CN217741875U - 一种耳道定向拾音装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种耳道定向拾音装置及系统，该装置包括探管、麦克风组件和适配器；探管包括第一端与第二端，第一端用于放置于耳内鼓膜处，能够定向取声；第二端与麦克风组件连接，用于将声音传递至麦克风组件；麦克风组件包括封装于密闭腔体内的麦克风本体；麦克风本体用于采集声音信号，并将其转化为电信号；密闭腔体用于隔绝外部噪声；适配器与麦克风组件连接，适配器用于信号调理及麦克风校准。通过上述耳道定向拾音装置，能够反映真实的人体佩戴响应，没有模拟误差，针对不同人种、年龄、性别等耳道结构尺寸差异大，使用探管能够准确测试耳机的真实降噪表现或助听器的使用效果，方便工程师针对不同的耳道开发不同的适配算法，更加准确高效。

Description

一种耳道定向拾音装置及系统

技术领域

本实用新型涉及耳机降噪测试领域，尤其涉及一种耳道定向拾音装置及系统。

背景技术

真无线耳机(True Wireless Stereo，TWS)，简称TWS耳机。TWS耳机是一种基于蓝牙技术传输立体声信号的设备，即左右耳机在没有任何电线连接的情况下，通过蓝牙接收来自手机等播放设备的立体声信号，实现重放。

为保持耳内相对安静的环境，耳机往往会添加一些额外的结构以阻隔音波从外界传入，实现简单的物理降噪。但是纯粹的物理降噪不仅效果差，且给用户带来了不良的降噪感受，用户佩戴物理降噪耳机会有双耳的阻塞感，令佩戴者很不舒服。

业界另外一种降噪方案是主动降噪(Active Noise Cancellation，ANC)，主动降噪技术采用的方法是从噪声源本身着手，通过电子线路产生一个与外界噪声幅度相同相位相反的信号，来抵消进入耳机的噪声。主动降噪技术一般包括前馈式降噪和反馈式降噪。前馈式降噪是指在耳机上有一个朝向外面的麦克风，用于接收环境噪音，然后再将环境噪声倒向180度叠加到喇叭上，以将环境噪声消除，达到降噪的效果；反馈式降噪也可称为后馈式降噪，其一般将后馈麦克风设置在耳机内部，采集环境噪声并通过反馈方式进行叠加消除该噪声。

现有TWS耳机的ANC测试，为了得到真实的测试数据，大部分公司及实验室采用带耳道的人头和躯干仿真器(Head and Torso Simulator，HATS)来模拟人耳。ANC测试一般需要基于音频分析软件、消音箱、HATS、音箱以及信号放大器等组成的系统，测试流程一般为：将待测试产品的喇叭端放到HATS的耳模拟器，控制音箱播放噪声，同时，HATS的耳模拟器采集信号实时分析频率响应曲线和主动降噪效果曲线，并且实时调整降噪麦克风的增益，经过多次调整循环，即实时采集数据、实时分析曲线，实时调整降噪麦克风的增益。

然而目前大部分HATS的耳模拟器是不带耳道的，少数几款带耳道的HATS其耳道部分的长度、弯曲度以及材质也各不相同，和真实人耳差异甚大。此外，在助听器测试时，由于HATS与人耳的结构差异较大，亦无法真实的反映出助听器的性能。

实用新型内容

本实用新型公开了一种耳道定向拾音装置及方法，旨在解决现有技术中存在的技术问题。

本实用新型采用下述技术方案：

一方面，本申请提供了一种耳道定向拾音装置，包括探管、麦克风组件和适配器；

探管包括第一端与第二端，第一端用于放置于耳内鼓膜处，能够定向取声；第二端与麦克风组件连接，用于将声音传递至麦克风组件；

麦克风组件包括封装于密闭腔体内的麦克风本体；麦克风本体用于采集声音信号，并将其转化为电信号；密闭腔体用于隔绝外部噪声；

适配器与麦克风组件连接，适配器用于信号调理及麦克风校准。

作为优选的技术方案，探管包括柔性材料。

作为优选的技术方案，密闭腔体呈圆柱形；密闭腔体包括隔音材料，密闭腔体与麦克风本体间还设有密封胶圈及密封螺丝。

作为优选的技术方案，麦克风本体的平坦度为100～10kHz±1dB，单体重复测试的波动＜0.3dB。

作为优选的技术方案，麦克风组件还包括拾音针管，拾音针管用于采集来自探管中的声音信号；拾音针管包括导音材料，拾音针管的外径和探管的内径相匹配，二者过渡配合或过盈配合。

作为优选的技术方案，麦克风组件还包括SMB底座，SMB底座与适配器信号连接，用于将麦克风本体转换得到的电信号传至适配器。

作为优选的技术方案，适配器包括分析单元、信号输入端及信号输出端；信号输入端与麦克风组件信号连接；信号输出端用于与信号分析仪相连；分析单元用于信号调理。

作为优选的技术方案，适配器还包括校准通道，校准通道内设有94dBSPL，1kHz的固定声源。

另一方面，本申请还提供了一种耳道定向拾音系统，包括如上任一项所述的耳道定向拾音装置。

作为优选的技术方案，还包括信号分析仪，信号分析仪与耳道定向拾音装置相连。

本实用新型采用的技术方案能够达到以下有益效果：

本实用新型提供了一种新型结构的耳道定向拾音装置，其结构主要包括探管、麦克风组件及适配器，其中探管的一端可以伸入人耳中，并在耳内鼓膜处定向取声，探管的直径很小，能够和耳机或助听器同时佩戴，与现有的HATS方案相比，探管接触真实的人体耳道，能够反映真实的人体佩戴响应，没有模拟误差，针对不同人种、年龄、性别等耳道结构尺寸差异大，使用探管能够准确测试耳机或助听器的真实表现，方便工程师针对不同的耳道开发不同的适配算法，更加准确高效；此外，麦克风本体封装于一个密闭腔体中，密闭腔体由隔音材料制成，能够最大程度的降低外界噪声对探管收集的声音信号的影响，更加真实的反映人耳中的声音情况；而适配器则能够对有麦克风组件传来的电信号进行信号调理，并将电信号进一步传入信号分析仪，对音频信号进行分析。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例1公开的一种优选实施方式中麦克风组件的主视图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为本实用新型实施例1公开的一种优选实施方式中适配器的主视图；

图4为图3的C-C向剖视图；

图5为本实用新型实施例1公开的一种优选实施方式中耳道定向拾音装置的使用状态图；

图6为本实用新型实施例2中主动降噪测试方法的流程框图。

附图标记说明：

探管10；麦克风组件20，密闭腔体21，麦克风本体22，拾音针管23，SMB底座24，密封胶圈25，密封螺丝26；适配器30，分析单元31，信号输入端32，信号输出端33，校准通道34；耳道40；鼓膜50；信号分析仪60。

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，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

显然，所描述的实施例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。

为解决现有技术中存在的问题，本申请实施例提供了一种耳道定向拾音装置，包括探管、麦克风组件和适配器；探管包括第一端与第二端，第一端用于放置于耳内鼓膜处，能够定向取声；第二端与麦克风组件连接，用于将声音传递至麦克风组件；麦克风组件包括封装于密闭腔体内的麦克风本体；麦克风本体用于采集声音信号，并将其转化为电信号；密闭腔体用于隔绝外部噪声；适配器与麦克风组件连接，适配器用于信号调理及麦克风校准。

实施例1

目前在对TWS耳机进行主动降噪测试时，由于人耳在佩戴了耳机后耳内无法再放置其他的麦克风，因此大部分公司及实验室采用带耳道的人头和躯干仿真器来模拟人耳，然而目前大部分HATS的耳模拟器是不带耳道的，少数几款带耳道的HATS其耳道部分的长度、弯曲度以及材质也各不相同，和真实人耳差异甚大，致使最终得到的主动降噪测试数据与真实数据差距较大。

参考图1-图5，为解决上述问题，本实施例1提供了一种耳道定向拾音装置，包括依次连接的探管10、麦克风组件20及适配器30。

在一种优选实施方式中，探管10可视作麦克风组件20的延伸，二者结合构成一个整体单元，以便于麦克风组件20采集到真实人耳内的噪声信号，以减少误差，提高测试结果的准确性。

探管10包括第一端及第二端，第一端用于放置于耳内鼓膜50处，能够定向取声；第二端与麦克风组件20连接，用于将声音传递至麦克风组件20。

优选地，探管10由柔质弹性材料制成，可选择硅橡胶材质，以保证探管10在耳内能够与生理结构相适配，进行弯曲并能到达鼓膜50处；在一种优选实施方式中，探管10的内径为0.6—0.9mm，外径为1.5—1.8mm，长度不小于150mm。弹性材质和较小的尺寸能够保证探管10能够与耳机一同佩戴入耳内，而探管10的管壁具有一定厚度又能为探管10提供一定的支撑性能，避免探管10被耳机挤压而塌缩，保证管内的声音能够顺利传导。

在一种优选实施方式中，探管10为可更换设置，当需要使用不同规格或材料的探管10进行主动降噪测试时，将探管10由麦克风组件20的一端卸下，并进行更换。

麦克风组件20包括密闭腔体21、麦克风本体22、SMB底座24及拾音针管23；其中，拾音针管23与探管10相连，SMB底座24与适配器30相连；在一种优选实施方式中，密闭腔体21大致呈圆柱形，拾音针管23与SMB底座24分设于密闭腔体21的轴向两端，麦克风本体22封装于密闭腔体21内。

优选地，密闭腔体21由隔音材料制成，以隔绝外部噪声，最大程度的降低外界噪声对探管10收集的声音信号的影响，更加真实的反映人耳中的噪声情况；更优选地，密闭腔体21由铝合金材料制成。

在一种优选实施方式中，密闭腔体21的外径为13mm，长度为30mm；密闭腔体21的圆柱形结构、隔音材料以及较小的尺寸，能够保证探管10所传导的噪声信号能够更加完整且真实的被麦克风本体22所采集，并转化为电信号。

进一步地，本领域技术人员应理解，在不脱离实用新型宗旨的前提下，密闭腔体21的材料及尺寸可以根据测试条件的不同自由选择，在此不再赘述。

优选地，密闭腔体21包括前腔及后腔，在前腔的端部开设有通孔，拾音针管23穿设于通孔中，用于采集来自探管10中的声音信号；麦克风本体22设置于前腔内部，用于采集声音信号，并将其转化为电信号；在一种优选实施方式中，密闭腔体21与麦克风本体22间还设有密封胶圈25及密封螺丝26，密封螺丝26用于固定麦克风本体22，并提高前腔的密封性能，密封胶圈25能够进一步提高密封性能，降低外界噪声的干扰；后腔中设有SMB底座24，SMB底座24一端与麦克风本体22相连，另一端与适配器30相连，用于将麦克风本体22转换得到的电信号传至适配器30。

在一种优选实施方式中，拾音针管23由导音材料制成，优选为不锈钢针管；进一步地，拾音针管23的外径和探管10的内径相匹配，二者过渡配合或过盈配合，一方面可以使得拾音针管23与探管10之间连接更加紧固，另一方面能够避免探管10中所传导的噪声信号外泄，防止造成实际采集的信号值偏小。

优选地，鉴于人耳中噪声较小，因此选择高平坦度、高稳定性的麦克风作为麦克风本体22，在一种优选实施方式中，单体重复测试的波动＜0.3dB。

优选地，适配器30与麦克风组件20连接，适配器30一方面用于信号调理及麦克风校准，另一方面还用于为麦克风组件20供电。在一种优选实施方式中，适配器30包括分析单元31、信号输入端32及信号输出端33；信号输入端32与麦克风组件20的SMB底座24信号连接；信号输出端33用于与信号分析仪60相连；分析单元31用于信号调理。

在一种优选实施方式中，分析单元31包括印制于PCBA上的信号调理电路，用于对麦克风组件20传来的电信号进行放大、隔离、滤波等信号调理操作，并最终将电信号进一步传入信号分析仪60，对音频信号进行分析。

在一种优选实施方式中，适配器30还包括校准通道34，校准通道34内设有94dBSPL，1kHz的固定声源，当更换不同规格或材料的探管10进行主动降噪测试时，将探管10的第二端与麦克风组件20的拾音针管23相连，探管10的第一端插入校准通道34中，并进行灵敏度的校准。

优选地，上述耳道内定向拾音装置与信号分析仪60相连，可组成耳道内定向拾音系统；更优选地，信号分析仪60还与一终端连接，终端可以是电脑或其他设备。

在本实施例中，上述耳道定向拾音装置的使用方法如下：

将待测TWS耳机开机并带入人耳内，并将探管10的第一端也置入人耳，并保持端部在鼓膜50处位置固定；初始状态下通过音箱播放噪声，探管10采集耳内的环境噪声，通过麦克风组件20转化为环境噪声信号A；然后在保持探管10第一端的端部不动的前提下，开启TWS耳机的主动降噪，此时音箱持续播放噪声，探管10再次采集耳内环境噪声，通过麦克风组件20转化为环境噪声信号B；通过适配器30将环境噪声信号A与环境噪声信号B传至信号分析仪60，环境噪声信号A与环境噪声信号B求差，得到耳机主动降噪量。

当更换不同规格或材料的探管10进行主动降噪测试时，将探管10的第二端与麦克风组件20的拾音针管23相连，探管10的第一端插入校准通道34中，并进行灵敏度的校准。

进一步地，本领域技术人员应理解，除了主动降噪测试外，上述耳道定向拾音装置还能够应用于助听器效果测试及调试、环境录音等领域。

实施例2

本实施例提供了一种主动降噪测试方法，应用于实施例1所述的耳道定向拾音装置中，其中已经包括于实施例1中的特征在本实施例中得到自然继承。

参考图6，优选地，主动降噪测试方法至少包括步骤S10—S70：

S10.耳机开机并入耳，关闭主动降噪，并通过音箱播放噪声信号；

优选地，在测试开始前，依次连接探管10、麦克风组件20及适配器30，并将探管10的第一端与TWS耳机一同入耳，并保证探管10的端部穿过耳道40放置于鼓膜50处，并保持不动。

优选地，音箱中播放的噪声大小可根据测试要求进行调节。

S20.探管采集耳内环境噪声，通过麦克风组件转化为环境噪声信号A；

优选地，环境噪声信号A即为TWS未开启主动降噪时耳内的噪声数据，环境噪声信号A经过适配器30的信号调理，传送至信号分析仪60。

S30.开启耳机的主动降噪，并持续播放噪声信号；

优选地，在开启主动降噪后，探管10末端及TWS耳机的位置保持不动，且噪声信号与步骤10中噪声的大小一致。

S40.探管采集耳内环境噪声，通过麦克风组件转化为环境噪声信号B；

优选地，环境噪声信号B即为TWS开启主动降噪时耳内的噪声数据，环境噪声信号B经过适配器30的信号调理，传送至信号分析仪60。

S50.将环境噪声信号A与环境噪声信号B求差，得到耳机主动降噪量。

优选地，在信号分析仪60中，将环境噪声信号A与环境噪声信号B相减，即得到TWS耳机的主动降噪量。

在一种优选实施方式中，若主动降噪测试前更换了探管10，则在执行步骤S10之前，首先要对新更换的探管10的灵敏度进行校准，具体而言，当更换不同规格或材料的探管10进行主动降噪测试时，将探管10的第二端与麦克风组件20的拾音针管23相连，探管10的第一端插入校准通道34中，并进行灵敏度的校准。

综上所述，本实用新型相比于现有技术的有益效果在于：与现有的HATS方案相比，探管接触真实的人体耳道，能够反映真实的人体佩戴响应，没有模拟误差，针对不同人种、年龄、性别等耳道结构尺寸差异大，使用探管能够准确测试耳机的真实降噪表现，方便工程师针对不同的耳道开发不同的适配算法，更加准确高效；此外，麦克风本体封装于一个密闭腔体中，密闭腔体由隔音材料制成，能够最大程度的降低外界噪声对探管收集的声音信号的影响，更加真实的反映人耳中的噪声情况；而适配器则能够对有麦克风组件传来的电信号进行信号调理，并将电信号进一步传入信号分析仪，对音频信号进行分析。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实用新型的保护之内。

Claims (10)

1.一种耳道定向拾音装置，其特征在于，包括探管、麦克风组件和适配器；

所述探管包括第一端与第二端，所述第一端用于放置于耳内鼓膜处，能够定向取声；所述第二端与所述麦克风组件连接，用于将声音传递至所述麦克风组件；

所述麦克风组件包括封装于密闭腔体内的麦克风本体；所述麦克风本体用于采集声音信号，并将其转化为电信号；所述密闭腔体用于隔绝外部噪声；

所述适配器与所述麦克风组件连接，所述适配器用于信号调理及麦克风校准。

2.根据权利要求1所述的耳道定向拾音装置，其特征在于，所述探管包括柔性材料。

3.根据权利要求1所述的耳道定向拾音装置，其特征在于，所述密闭腔体呈圆柱形；所述密闭腔体包括隔音材料，所述密闭腔体与所述麦克风本体间还设有密封胶圈及密封螺丝。

4.根据权利要求1所述的耳道定向拾音装置，其特征在于，所述麦克风本体的单体重复测试的波动＜0.3dB，频率范围为100Hz~10kHz。

5.根据权利要求1所述的耳道定向拾音装置，其特征在于，所述麦克风组件还包括拾音针管，所述拾音针管用于采集来自所述探管中的声音信号；所述拾音针管包括导音材料，所述拾音针管的外径和所述探管的内径相匹配，二者过渡配合或过盈配合。

6.根据权利要求1所述的耳道定向拾音装置，其特征在于，所述麦克风组件还包括SMB底座，所述SMB底座与所述适配器信号连接，用于将所述麦克风本体转换得到的电信号传至所述适配器。

7.根据权利要求1所述的耳道定向拾音装置，其特征在于，所述适配器包括分析单元、信号输入端及信号输出端；所述信号输入端与所述麦克风组件信号连接；所述信号输出端用于与信号分析仪相连；所述分析单元用于信号调理。

8.根据权利要求7所述的耳道定向拾音装置，其特征在于，所述适配器还包括校准通道，所述校准通道内设有94dBSPL，1kHz的固定声源。

9.一种耳道定向拾音系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的耳道定向拾音装置。

10.根据权利要求9所述的拾音系统，其特征在于，还包括信号分析仪，所述信号分析仪与所述耳道定向拾音装置相连。

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