RU217892U1 - Защитные наушники с бинауральным звуком - Google Patents

Abstract

Полезная модель в виде накладных наушников относится к области индивидуальных устройств для улучшения восприятия звуков и защиты органов слуха. Более конкретно, для пространственной бинауральной локализации внешних источников, с функцией усиления тихих и подавления громких звуков, а также защиты от опасных для органов слуха звуковых волн, например возникающих от выстрелов или взрывов. Устройство может применяться как в военной сфере, например для проведения различных спецопераций, так и в гражданской, для охоты и спорта. Устройство в виде накладных наушников включает в себя левую и правую части, механически соединенные между собой при помощи оголовья либо системы ремешков для ношения на голове. Корпуса наушников эллиптической формы (2) выполнены из лёгкого и прочного материала. Левая и правая части наушников плотно прилегают к голове с помощью амбушюр (7). С боковых сторон каждого корпуса установлены бинауральные микрофоны, выполненные в виде силиконовых ушных раковин (1) с микрофонными капсюлями (3), размещенными в месте наружного слухового прохода. Звуковые сигналы с микрофонов выводятся по проводам (6) внутрь корпуса на плату управления (10) с установленными на ней электронными модулями для обеспечения различных функций, таких как: усиление сигналов, фильтрация шумов, а также возможность ведения радиопереговоров. Питание платы осуществляется с помощью установленных внутрь корпуса аккумуляторных, либо гальванических батарей (9). Для вывода звука к уху слушателя используются излучатели в виде внутриканальных вкладышей (5), расположенные внутри корпуса и подключенные через провод (6) к плате управления (10). В качестве пассивной шумоизоляции внутри камеры уложен мягкий пористый материал (8). Технический результат - бинауральная локализация звуковых объектов вокруг слушателя в эффективном радиусе действия микрофонов. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Полезная модель относится к защитным наушникам, содержащим правый и левый корпус с пассивным звукопоглощением, микрофон, расположенный снаружи защитных наушников, громкоговоритель, расположенный внутри акустической камеры корпуса, усилитель звуковых сигналов, формируемых микрофоном, и для передачи сигналов в громкоговоритель, а также фильтр шума.

Защитные наушники широко используются для защиты слуха как в шумной обстановке, например на производстве, в аэропортах, так и в военной где помимо звукоизоляции важную роль выполняет функция усиления тихих внешних звуков, не слышимых при обычном восприятии человеком. Внешний корпус правой и левой части выполнен как правило из твёрдого материала, например из пластмассы. Обе части плотно прилегают к уху пользователя и механически соединены между собой с помощью оголовья или ремешков для возможности ношения на голове. Снаружи корпуса устанавливается микрофон, передающий звуковые колебания на динамик, установленный в акустической камере, находящейся во внутренней части корпуса.

Для снижения давления звуковых волн, превышающих по амплитуде 120 дБ и представляющих угрозу потери слуха, используется система пассивного звукопоглощения, в виде мягкого пористого материала заполняющего внутреннее пространство акустической камеры, а также толщины стенок внешнего корпуса и плотности его материала.

Для усиления восприятия колебаний от тихих источников звука, поступающих на мембрану внешнего микрофона, используется модуль усиления, как правило с функцией автоматической регулировки АРУ.

Для усиления громкости поступающих с микрофона сигналов на излучатели применяются платы усиления НЧ.

Часто, для обеспечения радиосвязи, в корпус наушников встраиваются модули приема радиоканалов.

Для фильтрации внешнего шума и возможности вести речевой диалог используются модули электроники, активизирующиеся по достижении определённого внешнего звукового давления и фильтрующие определённый диапазон частот.

В итоге, получается устройство виде накладных наушников, обеспечивающих передачу внешних источников с усилением тихих и подавлением громких звуков с возможностью ведения переговоров в условиях постоянного шума и защитой органов слуха от опасных звуковых волн, превышающих по своей амплитуде болевой порог.

В качестве примеров реализации можно отнести модели от различных производителей:

MSA Supreme Pro-X, 3M Peltor Sport Tactical 500, MSA Sordin Supreme Pro-XL Haki, Shooting headset Y line, Z-TAC Z 136 MH180-V, Z-TAC Element Airsoft Z, ГСШ-01, Veber Медведь-2 camo.

Одним из наиболее близких технических решений можно считать метод приема внешних акустических сигналов, раскрытый в RU 2363433 C2 от 23.11.2004.

К основным недостаткам модели можно отнести отсутствие возможности кругового позиционирования источников звука или пространственной бинауральной локализации. Это обусловлено тем, что внешние микрофоны, передающие звуковые колебания внешних от источников на излучатели, находятся в открытом пространстве, и звуковые волны не проходят стадию дифракции о геометрию ушных раковин, таким образом передаточная функция головы задействована не полностью. Еще одним недостатком является неполная изоляция внутренней камеры от громких звуков, что может стать причиной плохой слышимости звуковых сигналов с внутренних излучателей.

Техническая проблема, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании простой, технологичной в производстве и использовании конструкции устройства в виде накладных наушников. Достигаемый при этом технический результат заключается в обеспечении возможности локализации внешних звуковых объектов приближенной к человеческому пространственному бинауральному восприятию.

Технический результат достигается за счет того, что предлагаемое устройство включает систему микрофонов, расположенных снаружи корпуса, систему излучателей, размещенную внутри акустической камеры и аппаратную часть в виде платы управления с установленными модулями усиления, фильтрации шума и радиосвязи. Новым, согласно предлагаемому изобретению, является применение бинауральных микрофонов, в виде реплик ушных раковин человека, с установленными в слуховых каналах микрофонными капсюлями круговой направленности. Бинауральные микрофоны расположены на внешней боковой стороне корпуса в соответствии с положением уха к голове человека. Звуковые колебания от внешних источников проходят дифракцию о геометрию головы, реплик ушных раковин, далее поступают на микрофон, после чего усиливаются и передаются на излучатель в виде внутриканального наушника. Такая форма передачи звуков наиболее близка к человеческому бинауральному восприятию и функции HRTF, что позволяет точно позиционировать внешний источник с любого направления. Примерами эффективности данного метода могут быть фонограммы, записанные с помощью бинаурального микрофона, в виде головы с ушными раковинами (dummy head).

Второй важной особенностью модели является использование в качестве излучателей внутриканальных вкладышей, вместо динамиков. Это позволит увеличить полезный объем внутри корпуса. Кроме того, амбушюры из вспененного материала в совокупностью с закрытым типом корпуса внутриканальных наушников выполняют функцию берушей, что позволит дополнительно повысить уровень шумоизоляции и детализации внешних источников звука.

Таким образом, предложенная совокупность существенных признаков является необходимой и достаточной для реализации заявляемым устройством своего назначения (усиление тихих и подавление громких звуков, защита органов слуха) и достижения заявленного технического результата - локализации внешних звуковых объектов приближенной к человеческому пространственному бинауральному восприятию.

Далее предлагаемое изобретение будет раскрыто более подробно, со ссылкой на графические материалы, на которых:

- на фиг.1 - графическое изображение модели вид спереди;

- на фиг.2 - графическое изображение модели вид сбоку;

- на фиг.3 - графическое изображение тыловой части в изометрии;

- на фиг.4 - графическое изображение тыловой части в изометрии без отображения шумоизол. материала;

- на фиг.5 - графическое изображение боковой проекции модели в разрезе.

Обозначения:

1- реплика ушной раковины человека

2- корпус наушника

3 - капсюльный электретный микрофон с круговой направленностью

4 - микрофонное гнездо

5 - внутриканальный излучатель

6 - провода от микрофона и внутриканальных наушников

7 - амбушюры

8 - противошумный вкладыш из мягкого пористого материала

9 - элементы питания PCB платы управления

10 - PCB плата управления

Корпуса (2) левой и правой части наушников наушников выполнены из лёгкого и ударопрочного материала, механически соединяются между собой с помощью оголовья или системы ремешков (не показано), для ношения на голове. Амбушюры (7) обеспечивают плотное прилегание к голове, внешняя оболочка амбушюр выполнена из воздухо- и водонепроницаемого материала, внутренний наполнитель - из ППУ с эффектом памяти.

Реплика ушной раковины человека (1) выполнена из силикона либо другого близкого по акустическим свойствам уха человека материала, и механически соединена с корпусом (2) таким образом, чтобы была возможность быстрой замены в случае механического повреждения. Оси наклона реплики совпадают с осями наклона уха человека по отношению к голове.

В месте наружного слухового канала размещено микрофонное гнездо (4), в виде цилиндрического углубления с отверстием по центру, для вывода проводов (6) от микрофона (3) внутрь корпуса к плате управления (10). Микрофон (3) представляет собой электретный капсюль цилиндрической формы с круговой диаграммой направленности, устанавливается в соответствующее гнездо (4) с расположением мембраны наружу. Для обеспечения виброразвязки, между микрофоном и корпусом, на стенках гнезда укладывается слой мягкого пористого материала.

Сигналы с микрофона (3) поступают по проводу на плату управления (10), размещенную внутри корпуса (2). В функционал платы могут входить: модули усиления микрофонного сигнала с активной регулировкой, модули шумоподавления, усилители громкости для излучателей, модуль обеспечения радиосвязи (не показано). Питание платы управления осуществляется гальваническими или аккумуляторными элементами (9), находящимися внутри корпуса под слоем шумоизоляционного материала в виде съемного вкладыша (8). Элементы управления могут выводиться с платы (10) наружу корпуса (2), в виде клавиш или иных элементов регулировки (не показано) .

Вывод звука к уху слушателя осуществляется при помощи внутриканальных излучателей (5), подключенных проводами (6) к плате управления (10). Причём амбушюры излучателей выполнены из вспененного материала, что положительно сказывается на комфорте ношения и звукоизоляции. После установки внутриканального излучателя в слуховой канал пользователя, оставшаяся часть провода (6) заправляется внутрь корпуса (2).

Claims (6)

1. Устройство передачи звука в виде накладных наушников, механически соединенных между собой для обеспечения возможности размещения и ношения их на голове, где левый и правый наушник включает в себя пассивную шумоизоляцию, корпус с микрофонами, акустической камеру с динамиками, плату управления с установленными электронными модулями усиления, фильтрации шума и радиосвязи, и элементами питания, отличающееся тем, что сбоку наружной части левого и правого корпуса установлены бинауральные микрофоны, выполненные в форме ушных раковин человека с микрофонами, установленными в слуховых каналах микрофонными капсюлями круговой направленности, причем бинауральные микрофоны расположены на внешней боковой стороне корпуса в соответствии с положением уха к голове человека, причем вывод звука к уху слушателя осуществляется внутри корпуса через излучатели, в виде внутриканальных вкладышей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ушные раковины бинаурального микрофона выполнены из силикона.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на стенках в микрофонных гнездах уложен виброизоляционный материал.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что излучатели в виде внутриканальных наушников подключаются к плате управления и находятся внутри корпуса.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что амбушюры внутриканальных наушников выполнены из мягкого вспененного материала, принимающего форму слухового канала.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пассивная шумоизоляция в виде наполнителя внутренней части корпуса выполнена из мягкого пористого материала ППУ с открытым типом ячеек, а более конкретно, из поролона с эффектом памяти.

Images