KR100749817B1 - Acoustic filter and ite type hearing protectors applied by it - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소음성 난청을 예방할 수 있는 청각 보호구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결할 수 있는 소음 차폐용 음향 필터 및 이를 적용한 귀속형(In-The-Ear : ITE) 청각 보호구에 관한 것이며, 파가 전달되는 파이프의 단면적의 변화에 따라 음파의 전달 특성이 달라지게 하는 음향 필터의 원리를 이용한 청각보호구의 중요한 부분으로서 대화에 필요한 음성대역을 전달대역으로 설정하여 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결할 수 있다.The present invention relates to an auditory protective device that can prevent noise-induced hearing loss, and more particularly, to prevent hearing loss caused by noise and at the same time, a sound shielding sound filter that can solve a conversational disorder that may be caused by using an auditory protective device, and the application thereof. In-The-Ear (ITE) Hearing protector, which is an important part of hearing protector using the principle of acoustic filter that changes sound transmission characteristics according to the change of the cross-sectional area of pipe through which wave is transmitted. By setting the voice band as the transmission band, it is possible to prevent the hearing loss due to noise and to solve the speech impairment that may occur by using hearing protection.
소음성 난청, 청각보호, 음향 필터, 귀속형, 소음 차폐, ITE Soundproof Hearing Loss, Hearing Protection, Acoustic Filter, Bind Type, Noise Shield, ITE
Description
도 1은 기존의 귀속형 청각보호구들을 보여주는 도면이다.1 is a view showing the existing ear-type hearing protectors.
도 2는 인간의 가청 음역과 발화 및 청취 음역을 도시하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating human audible range and speech and listening range. FIG.
도 3a와 도 3b는 각각 음관이 넓어지는 형태의 음향 필터의 단면도 및 전기적 상사모델을 보여주는 도면이다.3A and 3B illustrate cross-sectional views and an analogous model of an acoustic filter in which a sound pipe is widened, respectively.
도 4a와 도 4b는 각각 음관이 좁아지는 형태의 음향 필터의 단면도 및 전기적 상사모델을 보여주는 도면이다.4A and 4B are cross-sectional views of an acoustic filter having a narrow sound tube and an electrical similarity model, respectively.
도 5는 외이의 전기적 상사모델을 도시하는 도면이다.5 is a diagram illustrating an electrical similarity model of the outer ear.
도 6은 음향 필터와 외이의 전기적 상사 모델을 결합한 전기적 시스템을 도시하는 도면이다.FIG. 6 illustrates an electrical system incorporating an acoustic filter and an electrical analog model of the outer ear.
도 7은 도 6에서 보인 전기적 시스템의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.FIG. 7 shows simulation results of the electrical system shown in FIG. 6.
도 8은 외이의 특성을 포함한 음관이 좁아지는 형태의 음향 필터에 대한 음향 전달특성을 측정하기 위한 실험 구성도이다.FIG. 8 is an experimental configuration diagram for measuring sound transmission characteristics of a sound filter having a narrow sound tube including characteristics of the outer ear. FIG.
도 9a와 도 9b는 도 8에 따른 특성 실험결과를 도시하는 그래프이다.9A and 9B are graphs showing the results of the characteristic experiment according to FIG. 8.
도 10은 본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터의 구조를 도시하는 도면이다.10 is a diagram showing the structure of an acoustic filter for shielding noise according to the present invention.
도 11a와 도 11b는 본 발명에 따른 청각보호구의 구조 및 착용 가상도이다.11A and 11B are structural and wearing virtual views of the hearing protector according to the present invention.
도 12a와 도 12b는 공진기를 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.12A and 12B are cross-sectional views of an acoustic filter structure including a resonator and a worn state.
도 13a와 도 13b는 튜브를 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.13A and 13B are cross-sectional views of the acoustic filter structure and the worn state including the tube.
도 14a와 도 14b는 단면적이 서서히 감소하는 음관을 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.14A and 14B are cross-sectional views of an acoustic filter structure and wearing state including a sound tube having a gradually decreasing cross-sectional area.
도 15a와 도 15b는 깔때기 모양의 음관을 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.15A and 15B are cross-sectional views of an acoustic filter structure and wearing state including a funnel shaped sound tube.
도 16은 본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터에 소정의 막이 삽입되는 구조를 도시하는 도면이다.FIG. 16 is a view showing a structure in which a predetermined film is inserted into a sound shielding sound filter according to the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10 : 음향 필터 12 : 제1 음관10: sound filter 12: first sound tube
14 : 제2 음관 16 : 공진기14
18 : 튜브 17 : 제3 음관18
19 : 깔때기 모양의 음관19: funnel-shaped sound tube
20 : 이어 몰드20: Ear Mold
본 발명은 소음성 난청을 예방할 수 있는 청각 보호구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결할 수 있는 소음 차폐용 음향 필터 및 이를 적용한 귀속형(In-The-Ear : ITE) 청각 보호구에 관한 것이다.The present invention relates to an auditory protective device that can prevent noise-induced hearing loss, and more particularly, to prevent hearing loss caused by noise and at the same time, a sound shielding sound filter that can solve a conversational disorder that may be caused by using an auditory protective device, and the application thereof. In-The-Ear (ITE) hearing protection.
현대 사회에서 소음성 난청은 세계적으로 심각한 직업병으로서 미국의 경우 3천만 명 이상이 소음에 노출되어 있다고 보고되고 있으며, 우리나라의 직업병 유소견자 중 소음성 난청이 전체의 절반 이상을 차지하고 있다. 강한 소음이 발생되는 장소에서 장시간 노출되었을 때 단계적으로 청력이 손상되어 일어나는 소음성 난청은 소음의 특성에 따라 그 정도가 달라질 수 있으며, 일단 발생하면 효과적인 치료 방법이 없고 회복이 불가능하므로 예방을 통해서만 줄일 수 있다.In the modern society, noise-induced hearing loss is a serious occupational disease worldwide, and more than 30 million people are exposed to noise in the United States. Noise-induced hearing loss accounts for more than half of all occupational diseases in Korea. Noise-induced hearing loss, which is caused by hearing loss in stages when exposed to strong noise in prolonged periods of time, may vary depending on the characteristics of the noise. Once it occurs, there is no effective treatment method and recovery is impossible. Can be.
이러한 난청예방 관점에서 각종 청각보호구가 사용되고 있는데, 크게 일반적인 이어폰과 유사한 귀속형과 귀바퀴를 모두 덮는 헤드폰 형태의 귀덮개(earmuff)형으로 분류되며, 그 중에서 착용자의 편의성, 미용효과, 휴대성 등의 측면에서 귀속형이 선호된다.In view of the prevention of hearing loss, various hearing protection devices are used, and they are classified into earmuffs in the form of headphone covering both the ear type and the ear wheel, which are similar to the general earphones, among which the convenience, beauty effect, portability of the wearer, etc. In terms of attribution, preference is given.
도 1은 기존의 귀속형 청각보호구들을 보여주는 도면으로, 기존의 청각보호구들은 청각보호의 관점에서 큰 효과를 제공하고 있지만, 실제 소음 환경에 노출되어 있는 사용자들의 착용 빈도는 높지 않다. 특히, 소음 환경에서 청각 보호구를 착용하였을 때 원활한 의사소통의 어려움과 착용시의 폐쇄감은 청각보호구 착용을 꺼리는 가장 큰 이유가 된다.FIG. 1 is a view showing existing ear-type hearing protectors. Although conventional hearing protectors provide a great effect in terms of hearing protection, users who are exposed to an actual noise environment are not frequently worn. In particular, when wearing hearing protection in a noisy environment, the difficulty of communicating smoothly and the feeling of closure when wearing is the biggest reason to avoid wearing hearing protection.
난청예방을 위해서는 소음 환경에서 사용자가 지속적으로 청각보호구를 사용하는 것이 필수적이다. 하지만, 앞서 살펴본 바와 같이 기존의 청각보호구가 가지 는 불편함은 사용자가 청각보호구 착용하는 시간을 줄이는 원인이 되어 난청예방 효과를 떨어뜨리게 된다. 그러므로, 청각보호구가 난청예방에 효과를 보이기 위해서는 소음 차폐기능과 함께 사용상의 문제점을 개선하여 소음 환경에서 사용자들이 항상 청각보호구를 착용할 수 있도록 해야 한다.In order to prevent hearing loss, it is essential for the user to continuously use hearing protection in a noisy environment. However, as described above, the inconvenience of the existing hearing protector causes the user to wear the hearing protector to reduce the time of hearing loss. Therefore, in order for hearing protection to be effective in preventing hearing loss, it is necessary to improve the problem of use with noise shielding function so that users can always wear hearing protection in a noise environment.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결하여 지속적으로 청각보호구를 사용할 수 있도록 하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to solve the disturbances that may appear by using the hearing protection at the same time to prevent hearing loss due to noise to continue to use the hearing protection.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터는 음파가 전달되는 파이프의 단면적의 변화에 따라 음파의 전달 특성이 달라지게 하는 음향 필터의 원리를 이용한 청각보호구의 중요한 부분으로서 대화에 필요한 음성대역을 전달대역으로 설정하여 소음으로 인한 난청예방과 동시에 청각보호구를 사용함으로써 나타날 수 있는 대화 장애를 해결할 수 있다.The sound filter for noise shielding according to the present invention is an important part of the hearing protection device using the principle of the acoustic filter which changes the sound wave transmission characteristics according to the change of the cross-sectional area of the pipe through which the sound wave is transmitted. By setting it up, you can prevent hearing loss caused by noise and at the same time solve the conversational disturbances that may occur by using hearing protection.
음향 필터의 통과대역을 결정하는데 있어서 중요한 가청음역은 도 2에 도시된 바와 같이 20Hz부터 20kHz이며, 20대 이후부터 노화와 관련하여 16kHz 정도까지 낮아지게 되고, 이 중 의사소통에 관여하는 회화음역은 100Hz부터 8kHz까지로 알려지고 있다. 그러나, 회화의 크기(즉, 소리의 에너지)를 인지하는 데는 125Hz부터 1kHz사이의 주파수 범위가 95% 정도 기여하고, 1㎑∼8㎑사이의 주파수 범위가 5%정도 기여한다. 회화의 의미 파악에서 500㎐ 이하의 주파수 범위는 단지 약 5% 정도만 기여하며 500Hz부터 2kHz사이의 주파수 범위가 약 70%의 기여도를 갖는다. 그리고, 나머지 25%는 2kHz부터 8kHz 사이의 주파수 범위에 관련되어 있다. 이러한 회화 음의 특성으로부터 대화의 문제점을 해결할 수 있는 소형의 음향 필터를 설계하는데 있어서 고려해야 할 전달대역이 2kHz 미만임을 알 수 있다.In determining the pass band of the acoustic filter, an important audible range is 20 Hz to 20 kHz, as shown in FIG. 2, and is lowered to about 16 kHz with respect to aging since the 20s, and the conversational range involved in communication is It is known as 100Hz to 8kHz. However, in recognizing the size of speech (ie, the energy of sound), the frequency range between 125 Hz and 1 kHz contributes about 95% and the frequency range between 1 Hz and 8 Hz contributes about 5%. In understanding the meaning of speech, the frequency range below 500 kHz contributes only about 5% and the frequency range between 500Hz and 2kHz contributes about 70%. The remaining 25% is related to the frequency range between 2 kHz and 8 kHz. From the characteristics of the conversational sound, it can be seen that the transmission band to be considered in designing a small acoustic filter that can solve the problem of dialogue is less than 2 kHz.
Ⅰ. 소형 음향 필터의 설계I. Design of Small Acoustic Filter
음관의 모양이나 단면적의 급격한 변화로 인해 음관을 지나는 음향 에너지가 감쇄되는 것이 음향 필터의 기초이다. 음관 형태의 급격한 변화가 시작되는 부분의 입력 임피던스에 따라서 시스템은 저역통과 필터, 고역통과 필터, 및 대역통과 필터로 동작하며, 음향학적으로 단면적이 줄어드는 부분이 포함되면 저역통과 필터의 특성을 가지는 것으로 알려져 있다.The basis of an acoustic filter is that the sound energy passing through the sound tube is attenuated by a sudden change in the shape or cross-sectional area of the sound tube. The system operates as a low pass filter, a high pass filter, and a band pass filter according to the input impedance of the part where the sudden change in the shape of the sound tube starts, and it has the characteristics of the low pass filter when the part of which the acoustic cross section is reduced is included. Known.
소형 음향 필터에 적용할 저역통과필터는 단면적을 급격하게 감소하거나 증가하는 두 가지의 형태가 있다.There are two types of low pass filters to be applied to the small acoustic filter, which can reduce or increase the cross-sectional area drastically.
1. 소형 음향 필터의 타입1. Type of compact acoustic filter
1.1. 타입11.1.
단면적이 인 음관에 길이 , 단면적 로 넓어지는 부분을 삽입하여 저역통과 특성을 갖는 음향 필터를 설계할 수 있다. 을 만족하는 저주파 영역에서 단면적이 넓어지는 것은 음향 컴플라이언스(compliance)를 포함하는 것과 같이 보인다().Cross section Length to the sound tube , Cross section By inserting the part widened into, it is possible to design an acoustic filter with low pass characteristics. The broader cross-sectional area in the low frequency region that satisfies is seen to include acoustic compliance. ).
도 3a와 도 3b는 각각 음관이 넓어지는 형태의 음향 필터의 단면도 및 전기적 상사모델을 보여주는 도면이다.3A and 3B illustrate cross-sectional views and an analogous model of an acoustic filter in which a sound pipe is widened, respectively.
도 3a의 음향 필터의 구조상에서 단면적이 급격히 변화하는 경계에서의 체적속도(volume velocity) 는 연속이므로,Volume velocity at the boundary where the cross-sectional area changes rapidly in the structure of the acoustic filter of FIG. 3A Is continuous,
(1) (One)
이다. 즉,to be. In other words,
(2) (2)
이므로, 매질의 특성 임피던스의 비는 아래의 식(3)과 같이 각 부분의 면적 비로 나타낼 수 있다.Therefore, the ratio of the characteristic impedance of the medium can be represented by the area ratio of each part as shown in Equation (3) below.
(3) (3)
일정한 두께의 층이 두개의 같은 매질 사이에 있다고 가정할 때, 음향 에너지 전달계수()는 식(4)에 의해 정의된다.Assuming that a layer of constant thickness is between two identical media, the acoustic energy transfer coefficient ( Is defined by equation (4).
(4) (4)
따라서, 식(4)로부터, 음향 필터의 전달 특성()을 구할 수 있다. Therefore, from equation (4), the transfer characteristic of the acoustic filter ( ) Can be obtained.
(5) (5)
만약, 이라면 , , 그리고 이므로, 전달특성()은if, Ramen , , And , The transfer characteristic ( )silver
(6) (6)
이 된다.Becomes
1.2. 타입21.2.
저역통과 특성을 갖는 음향 필터의 다른 형태로는 단면적이 좁아지는 형태이다. 이것은 도 4a에 도시된 바와 같이 음관에 직렬로 음향 이너턴스(inertance)가 연결된 것과 같다. 따라서, 이러한 형태의 음향 필터의 전달계수는 식(5)에서의 결과와 동일하다.Another type of acoustic filter having low pass characteristics is a narrow cross-sectional area. This is the same as the acoustic inertance connected in series to the sound tube as shown in FIG. 4A. Therefore, the transfer coefficient of this type of acoustic filter is the same as the result in equation (5).
2. 음향 필터의 전기적 모델링2. Electrical Modeling of Acoustic Filters
2.1. 외이모델2.1. Outer ear model
도 5는 외이(outer ear)의 전기적 상사 모델을 도시하는 도면으로, 외이를 귓바퀴(external ear)와 갑개(concha) 그리고 외이도(auditory canal)로 구분하여 각각을 전기 음향적인 모델로 구성한 것이다.FIG. 5 is a diagram illustrating an electrical superior model of an outer ear, in which the outer ear is divided into an external ear, a concha, and an auditory canal, and each is configured as an electroacoustic model.
외부의 소리가 귀로 방사될 경우에, 머리나 나머지 흉부에 의한 장애물구조 를 반경 를 가지고 있는 구의 형태로 가정하였을 때, , 등은 소리의 회절을 나타내며 다음과 같이 표현된다.When external sound is emitted to the ear, the obstacle structure caused by the head or the remaining chest Assuming a form of a sphere with , The back represents the diffraction of the sound and is expressed as follows.
(7) (7)
(8) (8)
여기서, 는 공기밀도를 는 소리의 속도를 나타내며, 병렬로 연결된 , 은 음향방사 임피던스를 나타낸다.here, Air density Denotes the speed of sound and is connected in parallel , Denotes the acoustic radiation impedance.
(9) (9)
(10) 10
외이강은 원통형으로 표현할 수 있고, 의 반경을 가지는 음향공진기와 같으며, 의 길이를 가지고 있다. 회로망 성분 와 는 음향질량과 탄성성분을 나타낸다. 의 경우는 에너지손실에 관련된 값을 점성마찰, 열전도, 막의 진동 등을 나타내는 값이다. 외이의 기하학적 구조는 불규칙적인 음향 도파관의 모양을 나타내지만, 주파수 범위 8,000Hz까지는 반경 , 길이 을 가지는 곧은 관으로 근사할 수 있다.The ear canal can be represented as a cylinder, Is the same as an acoustic resonator with a radius of Has the length of. Network components Wow Represents acoustic mass and elastic component. In the case of, the values related to energy loss are values indicating viscous friction, thermal conductivity, film vibration, and the like. The geometry of the outer ear shows the shape of an irregular acoustic waveguide, but the radius is up to a frequency range of 8,000 Hz. , Length Can be approximated as a straight tube with
(11) (11)
(12) (12)
(13) (13)
(14) (14)
(15) (15)
(16) (16)
가 각 분절의 길이일 때, 은 각 단위 길이당 청각로의 효과적인 감쇠상수이다. Is the length of each segment, Is the effective damping constant of the auditory path for each unit length.
은 이 선에서 특성화된 임피던스이며, 이도(acoustic meatus)의 끝에 나타난 전압 은 고막에 들어가는 음압과 동일하다. Is the characteristic impedance at this line, and the voltage at the end of the acoustic meatus Is equal to the sound pressure entering the eardrum.
2.2. 음향 필터와 외이의 전기적 모델의 결합2.2. Combination of acoustic filter and electrical model of the outer ear
도 6은 음향 필터와 외이의 전기적 상사 모델 결합한 전기적 시스템을 도시하는 도면으로, 음향 필터를 전기적인 모델로 나타낼 수 있음을 이용하여 필터를 통과하여 고막까지 이르는 경로를 하나의 시스템으로 고려하였다.FIG. 6 is a diagram illustrating an electrical system in which an acoustic filter and an electrical superior model of the outer ear are combined, and the path through the filter to the eardrum is considered as a system by using the acoustic filter as an electrical model.
외이에 삽입된 음향 필터를 통하여 소리가 전달되므로, 도 5에서 보인 외이 모델에서 귓바퀴 부분의 모델을 제거하고 음향 필터의 전기적 모델로 대치하였다.Since sound is transmitted through the acoustic filter inserted into the outer ear, the model of the auricle portion was removed from the outer ear model shown in FIG. 5 and replaced with the electrical model of the acoustic filter.
3. 실험결과3. Experimental Results
3.1. 소음 차폐용 음향 필터와 외이의 전기적 모델링 시뮬레이션3.1. Electrical modeling simulation of sound shield and outer ear for noise shielding
음향 필터의 구조적인 변화를 전기시스템으로 변환시킬 수 있음을 이용하여, 음향 필터와 외이의 전기적 상사 모델링을 통해 고막에 도달하는 전달특성을 OrCad 9.2 버전을 이용하여 시뮬레이션 하였다.Using the structural change of the acoustic filter into an electrical system, the transmission characteristics reaching the eardrum were simulated using the OrCad 9.2 version through electrical analog modeling of the acoustic filter and the outer ear.
외이모델은 1994년 C. Gigure와 C. W. Philip이 제안한 모델을 사용하였고, 음향 필터는 외이에 삽입하였을 때, 외이도와의 면적차이를 줄이기 위하여 타입2를 사용하였다.The outer ear model was used in 1994 by C. Gigure and C. W. Philip, and the acoustic filter used
아래의 표 1에서 보인 음향계와 전자계의 상사관계에 대한 수식에 따라 인덕턴스값을 결정하여 인덕턴스 값을 변화시키면서 시뮬레이션하였다.The inductance value was determined according to the equation for the similarity between the acoustic system and the electromagnetic field shown in Table 1 below, and the simulation was performed while changing the inductance value.
도 7은 도 6에서 보인 전기적 시스템의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.FIG. 7 shows simulation results of the electrical system shown in FIG. 6.
음향 필터의 특성을 나타내는 인덕턴스 값을 변화시키면서 얻은 시뮬레이션 결과로부터 타입2의 음향 필터와 외이의 특성을 이용하면 고막으로 전달되는 소리의 전달 대역을 2,000Hz 미만으로 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다.Simulation results obtained by varying the inductance values representing the characteristics of the acoustic filter indicate that the
또한. 음향 필터의 특성을 변화시키는 것을 통하여 음성 전력(power)의 대부분을 차지하고 있는 500 ~ 2,000Hz 대역 중 주위 환경에 따라 필요한 전달대역으로 음향 필터의 특성을 바꾸어줄 수 있음을 알 수 있다.Also. By changing the characteristics of the acoustic filter, it can be seen that the characteristic of the acoustic filter can be changed to the necessary transmission band according to the surrounding environment among the 500 to 2,000 Hz band, which occupies most of the voice power.
3.2. 설계한 소형 음향 필터의 특성 실험3.2. Characteristic Experiment of Designed Small Acoustic Filter
도 8은 외이의 특성을 포함한 음관이 좁아지는 형태의 음향 필터의 음향전달특성을 측정하기 위한 실험 구성도로, 설계 및 제작한 소형 음향 필터의 주파수 특성을 측정 및 분석하는 실험을 수행하였다.FIG. 8 is an experimental configuration for measuring sound transmission characteristics of a sound filter having a narrowing sound tube including characteristics of the outer ear, and an experiment for measuring and analyzing frequency characteristics of a designed and manufactured small sound filter was performed.
측정은 오디오 프리시전(Audio precision)사의 시스템2를 이용하였고, 측정용 마이크는 오디오 프리시전사의 MMK -1 시스템으로, 주파수 응답(frequency response)이 5 ~ 40,000Hz이다. 실험에 사용된 스피커는 삼미스피커사의 12인치의 저주파수 루드(low frequency loud) 스피커(모델명 : CX -12AW200G)이며, 이 스피커는 55 ~ 15,000Hz영역에서 주파수 응답이 평탄한 특성을 가진다. 스피커를 통해 오디오 프리시전에서 제공하는 백색 신호(DNS #white)를 보내어 음향 필터와 커플러(coupler)를 통과한 소리의 특성을 측정하였다. 측정 중 외부 소리의 차단을 위해 챔버를 제작하고, 필터와 마이크 사이에 2cc 커플러를 부착하였다. 2cc 커플러는 ANSI 표준규정을 따르며, 2cc 커플러를 통해 외이의 특성을 포함한 음향전달특성을 측정하였다.The measurement was performed using Audio Precision's
실험에 사용한 소형 음향 필터는 2cc 커플러의 입구 직경이 6mm이므로, 단면적이 인 부분의 직경은 6mm로 고정시키고, 단면적의 변화에 따른 특성을 측정하기 위해 인 부분의 직경을 1mm, 1.2mm, 1.5mm 바꾸어서 실험하였다. 또, 단면적이 좁아지는 부분의 길이에 따른 특성을 측정하기 위해 을 2mm, 6mm, 12mm로 바꾸어가며 실험하였다.Since the inlet diameter of the 2cc coupler is 6mm, The diameter of the phosphorus part is fixed at 6 mm, and in order to measure the characteristics according to the change of the cross The diameter of the phosphorus part was tested by changing 1 mm, 1.2 mm, and 1.5 mm. Moreover, in order to measure the characteristic according to the length of the part from which a cross-sectional area becomes narrow, Was changed to 2mm, 6mm, 12mm.
도 9a와 도 9b는 도 8에 따른 특성 실험결과를 도시하는 그래프로, 도 9a는 9A and 9B are graphs showing the results of the characteristic experiment according to FIG. 8.
=2mm일 때, m의 변화에 따른 실험결과()이며, 도 9b는 m=4일 때, 의 변화에 따른 실험결과이다. When = 2mm, the experimental results according to the change of m ( And FIG. 9B shows that when m = 4, The experimental results according to the change of.
도 9a로부터 일정한 길이일 때, 단면적의 변화가 클수록 전달대역이 좁아지는 것을 알 수 있다. 또한, 도 9b로부터 단면적의 변화가 일정할 때, 길이 이 길어질수록, 전달대역이 좁아진다는 것을 알 수 있다.It can be seen from FIG. 9A that the transmission band is narrower as the change of the cross-sectional area becomes larger at a constant length. Moreover, when the change of cross-sectional area is constant from FIG. 9B, length It can be seen that the longer this is, the narrower the transmission band.
그래프에서 보이는 것처럼 설계한 소형 음향 필터는 음성의 이해도를 높이는데 중요한 2,000Hz 미만의 전달대역을 가진다. 이 결과들로부터 전기적 시뮬레이션에서 인덕턴스의 값을 변화 시키면서 나타났던 전달대역의 변화를 소형 음향 필터의 단면적변화율과 길이의 변화를 이용해 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.Designed as shown in the graph, the compact acoustic filter has a passband of less than 2,000Hz, which is important for better speech comprehension. From these results, it can be seen that the change in propagation band, which is shown by changing the value of inductance in the electrical simulation, can be obtained by using the change in the cross-sectional area and the length of the small acoustic filter.
Ⅱ. 청각보호구II. Hearing protection
1. 소음 차폐용 음향 필터 구조1. Sound filter structure for noise shielding
도 10은 본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터 구조를 도시하는 도면이다.10 is a view showing a sound filter structure for shielding noise according to the present invention.
도 10을 참조하면, 소음 차폐용 음향 필터(10)는 단면적을 갖는 제1 음관(12)과, 제1 음관(12)과 직렬연결되고 길이 및 단면적 을 갖는 제2 음관(14)으로 구성된다. 좀 더 상세하게는, 소음 차폐용 음향 필터(즉, 원통 형상의 케이스)(10) 내부에 제1 음관(12)과 제2 음관(14)이 직렬로 설치된다. 단면적, 단면적 , 및 길이 의 비율을 조절하여 음향 에너지 전달특성을 변화시키는 구성을 가진다. 여기서, 단면적은 단면적 보다 더 크다. 다시 말해서, 본 발명의 소음 차폐용 음향 필터는 앞서 설명한 바와 같이 저역통과 특성을 갖는 단면적이 좁아지는 타입2의 음향 필터가 사용되고 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 10, the
이러한 소음 차폐용 음향 필터(10)의 음향 에너지 전달특성()은 식(5)에서의 결과와 동일하다.Acoustic energy transfer characteristics of the noise shielding acoustic filter 10 ( ) Is the same as the result in equation (5).
소음 차폐용 음향 필터(10)의 직경()은 최대 6㎜ 범위내에서 원하는 음성 전달대역의 특성에 적합하도록 제1 음관(12)의 직경()과 제2 음관(14)의 직경()을 조절하여 얻어진다.Diameter of
또한, 제1 음관(12)의 길이와 제2 음관(14)의 길이()의 합인, 최대 길이()는 최대 길이()를 정한 후 최대 10㎜ 범위내에서 원하는 음성 전달대역의 특성에 적합하도록 제2 음관(14)의 길이()를 조절하여 얻어진다.Further, the length of the
2. 청각보호구2. Hearing protection
본 발명에 따른 청각보호구는 도 11a와 도 11b에 도시된 바와 같이 사용자의 귀를 본떠 만든 이어 몰드(ear mold)(20) 내에 상기한 구조의 소음 차폐용 필터(10)를 삽입함으로써 완성된다. 여기서, 귀의 본을 뜨는 것은 보청기 제작할 때와 같은 방법으로 외이도까지 귀의 형태를 본떠서 사용하게 된다.The hearing protector according to the present invention is completed by inserting the
사용자의 귀를 본떠 만든 이어 몰드는 사용자의 귀의 형태를 반영할수 있게 되며, 결과적으로 청각보호구의 착용시 청각보호구가 귀의 형태를 그대로 따르므로 착용 편의성을 더욱 증진시킬 수 있는 것이다.Ear molds modeled after the user's ear can reflect the shape of the user's ear, and as a result, when wearing the hearing protector, the hearing protector follows the shape of the ear, thereby further improving the wearing comfort.
3. 다양한 구조의 음향 필터들3. Sound Filters of Various Structures
상기한 이어 몰드 내에는 귓속형 청각보호구의 크기에 적합하고, 사용자의 소음환경에 따라 소음은 차폐시키고 대화영역은 확보할 수 있는 다양한 구조의 음향 필터가 삽입될 수 있다. 사용자는 상기한 음향 필터의 음향 전달 특성에 의해 의사소통의 어려움을 해소할 수 있게 된다.The ear mold may be inserted in the ear filter suitable for the size of the ear type hearing protection, and may be inserted in various structures to shield the noise and secure the conversation area according to the noise environment of the user. The user can solve the communication difficulties by the sound transmission characteristics of the acoustic filter.
도 12a와 도 12b는 공진기를 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.12A and 12B are cross-sectional views of an acoustic filter structure including a resonator and a worn state.
도 12a에 도시된 바와 같이, 공진기(16)는 제2 음관(14)의 일측에 병렬연결되고, 좁고 긴 목을 갖는다. 즉, 도 12a에서 참고되는 것과 같이, 공진기(16)의 단면적은 제2 음관(14)의 단면적 보다 작다. 이러한 음향 필터 구조에서의 음향전달 특성 보정은 외부에 나와 있는 나사(16a)를 이용하여 공진기(16)의 체적(V)을 변화시켜 이루어진다.As shown in FIG. 12A, the
도 13a와 도 13b는 튜브를 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.13A and 13B are cross-sectional views of the acoustic filter structure and the worn state including the tube.
도 13a를 참조하면, 튜브(18)는 제1 음관(12)과 연통하여 제1 음관(12)으로부터 소정 길이만큼 외부로 연장되고, 단면적 를 갖는다. 이러한 음향 필터 구조에서의 음향전달 특성 보정은 튜브(18)의 단면적 를 조정함으로써 가능하다.Referring to FIG. 13A, the
착용시, 도 13b에서와 같이 튜브(18)가 청각보호구 밖으로 나와 귀 뒤쪽으로 향하게 된다.When worn, the
도 14a와 도 14b는 단면적이 서서히 감소하는 음관을 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.14A and 14B are cross-sectional views of an acoustic filter structure and wearing state including a sound tube having a gradually decreasing cross-sectional area.
도 14a에 도시된 바와 같이, 단면적이 서서히 감소하는 음관, 즉 제3 음관(17)은 제1 음관(12)과 제2 음관(14) 사이에 직렬연결되며, 단면적로부터 단면적 로 단면적이 서서히 감소한다. 즉, 이러한 음향 필터 구조에서의 음향전달 특성 보정은 단면적이 급격하게 변하는 것을 서서히 변하도록 함으로써 이루어진다.As shown in FIG. 14A, a sound tube having a gradually decreasing cross section, that is, a
도 15a와 도 15b는 깔때기 모양의 음관을 포함한 음향 필터 구조 및 착용 상태 단면도이다.15A and 15B are cross-sectional views of an acoustic filter structure and wearing state including a funnel shaped sound tube.
도 15a를 참조하면, 깔때기 모양의 음관(19)은 제1 음관(12)의 인릿(inlet)에 직렬연결되며, 깔때기 모양에 의해 효율적으로 외부 음을 집진시킴으로써 대화에 필요한 음성대역을 전달대역으로 설정하는 음향 필터의 기능을 최대화 시킬 수 있게 된다.Referring to FIG. 15A, the funnel-shaped
4. 다른 실시예4. Another embodiment
도 16은 본 발명에 따른 소음 차폐용 음향 필터에 소정의 막이 삽입되는 구조를 도시하는 도면이다.FIG. 16 is a view showing a structure in which a predetermined film is inserted into a sound shielding sound filter according to the present invention.
구체적으로, 도 16은 도 10에 따른 소음 차폐용 음향 필터 구조에 다양한 특성의 막(30)이 삽입되는 일실시예를 보여주고 있으며, 막(30a)은 제1 음관(12)의 인릿에, 막(30b)은 제1 음관(12)과 제2 음관(14)의 연결부에, 그리고 막(30c)은 제2 음관(14)의 아웃릿(outlet)에 삽입되게 된다.Specifically, FIG. 16 illustrates an embodiment in which the
상기한 막(30)은 음향 필터링 및 크기조절에 따라 다양한 종류를 사용할 수 있으며, 막의 음향 및 진동특성을 고려하여 두께 및 구조를 조정하여 적용할 수 있다. 따라서, 막은 특정한 종류로 제한할 필요는 없다.The
이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면, 사용자의 귀의 특성에 적합한 귀의 형태를 본떠서 만든 귀속형 이어 몰드를 사용함으로써 착용의 불편함을 개선하여 청각보호구의 장시간 착용에 따른 문제를 해결할 수 있다. 또한, 다양한 형태의 음향 필터를 삽입하여 음향 필터의 음향전달 특성을 이용해 청각보호구 사용시 나타날 수 있는 의사소통의 어려움을 해소할 수 있다. 더불어 음향 필터의 음관에 막을 삽입하고 막의 위치를 변화시킴으로써 더욱 다양한 음향전달특성을 얻어 사용자가 노출되어 있는 소음 상황에 적절한 필터를 청각보호구에 도입할 수 있게 된다. 결과적으로, 청각보호구의 착용 빈도를 높여 난청예방에 높은 효과를 거둘 수 있을 것으로 예상된다.According to the present invention as described above, by using the ear-type ear mold modeled after the shape of the ear suitable for the characteristics of the user's ear it is possible to solve the problem of long-term wearing of the hearing protection by improving the discomfort of wearing. In addition, by inserting various types of sound filters, it is possible to solve the communication difficulties that may occur when using hearing protection by using the sound transmission characteristics of the sound filter. In addition, by inserting a membrane into the sound pipe of the acoustic filter and by changing the position of the membrane to obtain a variety of sound transmission characteristics, it is possible to introduce a filter suitable for the noise condition exposed to the hearing protector. As a result, it is expected to increase the frequency of wearing hearing protection to have a high effect on the prevention of hearing loss.
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KR1020050043480A KR100749817B1 (en) | 2005-05-24 | 2005-05-24 | Acoustic filter and ite type hearing protectors applied by it |
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-
2005
- 2005-05-24 KR KR1020050043480A patent/KR100749817B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
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WO2001076520A1 (en) * | 2000-04-06 | 2001-10-18 | Bacou-Dalloz Ab | Earplug |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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Acoustics of Ducts and Mufflers, M.L.Munjal, 1987 |
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