RU22038U1

RU22038U1 - HEADPHONE WITH ACTIVE NOISE REDUCTION SYSTEM

Info

Publication number: RU22038U1
Application number: RU2001123364/20U
Authority: RU
Inventors: В.Л. Грибачев; В.Е. Клобуков; А.Г. Розин; В.П. Толстоухов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро" "Октава"
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-08-23
Publication date: 2002-03-10

Abstract

1. Головной телефон с системой активного шумоподавления, содержащий две пассивные заглушки, установленные на голове оператора, отделяющие околоушные полости от внешней среды и содержащие каждая внутри околоушной полости микрофон обратной связи, звукоизлучающий сигнальный телефонный капсюль, звукоизлучающий шумоподавляющий телефонный капсюль, а на внешней стороне заглушки дополнительный микрофон обратной связи, отличающийся тем, что на внешней стороне каждой вышеупомянутой заглушки установлен дополнительный шумоподавляющий звукоизлучатель.2. Головной телефон с системой активного шумоподавления по п.1, отличающийся тем, что дополнительный шумоподавляющий звукоизлучатель подключен к дополнительному микрофону обратной связи через дополнительное усилитель-фильтр-фазовращающее устройство.1. A headphone with an active noise canceling system, containing two passive plugs mounted on the operator’s head, separating the parotid cavity from the external environment and each containing a feedback microphone inside the parotid cavity, a sound-emitting signal telephone capsule, a sound-emitting noise-canceling telephone capsule, and external plugs additional feedback microphone, characterized in that on the outside of each of the aforementioned plugs installed additional noise-canceling sounds luchatel.2. A headphone with an active noise canceling system according to claim 1, characterized in that the additional noise canceling sound emitter is connected to an additional feedback microphone through an additional amplifier-filter-phase shifter.

Description

ГОЛОВНОЙ ТЕЛЕФОН С СИСТЕМОЙHEADPHONE WITH SYSTEM

АКТИВНОГО ШУМОНОДАВЛЕНИЯ.ACTIVE NOISE PRESSURE.

Заявляемое техническое решение относится к технике головных телефонов, оснащённых системой активного шумоподавления для работы в условиях с высоким уровнем внешних шумов (более 100 дБ). МПК: H04R 1/10; G 10К 11/16; А 61F 11/06,02.The claimed technical solution relates to the technique of headphones equipped with an active noise reduction system for operation in conditions with a high level of external noise (more than 100 dB). IPC: H04R 1/10; G 10K 11/16; A 61F 11/06.02.

Имеется несколько аналогов заяв.пяемому техническому решению. Это, вопервых, техническое решение, описанное в патенте Англии № 2 172 709 по кл. H04R 3/00 от 21.03.85, выданного фирме « Торрех Ltd (Англия) «Защита уха, и использованного фирмой « Sermheiser ( Германия) в авиационной телефонномикрофонной гарнитуре « НМЕС 45-С.АЛСА . В этой гарнитуре телефонные звукоиз.11учающие капсюли установлены на оголовье в мягких эргономичных амортизаторах, которые не образуют возле уха оператора замкнутой полости. Микрофоны обратной связи для подавления внешних шумов установлены снаружи амортизаторов, позади телефонных капсюлей.There are several analogues of the claimed technical solution. This is, firstly, the technical solution described in the patent of England No. 2 172 709 according to class. H04R 3/00 of March 21, 85 issued by Torrech Ltd (England) for Ear Protection and used by Sermheiser (Germany) in the Aviation Telephone Microphone Headset NMEC 45-C.ALSA. In this headset, telephone soundproofing 11 learning capsules are mounted on the headband in soft ergonomic shock absorbers that do not form a closed cavity near the operator’s ear. Feedback microphones to suppress external noise are mounted outside the shock absorbers, behind the telephone capsules.

Недостатком данного аналога является полное отсутствие шумоподавления на частотах ниже 100Гц. Шумоподавление появляется на частотах более 100 Гц и достигает номинального уровня на частоте 400 Гц. На частотах более 1000 Гц шумоподавление начинает уменьшаться и на частотах более 2000 Гц полностью отсутствует вновь.The disadvantage of this analogue is the complete absence of noise reduction at frequencies below 100 Hz. Noise reduction appears at frequencies above 100 Hz and reaches a nominal level at a frequency of 400 Hz. At frequencies above 1000 Hz, noise reduction begins to decrease, and at frequencies above 2000 Hz it is completely absent again.

Другим аналогом заявляемого технического решения является техническое решение, описанное в патенте Англии № 2 172 470 ОТ 17.01.86., выданного фирме «The Plessey Overseas Ltd, «Шумоподав.11яющая система. В этом патенте микрофон обратной связи установлен внутри полости заглушки рядом со звукоМПК А 61 F 11/ 06,02; GIOK 11/16; Н04 R 1/10. Another analogue of the claimed technical solution is the technical solution described in the patent of England No. 2 172 470 dated 17.01.86. Issued by The Plessey Overseas Ltd, Noise Canceling System. In this patent, a feedback microphone is installed inside the cavity of the stub next to the sound module A 61 F 11 / 06.02; GIOK 11/16; H04 R 1/10.

излзАчающим телефонным капсюлем. Этот патент реализован фирмой « Racal Acoustics (Англия) в модели гарнитуры для танкового защитного шлема «RA315. Недостатком данного аналога является не вполне эффективное активное шумоподавление на частотах вьппе 250 Гц снижаясь до 3 дБ на уровне 1000 Гц. Пассивное же шумоподавление с помош;ью заглушек, в которых установлены звукоизлучаюш;ие телефонные капсюли и микрофоны обратной связи, оказывается недостаточно эффективным, особенно если между заглушками и головой оператора образуется просвет (-ты), через которые шум проникает в полости заглушек. Такие просветы появляются при ударах, тряске, вибрации, а также при выполнении эволюции, совершаемых специально или случайно.Using a telephone capsule. This patent is implemented by the company "Racal Acoustics (England) in the headset model for the tank helmet" RA315. The disadvantage of this analogue is the not quite effective active noise reduction at frequencies of 250 Hz, decreasing to 3 dB at the level of 1000 Hz. Passive noise cancellation with the aid of plugs in which sound-emitting devices are installed; telephone capsules and feedback microphones is not effective enough, especially if a gap (s) is formed between the plugs and the operator’s head through which noise enters the cavity of the plugs. Such gaps appear during shock, shaking, vibration, as well as during the execution of evolution, committed intentionally or accidentally.

Применение обоих вышеуказанных техническ11х решений позволяет в достаточной степени компенсировать недостатки вышеуказанных аналогов, однако и у этого аналога (прототипа) суш;ествует тот недостаток, что при большом уровне шума последний проникает в полости заглушек, во-первых, через корпус заглушки за счёт его акустической проводимости, во-вторых, за счёт вышеуказанных просветов между заглушкой и головой оператора, и в третьих за счёт того, что под воздействием шумового акустического давления корпус заглушки совершает колебания на валике-амортизаторе и вызывает акустический шум внутри полости заглушки того же диапазона частот, что и наружный; система активного шумоподавления уменьшает уровень этого шума, но при большом уровне наружного шума его уровень внутри заглушки оказывается достаточно высоким и создаёт значительные помехи в приёме звуковой информации.The use of both of the above technical solutions allows us to sufficiently compensate for the shortcomings of the above analogues, however, this analogue (prototype) sushi; there is the disadvantage that with a high level of noise the latter penetrates into the cavity of the plugs, firstly, through the body of the plug due to its acoustic conductivity, secondly, due to the above gaps between the plug and the operator’s head, and thirdly, due to the fact that under the influence of noise acoustic pressure, the plug body oscillates on the shafts e-damper and causes acoustic noise inside the cavity covers the same frequency range as the outer; the active noise reduction system reduces the level of this noise, but with a high level of external noise, its level inside the stub is quite high and creates significant interference with the reception of sound information.

Целью заявляемого технического решения является обеспечение эффективной защиты от внешних шумов при использовании головных телефонов с сиетемой активного шумоподавления в условиях внешних акустических шумов большого уровня.The aim of the proposed technical solution is to provide effective protection against external noise when using headphones with a system of active noise reduction in conditions of external acoustic noise of a large level.

Поставленная цель достигается тем, что в головных телефонах с системой активного шумоподавления, содержащих две пассивных заглушки, установленных на голове оператора, отделяющих околоушную полость от внешней среды и содержащих, в свою очередь, каждая внутри околоушной полости, ограниченной упомянутой заглушкой микрофон обратной связи, телефонный звукоизлучаюший сигнальный капсюль, телефонный шумоподавляющий капсюль, а на внешней стороне заглушки - дополнительный микрофон обратной связи, подключённый к дополнительному усилителю - фильтру - фазосдвигающел1у устройству, отличаюшийся тем, что на внешней стороне каждой заглушки установлен дополнительный шумоподавляющий звукоизлучатель, подключённый к вышеупомянутому дополнительному микрофону через дополнительные усилитель - фильтр - фазосдвигающее устройство.This goal is achieved by the fact that in the head phones with an active noise canceling system, containing two passive plugs installed on the operator’s head, separating the parotid cavity from the external environment and containing, in turn, each inside the parotid cavity, limited by the mentioned cap, feedback microphone, telephone sound-emitting signal capsule, telephone noise canceling capsule, and on the outside of the plug - an additional feedback microphone connected to an additional amplifier - fil there is a phase-shifting device, characterized in that on the outside of each plug there is an additional noise-canceling sound emitter connected to the aforementioned additional microphone through an additional amplifier - filter - phase-shifting device.

Такая система из внешних дополнительных микрофона, дополнительного усилителя - фильтра - фазосдвигающего устройства и внешнего шумоподавляющего звукоизлучателя позволяет в значительной степени подавить внешние шумы вне заглушки, не позволяя шуму воздействовать на заглушку и проникать внутрь полости заглушки. В результате появляется шумоподавление в условиях внешних шумов высокого уровня. Другие возможности заявляемого технического решения не исследовались.Such a system of external additional microphone, additional amplifier - filter - phase-shifting device and an external noise-canceling sound emitter can significantly suppress external noise outside the stub, preventing noise from affecting the stub and penetrating into the stub cavity. As a result, noise reduction appears in conditions of high-level external noise. Other features of the claimed technical solution have not been investigated.

Перечень фигур чертежей, поясняющих сущность технического решения.The list of drawings, explaining the essence of the technical solution.

Фиг. 1. Головной телефон с системой активного шумоподавления (сечение).FIG. 1. Head-phone with active noise reduction system (cross-section).

Заявляемый головной телефон содержит пару заглушек (1), установленных на оголовье или защитном шлеме (не показаны) в зажимно - поворотном устройстве (2), обеспечиваюшем требуемое для точной и эргономичной установки число степеней свободы. Каждая заглушка состоит из корпуса (3), валика - амортизатора (4), опирающегося на голову (5) оператора и отделяет околоушную полость от внешней среды, и корпуса (7), выполняющего ту же самую функцию. Внутри заглушки (1) установлены микрофон (8) обратной связи, звукоизлучающий сигнальный телефонный капсюль (9) и звукоизлучающий шумоподавляющий телефонный капсюль (10).The inventive head-phone contains a pair of plugs (1) mounted on a headband or a protective helmet (not shown) in a clamping-and-turning device (2), providing the number of degrees of freedom required for an accurate and ergonomic installation. Each plug consists of a body (3), a shock absorber (4), supported by the operator’s head (5) and separates the parotid cavity from the external environment, and a body (7) that performs the same function. A feedback microphone (8), a sound-emitting signal telephone capsule (9) and a sound-emitting noise-canceling telephone capsule (10) are installed inside the plug (1).

На нарзжной стороне заглущки (1), на её установочном приливе (11) установлены дополнительный микрофон обратной связи (12) и дополнительный шумоподавляющий звукоизлз атель (13).An additional feedback microphone (12) and an additional noise-canceling sound attenuator (13) are installed on the outside of the plug (1), on its mounting tide (11).

Работает заявляемый головной телефон с системой активного шумоподавления следующим образом: проникающий через пассивную заглушку (1) внешний шум улавливается микрофоном обратной связи (8), который преобразует шумовое акустическое давление в соответствующий по частоте и амплитуде электрический сигнал, который попадает на вход усилительно - фильтрующего - фазосдвигающего устройства (не показано; оно установлено в электронном блоке радиосвязного и переговорного устройства), обрабатывается этим устройством и поступает на звукоизлучающий шзпмоподавляющий телефонный капсюль (10), который преобразует его вновь в акустический сигнал, совпадающий с шумовым сигналом внутри околоушной полости (6) по частоте и амплитуде, но сдвинутый относительно него по фазе на 180°. Излз аемый щумоподавляющим телефонным капсюлем (10) акустический сигнал, складываясь с шумовым сигналом, в значительной степени подавляет шум внутри полости (6).The inventive headphone with an active noise reduction system works as follows: the external noise penetrating through the passive plug (1) is picked up by the feedback microphone (8), which converts the acoustic noise pressure into an electrical signal that is frequency and amplitude corresponding to the input of the amplifying - filtering - phase-shifting device (not shown; it is installed in the electronic unit of the radio communication and intercom), is processed by this device and enters the sound-emitting shzpmopodvodyushchy telephone capsule (10), which converts it again into an acoustic signal, coinciding with the noise signal inside the parotid cavity (6) in frequency and amplitude, but phase shifted relative to it by 180 °. The acoustic signal emitted by the noise canceling telephone capsule (10), when combined with the noise signal, significantly suppresses the noise inside the cavity (6).

4,4,

Дополнительный микрофон (12), установленный на наружной стороне заглушки 91), воспринимает акустическое шумовое давление, действующее во внешней среде в окрестности заглушки (1), преобразует его в соответствующий по амплитуде и частоте электрический сигнал, который поступает на вход дополнительного усилительно - фильтрующего - фазовращающего устройства (не показано; оно установлено в электронном блоке радиосвязного и переговорного устройства), обрабатывается этим устройством и поступает на подключённое к выходу упомянутого дополнительного усилительно - фильтрз ощего - фазовращающего устройства дополнительный шумоподавляющий звукоизлучатель (13), который излучает звуковой сигнал, совпадающий по амплитуде и частоте с акустическим внешним шумом в окрестности заглушки (1), но находится с этим внещним шумом в противофазе. Взаимодействие внешнего шума со звуковым сигналом, излучаемым дополнительным звукоизлучателем (13) приводит к существенному подавлению внешнего шума в окрестности заглущки (1), препятствуя, таким образом, проникновению шума внутрь околоушной полости (6) и облегчая работу внутренней противошумовой системы: микрофон обратной связи (8), шумоподавляющий телефонный капсюль (10).An additional microphone (12) mounted on the outside of the plug 91) picks up the acoustic noise pressure acting in the external environment in the vicinity of the plug (1), converts it into an electrical signal that is amplitude and frequency, which is fed to the input of an additional amplifier - filtering - phase-shifting device (not shown; it is installed in the electronic unit of the radio communication and intercom), is processed by this device and is supplied to the additionally mentioned output The first amplifying - filtering of the sensing - phase-shifting device additional noise-canceling sound emitter (13), which emits a sound signal that matches the amplitude and frequency of the acoustic external noise in the vicinity of the stub (1), but is in antiphase with this external noise. The interaction of external noise with the sound signal emitted by the additional sound emitter (13) leads to a significant suppression of external noise in the vicinity of the stub (1), thus preventing the penetration of noise into the parotid cavity (6) and facilitating the operation of the internal anti-noise system: feedback microphone ( 8), noise canceling telephone capsule (10).

Claims

1. A headphone with an active noise canceling system, containing two passive plugs mounted on the operator’s head, separating the parotid cavity from the external environment and each containing a feedback microphone inside the parotid cavity, a sound-emitting signal telephone capsule, a sound-emitting noise-canceling telephone capsule, and external plugs additional feedback microphone, characterized in that on the outside of each of the aforementioned plugs installed additional noise-canceling sounds recipients.

2. The head phone with an active noise reduction system according to claim 1, characterized in that the additional noise canceling sound emitter is connected to an additional feedback microphone through an additional amplifier-filter-phase shifter.