JP3143200U - Sound protection equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】例えば、ドアの開閉音や使用者の頭部の動きなどによって気圧が急激に変動したとしても、不愉快な超低音の雑音が発生することを防止することができる防音保護具を得る。
【解決手段】人の頭部に人の耳を覆って装着することができる本体ケーシング20と、本体ケーシング20内に配置され本体ケーシング内に侵入する音波を検知して音声信号に変換するマイクロホン10と、マイクロホン10で変換される音声信号と逆位相の信号を生成する位相反転器32と、位相反転器32で生成される逆位相信号によって駆動され逆位相のキャンセル音を発するスピーカ35と、を有し、マイクロホン10は、低音域の出力が減衰する速度型コンデンサーマイクロホンである。
【選択図】図1To provide a soundproof protector capable of preventing unpleasant ultra-low noise even if the atmospheric pressure changes suddenly due to, for example, door opening / closing sound or movement of a user's head.
A main body casing 20 that can be mounted on a person's head so as to cover a person's ear, and a microphone 10 that is disposed in the main body casing 20 and detects a sound wave that enters the main body casing and converts the sound wave into an audio signal. And a phase inverter 32 that generates a signal having a phase opposite to that of the audio signal converted by the microphone 10, and a speaker 35 that is driven by the phase-inverted signal generated by the phase inverter 32 and that generates a canceling sound having the opposite phase. The microphone 10 is a speed-type condenser microphone that attenuates the output in the low sound range.
[Selection] Figure 1
Description
本考案は、イヤマフ(耳覆い)型の防音保護具に関するもので、特に、能動型雑音低減装置を備えたものにおいて、不愉快な超低周波数の雑音が生じないように工夫したことを特徴とするものである。 The present invention relates to an earmuff type soundproof protector, and in particular, a device equipped with an active noise reduction device has been devised so as not to generate unpleasant ultra-low frequency noise. Is.
大きな騒音の中で行動しなければならない場合、例えば、空港や航空機の整備場など、大きなエンジン音の中で整備作業を行う場合、作業員は大きな騒音で耳を傷めないようにイヤマフ型の防音保護具を装着する。防音保護具には、それ自体の外部騒音遮断効果を高めた受動型と、内部に侵入してきた騒音をマイクロホンで検出して、騒音と逆位相のキャンセル音を発することにより騒音を打ち消すようにした能動型がある。上記騒音のことを「環境騒音」といい、上記逆位相の音を発するための信号を「消音信号」といい、逆位相の音源を「二次音源」という。本考案は能動型の防音保護具に関する。 When it is necessary to act in a loud noise, for example, when performing maintenance work in a loud engine sound, such as at an airport or aircraft maintenance site, the worker must be able to prevent the earmuff from being damaged by the loud noise. Wear protective equipment. The soundproofing protector has a passive type that enhances its own external noise blocking effect, and detects noise that has entered inside with a microphone, and cancels noise by generating a canceling sound that is in reverse phase to the noise. There is an active type. The noise is referred to as “environmental noise”, the signal for generating the opposite phase sound is referred to as “mute signal”, and the opposite phase sound source is referred to as “secondary sound source”. The present invention relates to an active sound protection device.
従来の能動型防音保護具においては、環境騒音から逆位相のキャンセル音を得るためのマイクロホンとして、出力信号の周波数特性が低音域から高音域まで平坦な圧力型の無指向性マイクロホンが用いられている。図5は、圧力型無指向性マイクロホンの例を示す。図5において、有底円筒状のユニットケース1内には、振動板リング2、外周縁部が振動板リング2の一方の面に固着された振動板3、リング状のスペーサ4、固定電極5、絶縁ホルダ6、回路基板7がこの順に収納されている。振動板3は樹脂製の薄膜からなり、一面側は電極になっている。振動板3の外周部と固定電極5の外周部との間にスペーサ4が介在し、スペーサ4の厚さに相当する僅かな隙間が振動板3と固定電極5との間に形成されている。ユニットケース1の底部には音波が侵入する孔11が適宜数形成され、これらの孔11に振動板11が対向している。ユニットケース1の開口端側の縁部が内方に折り曲げられて回路基板7の外周縁部を押圧し、この押圧力で絶縁ホルダ6、固定電極5、スペーサ4、振動板3、振動板リング2がこの順にケース1の内底面に向かって押圧され、ケース1内に固定されている。
In conventional active soundproofing protective equipment, a pressure-type omnidirectional microphone whose frequency characteristics of the output signal are flat from low to high is used as a microphone for obtaining an anti-phase canceling sound from environmental noise. Yes. FIG. 5 shows an example of a pressure-type omnidirectional microphone. In FIG. 5, a bottomed cylindrical unit case 1 includes a
上記孔11から音波が侵入すると、振動板3が音波を受けて振動する。振動板3と固定電極5とでコンデンサーを構成していて、振動板3の振動に従ってコンデンサーの容量が変化する。このコンデンサー容量の変化は電圧の変化として出力される。こうしてマイクロホンにより電気音響変換されることになる。このコンデンサーマイクロホンは、振動板3の固定電極5側の空間が密閉されていて、圧力型の無指向性マイクロホンとなっている。
When a sound wave enters from the
圧力型コンデンサーマイクロホンとは、空気の圧力変動を電気信号に変換する形式のコンデンサーマイクロホンである。この動作原理から、ドアの開閉音や使用者の頭部の動きによって振動板3にかかる気圧が急激に変動すると、この気圧の変動を大振幅の超低音域の音波として検知する。したがって、圧力型コンデンサーマイクロホンを環境騒音検知手段として備えている防音保護具によれば、上記大振幅の超低音域の音波として検知された信号に基づき、これを打ち消そうとする消音信号を発生させ、この消音信号に基づいて二次音源から超低音域の音が発せられる。この超低音域の音は環境騒音を打ち消すものではないから、超低周波数の雑音となり、防音保護具の使用者に不快感を与えることになる。
The pressure-type condenser microphone is a condenser microphone that converts air pressure fluctuation into an electric signal. From this operating principle, when the atmospheric pressure applied to the
二次音源において環境騒音の打消しに寄与しない上記超低音域の音波を減衰させるには、(1)信号処理回路において消音信号を減衰させる方法、(2)防音保護具内部と外部とをつなぐ空気通路を形成して、内部と外部との間に音響回路を構成する方法、が考えられる。
上記(1)のように、信号処理回路において低音域を減衰させるために、一般的にはコンデンサーCと抵抗Rによるフィルタ回路が用いられる。しかし、かかるCとRによるフィルタ回路を用いると、位相の周波数特性が遅れ方向に変化するため、二次音源による雑音低減効果が損なわれることがある。また、上記コンデンサーCに代えて低周波用コイルLと抵抗Rによるフィルタ回路を用いることも考えられる。しかし、低周波用コイルLは大きなインダクタンスのものが必要であり、部品の寸法が大きくなり、イヤマフ型防音保護具のような携帯型の器具には適さない。
上記(2)の従来例のように、防音保護具内部と外部との間に音響回路を構成する方法によれば、防音保護具内部と外部とをつなぐ空気通路によって、防音保護具自らが持つ低音域の遮音特性が犠牲となることがある。
In order to attenuate the sound wave in the ultra-low frequency range that does not contribute to the cancellation of environmental noise in the secondary sound source, (1) a method of attenuating the mute signal in the signal processing circuit, and (2) connecting the inside and outside of the soundproof protector. A method of forming an air passage and forming an acoustic circuit between the inside and the outside is conceivable.
As described in (1) above, in order to attenuate the low frequency range in the signal processing circuit, a filter circuit including a capacitor C and a resistor R is generally used. However, when such a filter circuit with C and R is used, the frequency characteristic of the phase changes in the delay direction, so that the noise reduction effect by the secondary sound source may be impaired. It is also conceivable to use a filter circuit including a low frequency coil L and a resistor R instead of the capacitor C. However, the low-frequency coil L needs to have a large inductance, and the dimensions of the parts increase, making it unsuitable for portable instruments such as earmuff-type soundproofing protectors.
According to the method of constructing the acoustic circuit between the inside and outside of the soundproofing protector as in the conventional example of (2) above, the soundproofing protector itself has by the air passage connecting the inside and outside of the soundproofing protector. Sound insulation characteristics in the low frequency range may be sacrificed.
本考案に関連のある先行技術として、双指向性マイクロホンを本体ケーシング内に配設するとともに、本体ケーシングの前部に音声取り入れ用の孔を設け、この孔からマイクロホンの音声感知面およびノイズキャンセリング面まで通じる音声通路をそれぞれ形成してなるマイクロホン装置がある(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。このマイクロホン装置は、マイクロホンの双指向性が損なわれないようにすることを目的とする。 As a prior art related to the present invention, a bidirectional microphone is disposed in the main body casing, and a voice intake hole is provided in the front of the main body casing, through which the voice sensing surface and noise canceling of the microphone are provided. There are microphone devices each formed with an audio passage that leads to a surface (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). An object of this microphone device is to prevent the bidirectionality of the microphone from being impaired.
他の先行技術として、無指向性のマイクロホンを使用しながら周囲騒音をキャンセルするようにした音声入力装置がある(特許文献3参照)。この音声入力装置は、第1と第2の無指向性マイクロホンを音響的に時間差が生じるように配置し、第2の無指向性マイクロホンから入力された音声信号を遅延回路により遅延した上で反転回路により位相反転し、この位相反転された第2の無指向性マイクロホンからの音声信号と第1の無指向性マイクロホンからの音声信号とを加算増幅器で加算するものである。 As another prior art, there is a voice input device that cancels ambient noise while using an omnidirectional microphone (see Patent Document 3). In this audio input device, the first and second omnidirectional microphones are arranged so that there is an acoustic time difference, and the audio signal input from the second omnidirectional microphone is delayed by a delay circuit and then inverted. The phase is inverted by a circuit, and the audio signal from the second omnidirectional microphone whose phase is inverted and the audio signal from the first omnidirectional microphone are added by an adding amplifier.
上記各特許文献記載の考案は、構成の一部が本願考案の構成の一部に似ているが、本願考案を示唆するものではない。 Although the device described in each of the above patent documents is partially similar in structure to the device of the present invention, it does not suggest the device of the present invention.
図5に示すような圧力型コンデンサーマイクロホンを環境騒音検出手段として用いた能動型防音保護具によれば、前述のとおり、出力信号の周波数特性が低音域から高音域まで平坦な圧力型の無指向性マイクロホンが用いられているために、ドアの開閉音や使用者の頭部の動きによって振動板3にかかる気圧が急激に変動した場合に、不愉快な超低音の雑音を発生する難点があった。このことを、特性線図を用いて説明する。図3に示す特性線図は圧力型マイクロホンと速度型マイクロホンの周波数応答を示すもので、実線が圧力型、破線が速度型である。圧力型は低音域から高音域まで平坦な特性になっている。この平坦な特性を持っていることが上記のような問題点につながる。これに対して速度型は低音域が減衰している。この速度型を用いれば、ドアの開閉音や使用者の頭部の動きによって気圧が急激に変動したとしても応答しにくく、不愉快な超低音の雑音が発生することを防止することができる可能性がある。
According to the active soundproofing protector using the pressure type condenser microphone as shown in FIG. 5 as the environmental noise detecting means, as described above, the frequency characteristic of the output signal is flat pressure type omnidirectional from the low range to the high range. Because of the use of the directional microphone, there is a difficulty in generating unpleasant ultra-low noise when the air pressure applied to the
本考案は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、例えば、ドアの開閉音や使用者の頭部の動きなどによって気圧が急激に変動したとしても、不愉快な超低音の雑音が発生することを防止することができる防音保護具を提供することを目的とする。
本考案の他の目的は、上記防音保護具を簡単な構成で安価に提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art. For example, even if the air pressure suddenly fluctuates due to the opening / closing sound of the door or the movement of the user's head, the present invention is unpleasant. An object of the present invention is to provide a soundproof protector capable of preventing the occurrence of ultra-low noise.
Another object of the present invention is to provide the above soundproof protector with a simple configuration at low cost.
本考案は、人の頭部に人の耳を覆って装着することができる本体ケーシングと、本体ケーシング内に配置され本体ケーシング内に侵入する音波を検知して音声信号に変換するマイクロホンと、上記マイクロホンで変換される音声信号と逆位相の信号を生成する位相反転器と、上記位相反転器で生成される逆位相信号によって駆動され逆位相のキャンセル音を発するスピーカと、を有し、上記マイクロホンは、低音域の出力が減衰する速度型コンデンサーマイクロホンであることを最も主要な特徴とする。 The present invention includes a main body casing that can be worn on a person's head so as to cover a person's ear, a microphone that is disposed in the main body casing and detects sound waves that enter the main body casing and converts the sound wave into an audio signal, A phase inverter that generates a signal having a phase opposite to that of the audio signal converted by the microphone; and a speaker that is driven by the phase signal generated by the phase inverter and that generates a cancellation sound having the opposite phase. The most important feature is that it is a speed-type condenser microphone that attenuates the output in the low sound range.
速度型コンデンサーマイクロホンは低音域の出力が減衰する特性を持っているため、例えば、ドアの開閉音や使用者の頭部の動きなどによって気圧が急激に変動したとしても、急激な気圧の変動に基づく超低音域の出力信号が減衰し、この出力信号を源とする不快な超低音域の雑音の発生が軽減される。 The speed condenser microphone has the characteristic that the output of the low frequency range is attenuated.For example, even if the atmospheric pressure fluctuates suddenly due to door opening / closing sound or user's head movement, Based on this, the output signal of the very low range is attenuated, and the generation of unpleasant ultra low range noise caused by this output signal is reduced.
以下、本考案にかかる防音保護具の実施例を、図面を参照しながら説明する。
図1において、防音保護具は、本体ケーシング20を有し、本体ケーシング20の開口端にはこの開口端を塞いでバッフル板23が固定されている。バッフル板23の外側面外周部には、人の耳を囲んで人の頭部の側面に圧着することができるイヤパッド21が固着されている。バッフル板23とイヤパッド21で囲まれる空間22にはマイクロホン10が適宜の固定手段によって配置されている、マイクロホン10は速度型コンデンサーマイクロホンで、その具体的な構成は後で説明する。
Embodiments of a soundproof protector according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
In FIG. 1, the soundproof protector has a
バッフル板23にはスピーカ35を取り付けるための孔が設けられ、この孔位置にスピーカ35が取り付けられている。バッフル板35の内側面と本体ケーシング20の内側面とで密閉空間24が形成されている。マイクロホン10の音声信号出力はマイクロホンアンプ31によって増幅され、アンプ31の出力は位相反転器32で位相が反転されるようになっている。位相が反転された音声信号はフィルタ33を経てパワーアンプ34に入力され、パワーアンプ34によってスピーカ35が駆動されるようになっている。したがって、スピーカ35は上記位相が反転された音声信号で駆動されることになる。図1では、マイクロホンアンプ31、位相反転器32、フィルタ33、パワーアンプ34が本体ケーシング20の外側に描かれているが、これらは本体ケーシング20内の回路基板などに組み込むことができる。本体ケーシング20には上記各回路を駆動する電源電池も装填される場合もある。
A hole for attaching the
本体ケーシング20自体およびイヤパッド21は、環境騒音の内部への侵入を遮断することができるように、その構造や材質などが選択され、イヤマフ型でありかつ受動型の防音保護具としてある程度機能することができる。しかし、上記のように、マイクロホン10からスピーカ35に至る回路を備えていることにより、能動型防音保護具として動作する。すなわち、前記空間22に侵入する環境騒音はマイクロホン10で検出され、アンプ31で増幅された後、位相反転器32で位相が反転され、この反転信号はフィルタ33で周波数特性が整えられ、パワーアンプ34によりスピーカ35が上記反転信号に従って駆動される。スピーカ35の駆動によって発せられる音波は、空間22に侵入する環境騒音の位相を反転した音波であるため、空間22に侵入する環境騒音がスピーカ35から発せられる音波で打ち消される。こうして、環境騒音が人の耳に障害をもたらすほどの大きな騒音であっても、図示の実施例にかかる防音保護具を装着することによって防音され、人の耳を保護することができる。
The main body casing 20 itself and the
上記速度型コンデンサーマイクロホン10の具体的な構成を図2に示す。図2において、有底円筒状のユニットケース1内には、振動板リング2、外周縁部が振動板リング2の一方の面に固着された振動板3、リング状のスペーサ4、固定電極5、絶縁ホルダ6、回路基板7がこの順に収納されている。振動板3は樹脂製の薄膜からなり、一面側は電極になっている。振動板3の外周部と固定電極5の外周部との間にスペーサ4が介在し、スペーサ4の厚さに相当する僅かな隙間が振動板3と固定電極5との間に形成されている。この例における絶縁ホルダ6は円筒形状になっていて、固定電極5の背面側に比較的大きな空間が生じている。ユニットケース1の底部には音波が侵入する孔11が適宜数形成され、これらの孔11に振動板11が対向している。ユニットケース1の開口端側の縁部が内方に折り曲げられて回路基板7の外周縁部を押圧し、この押圧力で絶縁ホルダ6、固定電極5、スペーサ4、振動板3、振動板リング2がこの順にケース1の内底面に向かって押圧され、ケース1内に固定されている。
A specific configuration of the
ここまで説明してきた構成が図5に示す圧力型コンデンサーマイクロホンの構成と大きく異なる点は、固定電極5に例えば一つの孔51が固定電極5を厚さ方向に貫通して形成されている点である。孔51の径が大きすぎると、あるいは孔51の数が多くなる(例えば、周方向に等間隔に6個程度)と、指向性が生じるので、孔51は、無指向性を保つことができる程度の大きさ又は数にする。固定電極5に孔51を形成することにより、振動板3の背面側の空間と固定電極5の背面側の空間とが連通され、振動板3に圧力がかかったとき、孔51を介して空気が逃げる空間が確保されることになる。このような構成にすることにより、空気の流れによって振動板3が振動し、電気音響変換する速度型コンデンサーマイクロホンを得ることができる。
The configuration described so far differs greatly from the configuration of the pressure-type condenser microphone shown in FIG. 5 in that, for example, one
図3に破線で示す曲線は、上記のように構成された速度型コンデンサーマイクロホンの周波数応答を示しており、低周波数領域のレベルが減衰している。具体的には、200Hz付近から減衰が始まり、周波数が低くなるにしたがって大きく減衰している。これを実線で示す圧力形コンデンサーマイクロホンの周波数応答と比較すると、低周波数領域のレベルが減衰していることが明確に分かる。図4は、本考案の上記実施例における受動時の騒音低減効果を破線aで、能動時の騒音低減効果を実線bで示す。横軸は周波数である。太い実線cは外部騒音を示す。 A curve indicated by a broken line in FIG. 3 indicates the frequency response of the speed condenser microphone configured as described above, and the level in the low frequency region is attenuated. Specifically, the attenuation starts from around 200 Hz, and greatly attenuates as the frequency decreases. When this is compared with the frequency response of the pressure-type condenser microphone indicated by the solid line, it can be clearly seen that the level in the low frequency region is attenuated. FIG. 4 shows the noise reduction effect when passive in the above embodiment of the present invention by a broken line a, and the noise reduction effect when active by a solid line b. The horizontal axis is frequency. A thick solid line c indicates external noise.
図6は、図4に対応して圧力型コンデンサーマイクロホンを備えた従来の防音保護具の騒音低減効果を示す。受動時の騒音低減効果を破線aで、能動時の騒音低減効果を実線bで示す。太い実線cは外部騒音を示す。
図4と図6を比較すると、能動時の騒音低減効果が図4に示す本考案の実施例の方が、図6に示す従来例よりも小さくなっている。より詳細に観察すると、人が知覚しやすい200Hz以上の周波数帯域では、能動時の騒音低減効果は本願考案の実施例も従来例もほぼ同じ遮音効果を発揮している。これに対して、100HZ以下の帯域では、本願考案の実施例の方が従来例よりも能動時の騒音低減効果が低下している。換言すれば、100Hz以下の低い周波数帯域では、本願考案の実施例の方が、2次信号が減少している。また、50Hzにおいて、受動時と能動時の差を、本願考案の実施例の場合と従来例の場合とで比較すると、本願考案の実施例の場合4dBであるのに対し、従来例は10dBである。このことからも、本願考案の実施例では、能動動作時に低周波数領域における騒音低減効果が低下していることが分かる。
FIG. 6 shows the noise reduction effect of a conventional soundproofing protector equipped with a pressure-type condenser microphone corresponding to FIG. The noise reduction effect when passive is indicated by a broken line a, and the noise reduction effect when active is indicated by a solid line b. A thick solid line c indicates external noise.
Comparing FIG. 4 and FIG. 6, the noise reduction effect when active is smaller in the embodiment of the present invention shown in FIG. 4 than in the conventional example shown in FIG. When observing in more detail, in the frequency band of 200 Hz or more that is easy for humans to perceive, the noise reduction effect when active is almost the same as the sound insulation effect of the embodiment of the present invention and the conventional example. On the other hand, in the band of 100HZ or less, the noise reduction effect when active in the embodiment of the present invention is lower than that in the conventional example. In other words, in the low frequency band of 100 Hz or less, the secondary signal is reduced in the embodiment of the present invention. In addition, at 50 Hz, the difference between the passive time and the active time is 4 dB in the case of the embodiment of the present invention compared with the case of the embodiment of the present invention and 10 dB in the case of the conventional example. is there. This also shows that in the embodiment of the present invention, the noise reduction effect in the low frequency region is lowered during active operation.
以上のことから、例えば、ドアの開閉音や使用者の頭部の動きなどによって気圧が急激に変動したとき、もともと環境騒音でないにもかかわらず、上記気圧変動を環境騒音として検知してしまうことを軽減し、上記気圧変動に伴う不愉快な超低音の雑音が発生することを防止することができる。
また、本考案の実施例によれば、マイクロホンを速度型コンデンサーマイクロホンにすることによって大きな効果を得ることができ、騒音低減効果の大きいイヤマフ型の能動型防音保護具を安価に提供することができる。
本考案は、大きな騒音下で行動しなければならないあらゆる場合に使用することができる。
From the above, for example, when the atmospheric pressure suddenly fluctuates due to door opening / closing sound or movement of the user's head, the atmospheric pressure fluctuation is detected as environmental noise even though it is not originally environmental noise. Can be prevented, and unpleasant ultra-low noise caused by the atmospheric pressure fluctuation can be prevented.
In addition, according to the embodiment of the present invention, a great effect can be obtained by using a speed condenser microphone as a microphone, and an earmuff type active soundproof protector having a large noise reduction effect can be provided at low cost. .
The invention can be used in any case where it must act under loud noise.
3 振動板
5 固定電極
10 マイクロホン
20 本体ケーシング
32 位相反転器
33 フィルタ
35 スピーカ
51 孔
3
Claims (4)
本体ケーシング内に配置され本体ケーシング内に侵入する音波を検知して音声信号に変換するマイクロホンと、
上記マイクロホンで変換される音声信号と逆位相の信号を生成する位相反転器と、
上記位相反転器で生成される逆位相信号によって駆動され逆位相のキャンセル音を発するスピーカと、を有し、
上記マイクロホンは、低音域の出力が減衰する速度型コンデンサーマイクロホンである防音保護具。 A body casing that can be worn over a person's head to cover a person's ear;
A microphone that is arranged in the main body casing and detects sound waves that enter the main body casing and converts them into audio signals;
A phase inverter for generating a signal having a phase opposite to that of the audio signal converted by the microphone;
A speaker that is driven by an antiphase signal generated by the phase inverter and emits an antiphase canceling sound,
The microphone is a speed protection condenser microphone that attenuates the output in the low sound range.
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KR101885853B1 (en) * | 2018-02-07 | 2018-08-06 | 김태형 | Industrial personalized earplug filter |
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