DE2601661A1

DE2601661A1 - Noise protection device for personal use - has microphone and amplification system to convert sound received near user's ears into skull vibrations

Info

Publication number: DE2601661A1
Application number: DE19762601661
Authority: DE
Inventors: Ivar Dr Veit
Original assignee: Battelle Institut eV
Current assignee: Battelle Institut eV
Priority date: 1976-01-17
Filing date: 1976-01-17
Publication date: 1977-07-21

Abstract

The personal noise protection device prevents external sound from reaching or damaging the ears. At least one air vibrator microphone (1) is situated near the ears and has an electronic circuit which amplifies and phase shifts the sound entering the microphone (1), before feeding it to a bone range sound 1f speaker (6) fixed to the skull of the person using the noise protector. The l.f. speaker (6) stimulates the skull to vibrate in such a way that a major reduction in the vibration entering the inner ear in the bass region results.

Description

Vorrichtung zum persönlichen SchallschutzDevice for personal soundproofing

Es ist bekannt und üblich, zum persönlichen Schallschutz gehörgangverschließende Stöpsel, Kapseln oder dergleichen, einzeln oder in Verbindung mit sogenannten Gehörschutzhelmen, Schallschutzanzügen usw., zu verwenden. Das Tragen solcher Gehörschutzstöpsel oder Gehörschutzkapseln wird jedoch sehr oft als störend und lästig empfunden und daher von den Betroffenen abgelehnt. Personen, die beispielsweise unter sehr schweren physischen Bedingungen arbeiten, weigern sich in aller Regel, auch noch drückende und daher lästige, den Gehörgang verschließende Stöpsel oder Kapseln zu tragen. Hinzu kommt, daß beim Verschließen des Gehörganges nicht nur Lärm ferngehalten wird, sondern zwangsläufig auch jede akustische Kommunikation unterbunden oder zumindest sehr erschwert wird, Dies ist nicht nur lästig, sondern häufig auch gefährlich, weil akustisches Warnen ausscheidet, und führt häufig zu Beeinträchtigungen und Verzögerungen bei der Arbeit.It is known and customary to use auditory canal closing for personal soundproofing Plugs, capsules or the like, individually or in connection with so-called hearing protection helmets, Soundproof suits etc. to be used. Wearing such ear plugs or However, hearing protection capsules are very often perceived as annoying and annoying and therefore rejected by those affected. People who, for example, are under very severe physical conditions work, usually refuse, too plugs or capsules that are still pressing and therefore annoying, occluding the ear canal to wear. In addition, when the ear canal is closed, it is not only noise that is kept away is, but inevitably also all acoustic communication is prevented or at least is made very difficult, This is not only annoying, but often also dangerous, because acoustic warning is ruled out and often leads to impairments and Delays in work.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und einen persönlichen Schallschutz zu ermöglichen, der nicht als lästig empfunden wird und der weiterhin eine akustische Kommunikation gestattet bzw. möglichst wenig behindert.The present invention is therefore based on the object of the aforementioned Avoid disadvantages and enable personal soundproofing that doesn't is perceived as annoying and which continues to allow acoustic communication or as little hindrance as possible.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe in überraschend einfacher Weise mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schallschutz-Vorrichtung gelöst werden kann, die ein in Ohrnähe -oder je ein in Nähe beider Ohren angeordnet es Luftschallmikrophon besitzt und elektronische Baugruppen enthält, mit denen der von dem Mikrophon aufgenommene Luftschall nach elektrischer Verstärkung und Phasendrehung einem ebenfalls am Kopf der zu schützenden Person angesetzten Knochenschailhörer zuführbar ist, der den Schädelknochen in Abhängigkeit von dem aufgenommenen Luft schall derart zu Knochenschallschwingungen anregt, daß eine weitgehende Reduzierung der tieffrequenten, in das Innenohr übertragenen resultierenden Schwingungen eintritt.It has now been shown that this task is surprisingly easier Way can be solved with the help of the soundproofing device according to the invention, The one near the ear or one near both ears is an airborne sound microphone possesses and contains electronic assemblies with which the recorded by the microphone Airborne sound after electrical amplification and phase rotation one also attached to the head of the person to be protected is that the cranial bones in dependence on the recorded air sound in such a way stimulates bone vibrations that a substantial reduction of the low-frequency, resulting vibrations transmitted into the inner ear occurs.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bleiben also die Gehörgang frei, was im Vergleich zu den beschriebenen Gehörschutzstöpseln oder -kapseln als angenehm empfunden wird. Da außerdem erfindungsgemäß vor allem die tieffrequenten Schwingungen, vorzugsweise hinauf bis zu einem Frequenzbereich von etwa 600 bis 800 Hz, in dem erfahrungsgemäß die den lästige Lärm darstellenden Schwingungen liegen, weitgehend reduziert werden, ist weiterhin - über die offenen Gehörgänge -eine Kommunikation im Sprachfrequenzbereich ohne nennenswerte Beeinträchtigung möglich. Dies wird als angenehm empfunden, vermeidet Gefahren und erlaubt die Verwendung der Schallschutz-Vorrichtung auch in solchen Fällen, in denen eine Kommunikation bei der Arbeit unbedingt erforderlich ist.When using the device according to the invention so remain the Ear canal free, which is compared to the described ear plugs or capsules is perceived as pleasant. In addition, according to the invention, especially the low-frequency Vibrations, preferably up to a frequency range of about 600 to 800 Hz, in which experience has shown the vibrations that represent the annoying noise, are largely reduced, communication continues - via the open ear canals possible in the voice frequency range without significant impairment. This is called felt pleasant, avoids dangers and allows the use of the soundproofing device even in those cases where communication at work is absolutely necessary is.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der erfindung gemäßen Vorrichtung sind sowohl das oder die Luftschallmikrophone als auch der Knochenschallhörer sowie sämtliche elektronischen Baugruppen einschließlich der Stromversorgung in oder an einem üblichen Sicherheitshelm angeordnet.According to an advantageous embodiment of the device according to the invention are both the airborne microphone (s) and the bone condenser as well all electronic assemblies including the power supply in or on arranged in a standard safety helmet.

Die von dem Knochenschallhörer auf den Schädelknochen übertragene Knochenschallamplitude, deren Phasen- und Frequenzgang sind getrennt - manuell oder automatisch -einstellbar.The one transmitted from the bone condenser to the skull bone Bone sonic amplitude, the phase and frequency response of which are separate - manual or automatically adjustable.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung weiterer Einzelheiten sowie eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in schematischer Darstellung einen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung versehenen Sicherheitshelm wiedergibt.Further features, advantages and possible uses of the invention go from the following description of further details and an exemplary embodiment of the invention based on the accompanying figure, which is in a schematic representation reproduces a safety helmet provided with the device according to the invention.

Bereits Anfang der dreißiger Jahre hat G.V. Bekesky den Nachweis erbracht, daß es möglich ist, die Wahrnehmung von Knochenschall, der durch Anregung von der Stirn her erzeugt wird und auf direktem Wege ans Innenohr gelangt, bei gleichzeitiger Darbietung desselben Signals auf dem Luftschallwege und geeigneter Wahl der Luftschallamplitude sowie -phase durch Interferenz völlig auszulöschen.In the early thirties, G.V. Bekesky has provided evidence that that it is possible to perceive bone conduction generated by excitation from the Forehead is generated and reaches the inner ear in a direct way, at the same time Presentation of the same signal on the airborne sound path and suitable choice of the airborne sound amplitude as well as phase to be completely eliminated by interference.

Anknupfend an diese Erkenntnis geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß es möglich sein muß, für einen persönlichen Schallschutz den als störenden Lärm empfundenen Luftschall, der durch die offenen Gehörgänge eines Menschen an dessen Gehör gelangt, durch einen amplituden- und phasenrichtigen Knochenschall innerhalb bestimmter Grenzen hinsichtlich seiner Wahrnehmung zu reduzieren.Building on this knowledge, the invention is based on the consideration from the fact that it must be possible for personal noise protection to be disruptive Noise perceived airborne sound coming through a person's open ear canals whose hearing arrives through an amplitude and phase correct bone sound to reduce its perception within certain limits.

Zur Verwirklichung dieser Idee wird erfindungsgemäß in Abhängigkeit von dem auftretenden Schall ein amplituden-und phasenrichtiger Knochenschall erzeugt und über einen kleinen Knochenschallhörer dem Schädelknochen zugeführt.To implement this idea, according to the invention, depending A bone sound with the correct amplitude and phase is generated from the sound occurring and fed to the cranial bone via a small bone condenser.

Hierzu wird in der Nähe des natürlichen Schalleintritts (im Idealfall sogar möglichst nahe vor dem Trommelfell), d.h. unmittelbar vor einem oder vor beiden Gehörgängen, der auftretende Luftschall mit einem bzw. je einem Subminiatur-Luftschallmikrophon aufgenommen. Die von den Mikrophonen abgeleitete Signalspannung wird anschließend elektrisch verstärkt, frequenzmäßig entzerrt, in der Amplituden- und Phasenlage aufbereitet und dann einem Knochenschallhörer zugeführt, der den Schädelknochen zu Schwingungen anregt. Der Frequenzgang des Entzerrungsteils hat dabei Bandpaßcharakteristik (z.B. 200 bis 600 Hz) und richtet sich in seiner Feinstruktur unter anderem auch nach dem Frequenzgang des Knochenschallhörer-Übertragungsmaßes.This is done in the vicinity of the natural sound entry (ideally even as close as possible to the eardrum), i.e. immediately in front of one or both Auditory canals, the airborne sound occurring with one or one subminiature airborne sound microphone recorded. The signal voltage derived from the microphones is then electrically amplified, equalized in terms of frequency, in terms of amplitude and phase processed and then fed to a bone condenser, which the skull bones stimulates vibrations. The frequency response of the equalization part has band-pass characteristics (e.g. 200 to 600 Hz) and, among other things, also depends on its fine structure according to the frequency response of the bone conduction hearing aid.

Die obere Grenzfrequenz soll allerdings nicht höher als etwa 800 Hz gewählt werden, da bei höheren Frequenzen der menschlische Schädel Kompressions- und Dilatationsschwingungen mit ausgeprägten Schwingungsknotenlinien ausführt; bis zu etwa 800 Hz führt dagegen der Schäden nur Translationsschwingungen aus.However, the upper limit frequency should not be higher than about 800 Hz should be chosen, because at higher frequencies the human skull compression and performs dilation vibrations with pronounced node lines; until on the other hand, at around 800 Hz, the damage only carries out translational oscillations.

Bei der in der beigefügten Abbildung dargestellten Ausführungsart der Erfindung sind alle wesentlichen Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung an oder in einem üblichen Sicherheitshelm untergebracht. Diese Ausführungsart bietet sich für solche Personen an, die in lärmerfüllter Umgebung tätig sind und gleichzeitig aus Sicherheitsgründen Helme tragen müssen.In the version shown in the attached illustration of the invention are all essential components of the device according to the invention on or in a standard safety helmet. This type of construction offers for people who work in a noisy environment and at the same time Have to wear helmets for safety reasons.

In diesem Fall erfolgt die Luftschallaufnahme in unmittelbarer Nähe vor einem oder vor beiden Gehörgängen mit Subminiatur-Luftschallmikrophonen 1 (z.B. mit Elektret-Mikrophonen). Das Mikrophon ist hier starr an dem Sicherheitshelm 2 befestigt, so daß das Mikrophon ortsfest positioniert werden kann. Die elektronischen Baugruppen 3 bis 5 sind innerhalb des Helmes 2 angeordnet.In this case, the airborne sound recording takes place in the immediate vicinity in front of one or in front of both ear canals with subminiature airborne sound microphones 1 (e.g. with electret microphones). The microphone is rigid here on the safety helmet 2 attached so that the microphone can be fixedly positioned. The electronic Assemblies 3 to 5 are arranged inside the helmet 2.

Vorgesehen sind hier ein Vorverstärker 3, eine Signalaufbereitungseinheit 4 und ein Leistungsendverstärker 5 zum Betrieb eines Knochenschallhörers 6. Eine (hier nicht gezeigte) Stromversorgung läßt sich ebenfalls in handelsüblicher Ausführung in dem Helm 2 unterbringen.A preamplifier 3 and a signal conditioning unit are provided here 4 and a power output amplifier 5 for operating a bone condenser 6 Power supply (not shown here) can also be used in a commercial version in the helmet 2 accommodate.

Der Knochenschallhörer 6 ist ortsfest an dem Helm 2 be festigt, und zwar derart, daß er mit einer definierten Andruckskraft betriebssicher gegen eine bestimmte Stelle des Kopfes, z.B. gegen die Stirn gedrückt wird.The bone condenser 6 is fixedly attached to the helmet 2 be, and in such a way that it is operationally reliable against a defined contact pressure certain part of the head, e.g. is pressed against the forehead.

Zu der mit Signalaufbereitungseinheit 4 bezeichneten Baugruppe fuhren drei verschiedene Steller, mit denen sich unabhängig voneinander Amplitude, Phase und Frequenzgang des Signals und damit des Knochenschallhörers einstellen lassen.Go to the assembly labeled signal processing unit 4 three different faders, with which amplitude, phase and adjust the frequency response of the signal and thus of the bone condenser.

Es ist auch möglich, die Knochenschallamplitude und deren Phase automatisch, den Frequenzgang jedoch manuell auf optimale Werte einzustellen.It is also possible to automatically adjust the sonic amplitude and its phase, however, manually adjust the frequency response to optimal values.

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Claims

Patent claims device for personal soundproofing, thereby characterized in that it has at least one airborne microphone arranged near the ear (1) Has and contains electronic assemblies that are used by the microphone Recorded airborne sound after electrical amplification and phase rotation is also one the bone condenser (6) placed on the head of the person to be protected can be fed, which closes the bones of the skull depending on the recorded airborne sound Bone vibrations stimulates that an extensive reduction of the low-frequency, resulting vibrations transmitted into the inner ear occurs.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that by the bone sound transmitted by the bone conduction receiver (6) is reduced the one in the inner ear resulting vibrations in the frequency range occurs up to about 600 to 800 Hz

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that for both ears of the person to be protected there is an airborne sound microphone (i) is provided.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that both the airborne sound microphones (1) and the bone condenser (6) as well all electronic assemblies (3, 4, 5) including the power supply are arranged in or on a safety helmet (2).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the acoustic bone amplitude transmitted to the cranial bone by the bone condenser (6), whose phase and frequency response can be set separately - manually or automatically.