外声道通道中的通道一般为两条以上，例如两条、三条、四条等。

在本实用新型的具体实施方案中，所述内声道通道的轴线可以与所述外声道通道所在平面垂直。所述内声道通道的一端与所述PCB板接触、另一端与所述中心腔连通。所述内声道通道和外声道通道共同构成电子装置的拾音通道。

在本实用新型的具体实施方案中，由所述电子装置的外部至电子装置的内部，所述外声道通道中各条通道的直径可以逐渐缩小。

在本实用新型的具体实施方案中，所述PCB板的中心一般设有拾音孔，所述拾音孔一般与所述内声道通道连通、进而与所述外声道通道的中心腔连通。

在本实用新型的具体实施方案中，所述内声道通道的水平截面(与PCB板所在平面平行的方向)的形状可以是圆形。所述内声道通道的纵剖面(与PCB板所在平面垂直的方向)的形状可以是矩形或梯形，即所述内声道通道整体可以是圆柱形或圆台形。当所述内声道通道的纵剖面为梯形时，所述内声道通道的两个端口的直径分别与所接触的外声道通道中心腔的直径、以及拾音孔的直径相匹配；当所述内声道通道的轴向剖面形状为梯形时，所述内声道通道靠近PCB板一侧的端口直径则可以大于等于所述拾音孔的直径。在一些具体实施方案中，所述拾音孔的直径可以小于等于所述外声道通道中心腔的直径。

在本实用新型的具体实施方案中，所述内声道通道内可以填充有多孔块状材料，用于进一步降低进入的环境风的风速。所述多孔块状材料可以固定在内声道通道内，避免发生脱落。

在本实用新型的具体实施方案中，所述内声道通道内可以填充本领域能够获得的任意可以作为吸音材料的多孔块状材料。所述内声道通道内填充的多孔块状材料可以具有同一特性阻抗，也可以按照特性阻抗具有分层变化。按照特性阻抗分层变化的多孔块状材料更有利于在环境风在内声道通道流动的过程中逐步减低，从而降低风噪。在一些具体实施方案中，沿外声道通道的中心腔至PCB板方向，所述多孔块状材的阻抗分层变化，例如，多孔块状材料特性阻抗可以是按照沿外声道通道的中心腔至 PCB板方向逐渐增大的顺序分层变化。

在本实用新型的具体实施方案中，所述多孔块状材料的原料可以包括沸石、胶黏剂和分散剂，其中，所述胶黏剂的固体成分的质量为所述沸石质量的1-20％，所述分散剂的质量为所述沸石质量的1-3％。

在本实用新型的具体实施方案中，所述多孔块状材料一般具有多级孔结构、即为多孔材料，以利于降低风速，减小涡流噪声。在一些具体实施方案中，所述多孔块状材料可以包括孔径为0.3nm-0.7nm的第一级孔，孔径为10nm-50nm的第二级孔以及孔径为2μm-200μm的第三级孔。在一些具体实施方案中，所述第三级孔可以包括孔径为2μm-10μm的晶间间隙孔和/或孔径为10μm-200μm的阵列大孔，所述晶间间隙孔的孔容可以是第三级孔的孔容的1-5％。所述阵列大孔可以是由阵列针板完全穿透或部分穿透多孔块状材料形成的大孔。

在一些具体实施方案中，所述沸石可以包括MFI结构分子筛、FER结构分子筛、 CHA结构分子筛、MEL结构分子筛、TON结构分子筛、MTT结构分子筛、ZSM-5 分子筛中的一种或两种以上的组合。所述沸石的粒径一般为0.5μm-10μm。所述沸石一般包括孔径为0.3-0.7nm的微孔以及孔径为10-30nm的介孔，其中，所述沸石的介孔的孔容一般占所述沸石的总孔容的20-45％，优选为25-35％。

在本实用新型的具体实施方案中，所述胶黏剂可以包括有机胶黏剂和/或无机胶黏剂、一般为悬浮液或溶胶形式。其中，所述有机胶黏剂可以包括聚丙烯酸酯悬浮液、聚苯乙烯醋酸盐悬浮液、聚乙烯醋酸盐悬浮液、聚乙基乙烯醋酸盐悬浮液和聚丁二橡胶悬浮液中的一种或两种以上的组合，所述无机胶黏剂可以包括硅溶胶和/或铝溶胶。所述胶黏剂的固体成分的质量优选为多孔块状材料质量的5-15％。

在本实用新型的具体实施方案中，所述分散剂可以包括乙醇、乙二醇、丙三醇、六偏磷酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种以上的组合。

在本实用新型的具体实施方案中，所述多孔块状材料还可以包括造孔助剂和/或增强助剂。所述造孔助剂可以增加多孔块状材料的孔容，一般包括氨水、过氧化氢、氯化铵、硝酸铵、碳酸钠中的一种或两种以上的组合；所述造孔助剂的质量一般为所述沸石质量的0.5-5％、优选为1-3％。所述增强助剂能够提高多孔块状材料的机械性能，一般包括纤维材料。所述纤维材料中的纤维的直径一般为1μm-10μm、长度一般为20μm-1mm。所述纤维材料可以包括化学纤维和/或植物纤维，其中，所述化学纤维优选包括无机纤维。所述增强助剂的质量一般为所述沸石质量的3-15％、优选为 5-10％。

在本实用新型的具体实施方案中，所述多孔块状材料可以是由沸石与胶黏剂、分散剂和助剂混合形成的原料悬浮液(当多孔块状材料的原料包括造孔助剂和/或增强助剂时，所述原料悬浮液相应地也包括造孔助剂和/或增强助剂)经过挤出、喷涂、浇铸、模压等处理方式中的一种成型得到的块体材料，在一些实施方案中，所述多孔材料可以进一步经过热风烘干或冻干成型的方式制得。由此得到多孔块状材料一般具有同一特性阻抗。

在本实用新型的具体实施方案中，所述多孔块状材料可以是经过喷涂方式成型得到的块体材料。具体地，所述块状多孔块状材料可以通过将沸石、胶黏剂、分散剂、填料和助剂混合形成原料悬浮液(当多孔块状材料的原料包括造孔助剂和/或增强助剂时，所述原料悬浮液相应地也包括造孔助剂和/或增强助剂)、再将原料悬浮液均匀分散在纤维纸上制备得到。在一些具体实施方案中，所述多孔块状材料可以由负载原料悬浮液的单张纤维纸形成，也可以是由负载原料悬浮液的多张纤维纸堆积后在烘干前经过模压形成。由于原料悬浮液在纤维纸上涂覆渗透的程度不同，因此这种制备方法获得的多孔块状材料一般为特性阻抗分层变化的材料。

在上述多孔块状材料中，所述纤维纸一般包括聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇缩甲醛纤维、PETT(聚对苯二甲酸乙二酯-聚对苯二甲酸丙二酯共聚酯)纤维中的一种或两种以上的组合。所述纤维纸(未负载原料悬浮液)的厚度一般为50μm-200μm，负载原料悬浮液的纤维纸的厚度一般为100μm-600μm。所述纤维纸一般具有孔径为10μm-100μm的大孔，所述大孔为纤维纸制备过程中形成的粒径不均一的大孔，所述多孔块状材料还包括由阵列针板完全穿透或部分穿透纤维纸形成的大孔，该孔孔径为1-100μm。原料中包括纤维纸的多孔材料块也可以称为是纤维多孔块。在一些具体实施方案中，纤维多孔块的厚度可以通过所述纤维的厚度或层叠数目调节，以使纤维多孔块的尺寸与其填充的空间(一般是是声道通道结构)的尺寸匹配。

本实用新型进一步提供了上述电子装置在具有麦克风的电子设备中的应用，例如上述电子装置可以应用于TWS耳机中，降低风噪对通话质量的影响。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的电子装置构造简单、性能好且稳定、成本低廉、体积小易携带，该电子装置的外声道管道为风车状构造，具有若干个与外界连通的通道，环境风进入外声道管道后、其风速能够被有效降低，从而达到较好的降噪效果；该电子装置的内声道管道填充有多孔块状材料，能够进一步降低风速、进而降低风噪；当多孔块状材料按照特性阻抗分层变化时，内声道管道内随着多孔块状材料的位置变化具有不同的特性阻抗，能够更有效降低风速，起到降低风噪的作用。

总之，本实用新型通过对外声道管道构造的特殊设计、以及在内声道管道中填充多孔块状材料，能够在环境风进入电子装置、以及向拾音孔移动的过程中逐步降低风速，协同降低风噪，有效改善音质和通话质量，适用于具有麦克风的电子设备(例如 TWS耳机)中。

附图说明

图1为实施例1-3电子装置的外形轴侧图。

图2为实施例1-3电子装置的剖面轴侧图。

图3为实施例1-2的电子装置的A-A剖视图，图中未示意多孔块状材料。

图4为实施例1-2的电子装置的剖视图，图中示意多孔块状材料。

图5为实施例3的电子装置的A-A剖视图，图中未示意多孔块状材料。

图6为实施例3的电子装置的剖视图，图中示意多孔块状材料。

图7为实施例1的多孔块状材料的第三级孔分布示意图。

符号说明

1为本体、2为弧形罩，3为PCB板，11为内声道通道，21为外声道通道，211、 212、213、214为外声道通道的分支通道，31为拾音孔，4为多孔块状材料。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本实用新型的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种能够降低风噪的电子装置。图1为本实施例电子装置的外形轴侧图，图1中虚线代表透视结构。图2为本实施例中电子装置的轴向剖视图，图3 为图2中的A-A面的截面图，图4为在图3基础上填充多孔块状材料后的电子装置结构示意图。

如图1-图4所示，该电子装置包括本体1、弧形罩2和PCB板3。本体1为管状结构，其一端通过PCB板3封闭、另一端通过弧形罩2封闭，本体1、PCB板3和弧形罩2共同形成一端为弧形的圆柱体、即为电子装置的实体部分。

弧形罩2内部设有具有风车状结构的外声道通道21。外声道通道21由中心腔与分支通道211、分支通道212、分支通道213、分支通道214组成。中心腔位于本体1 与弧形罩2连接处所在的水平面的中心，分支通道211、分支通道212、分支通道213、分支通道214以中心腔为中心、呈均匀放射状向弧形罩2延伸，即，各分支通道的一端开口与中心腔连通，另一端开口连通弧形罩2的外部。在水平方向上，各分支通道近似在同一平面。各分支通道的形状为流线型弧状结构、且直径由外至内逐渐缩小。

本体1内部沿中心轴向设有内声道通道11，内声道通道11的轴向剖面为矩形、截面为圆形。如图4所示，内声道通道11中填充有多孔块状材料4。

PCB板3正中心设有贯通的拾音孔31。本实施例采用的PCB板3设有麦克风。

拾音孔31、内声道通道11、中心腔依次连通。内声道通道11的直径大于拾音孔 31的直径、且与中心腔的直径相匹配。

本实施例采用的多孔块状材料为由沸石、胶黏剂、分散剂、造孔助剂和增强助剂形成的原料悬浮液制备得到的块状材料，材料整体特性阻抗分布均匀。其中，沸石为 ZSM-5分子筛，其粒径为1.2μm，该分子筛包括平均孔径为0.748nm的微孔和平均孔径为14.39nm的介孔，介孔的孔容占沸石总孔容的29％。胶黏剂为聚丙烯酸酯悬浮液、其质量为沸石质量的9％，分散剂为甘油、其质量为沸石质量的1.5％，造孔助剂为氨水、其质量为沸石质量的2％，增强助剂为玻璃纤维，其质量为沸石质量的8％。

本实施例采用的多孔块状材料的具体制备过程为：将100g ZSM-5粉末与100g 水、18g 50％固含的聚丙烯酸酯悬浮液、1.5g甘油、2g氨水、8g玻璃纤维经过3min 超声、30min搅拌配制成均匀的原料悬浮液，将原料悬浮液导入预制的模具中，使用 -40℃低温冰冻成型，真空低温升华、升温解析脱水，将脱水后的成型产物用阵列针板下压制孔，平板上推脱模制备成多孔块状材料。

本实施例采用的多孔块状材料具有三级孔结构，分别为孔径为0.748nm的第一级孔，孔径为14.27nm的第二级孔以及平均孔径为67.9μm的第三级孔。其中，第三级孔包括5.6μm的晶间间隙孔(即晶粒堆积产生的孔)和孔径为120μm的阵列大孔，阵列大孔可以由上述阵列针板制造产生，阵列大孔的排列方式包括但不限于图7所示的方式。多孔块状材料的晶间间隙孔的孔径的测量方法可以是：在以阵列针板在多孔块状材料中制造阵列大孔之前，将不含阵列大孔的多孔块状材料用压汞仪测孔径。

在本实施例的电子装置的使用过程中，环境风首先由外声道通道21的各分支通道的端口进入电子装置中并发生减速。经初步减速的环境风继续进入内声道通道11 中与多孔块状材料4接触，多孔块状材料4中的多孔构造可以进一步减低风速，环境风经过多次减速后，其产生的风噪大幅度降低，从而达到提高音质的效果。

实施例2

本实施例提供了一种能够降低风噪的电子装置，该电子装置的结构与实施例1 中电子装置的结构相同，区别仅在于内声道管道11填充的多孔材料不同。

本实施例所用的多孔块状材料为由沸石、胶黏剂、分散剂、造孔助剂形成的原料悬浮液均匀分散在纤维纸上制备得到的块状材料。其中，沸石为ZSM-5分子筛，其粒径为1.2μm，该分子筛包括平均孔径为0.748nm微孔和平均孔径为14.39nm的介孔，介孔的孔容占沸石总孔容的29％。胶黏剂为聚丙烯酸酯悬浮液、其质量为沸石质量的 7％，分散剂为甘油、其质量为沸石质量的1％，造孔助剂为氨水、其质量为沸石质量的2％。

本实施例中多孔块状材料的具体制备过程为：将100g ZSM-5粉末与100g水、 14g50％固含的聚丙烯酸酯悬浮液、1g甘油、2g氨水经过3min超声、30min搅拌配制成均匀的悬浮液，将纤维纸在浆液中浸泡10min，经过平板挤压，使用-40℃低温冰冻成型，真空低温升华、升温解析脱水，阵列针板下压制孔，平板上推脱模制备成多孔块状材料。由此形成的多孔块状材料具有分层变化的特性阻抗。

本实施例多孔块状材料具有三级孔结构，分别为孔径为0.748nm的第一级孔，孔径为14.27nm的第二级孔以及第三级孔，第三级孔包括纤维纸具有的孔径为 10μm-100μm的大孔及阵列针板形成的80μm的大孔。此外，第三级孔还包括晶间间隙孔，然而，因为本实施例中采用的纤维纸中的大孔起到了主要的吸音作用，且其孔径较大、对晶间间隙孔的孔径测量结果造成干扰，因此，这里不再介绍晶间间隙孔的具体孔径。

在本实施例的电子装置的使用过程中，环境风首先由外声道通道21的各分支通道的端口进入外声道通道21电子装置内部并发生减速。经初步减速的环境风继续进入内声道通道11中与多孔块状材料4接触，多孔块状材料4中的多级孔构造可以进一步减低风速，同时，由于纤维纸块体的阻抗特性由上到下(沿外声道通道21至PCB 板3的方向)是分层变化的，因此，在达到拾音孔31前，环境风产生的风噪已被逐层多次降低，从而达到降低噪音干扰、提高通话质量的效果。

实施例3

本实施例提供了一种能够降低风噪的电子装置。

图1为本实施例电子装置的外形轴侧图，图1中虚线代表透视结构。图5为本实施例中电子装置的轴向剖视图，图3为图5中的A-A面的截面图，图6为在图5基础上填充多孔块状材料后的电子装置结构示意图。

如图1、图3、图5、图6所示，该电子装置包括本体1、弧形罩2和PCB板3。本体1为管状结构，其一端通过PCB板3封闭、另一端通过弧形罩2封闭，本体1、 PCB板3和弧形罩2共同形成一端为弧形的圆柱体、即为电子装置的实体部分。

弧形罩2内部设有具有风车状结构的外声道通道21。外声道通道21由中心腔与分支通道211、分支通道212、分支通道213、分支通道214组成。中心腔位于本体1 与弧形罩2连接处所在的水平面的中心，分支通道211、分支通道212、分支通道213、分支通道214以中心腔为中心、呈均匀放射状向弧形罩2延伸，即，各分支通道的一端开口与中心腔连通，另一端开口连通弧形罩2的外部。在水平方向上，各分支通道近似在同一平面。各分支通道的形状为流线型弧状结构、且直径由外至内逐渐缩小。

本体1内部沿中心轴向设有内声道通道11，内声道通道11的轴向剖面为梯形、截面为圆形。如图6所示，内声道通道11中填充有多孔块状材料4，该多孔块状材料4与实施例1中采用的多孔块状材料相同。

PCB板3正中心设有贯通的拾音孔31。本实施例采用的PCB板3设有麦克风。

拾音孔31、内声道通道11、中心腔依次连通。内声道通道11两端直径分别与其接触的拾音孔31的直径、中心腔的直径相匹配。

测试例1

本测试例提供了不同多孔块状材料及通道结构对风速的影响测试结果，具体请参见表1。风速测试采用希玛AS8336风速仪。表1为经过多孔块状材料及经过不同声通道结构后的风速测试结果。实验1为经过具有风车状外声道通道的电子装置(实施例1的电子装置但未填充多孔块状材料)的风速；实验2为经过填充了多孔块状材料状态下的实施例2的电子装置的风速；实验3为经过通道TWS耳机麦克风(未填充多孔块状材料)的风速。

实验3所用的TWS耳机麦克风的具体结构为：进声部件具有一条直线型管道，进声部件的一端开口形成进声孔，进声孔另一端连有一个吸音腔体，吸音腔体内部通过填充泡棉来来缓冲减弱气流，吸音腔体远离进声孔的一端为麦克风的拾音孔。该 TWS耳机麦克风的主要工作原理为：风产生的气流经过进声部件，进声孔会在一定程度上对气流进行减弱，然后气流经过吸音腔的缓冲减弱才能到达麦克风的拾音孔，对风噪信号起到了一定的缓冲作用。

表1(风速单位：m/s)

初始风速	5	4	3	2	1
						实验1	3	2	1	0.5	0.3
实验2	0	0	0	0	0
						实验3	4.5	3.8	2.9	1.9	1

由表1可知，相比于常规的TWS耳机麦克风，本实用新型提供的电子装置在填充和不填充多孔块状材料情况下，其结构中的风车状外声道通道均能够有效降低风速，证明具有风车状外声道通道结构的电子设备可以接近完全消除风速，消除风噪。

Claims (10)

1.一种降低风噪的电子装置，其特征在于，所述电子装置包括本体、弧形罩和PCB板；

所述本体为管状结构，所述本体的一端与PCB板连接、另一端与所述弧形罩连接，所述本体内部沿中心轴向设有内声道通道；

所述弧形罩的内部沿水平方向设有外声道通道，所述外声道通道整体呈风车状结构、包括中心腔和若干分支通道，所述分支通道围绕中心腔呈放射状排布，所述中心腔与所述内声道通道连通，各分支通道为流线型的弧形结构。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述PCB板的中心设有拾音孔，所述拾音孔与所述内声道通道。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述外声道通道的各分支通道围绕所述中心腔均匀分布。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，由所述电子装置的外部至内部，所述外声道通道中各分支通道的直径逐渐缩小。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述内声道通道的水平截面形状为圆形，和/或所述内声道管道的纵剖面为矩形或梯形。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述外声道通道中的分支通道为两条以上。

7.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于，所述内声道通道内填充有多孔块状材料。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其特征在于，由外声道通道的中心腔至PCB板方向，所述多孔块状材料按照特性阻抗分层变化。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，由外声道通道的中心腔至PCB板方向，所述多孔块状材料的特性阻抗逐渐增大。

10.一种具有麦克风的TWS耳机，其包括权利要求1-9任一项所述的电子装置。

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