入耳式有源降噪耳机制造技术

技术编号:21459803 阅读:35 留言:0更新日期:2019-06-26 06:49
一种有源降噪(ANR)耳机系统包括:反馈麦克风,用于检测噪声;反馈电路,用于响应于反馈麦克风而将数字滤波器Kfb应用于反馈麦克风的输出,以产生抗噪声信号;电声驱动器,用于将抗噪声信号转换成声能;壳体,在到耳道的入口附近支撑反馈麦克风和驱动器;以及耳塞,用于将壳体耦合到用户的第一耳朵的外部解剖结构并且定位壳体,以提供反馈麦克风和驱动器到第一耳朵的耳道的一致的声学耦合。声学耦合包括由壳体和耳塞的组合限定的空气管,空气管具有长度L和有效横截面积A,使得比率L/A小于0.6m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】入耳式有源降噪耳机
技术介绍
本公开涉及一种入耳式有源降噪耳机。通过引用并入本文的美国专利8,682,001描述了入耳式有源降噪耳机的声学和人体工程学结构。该专利中描述的位于耳朵中的耳机的横截面视图在图1中示出。耳机10包括安装在壳体14中的电声换能器或驱动器12,壳体14具有前壳16和后壳18。耳塞20将壳体耦合到耳朵。在该申请中描述的一个特征是喷嘴22,该喷嘴22从由驱动器12的前侧上的前壳16限定的腔24伸入到用户的耳道中。当在具有不同耳朵解剖结构的不同用户之间进行比较时,这种喷嘴的声学质量充当声阻抗,该声阻抗从ANR的角度减小了这种耳机的总响应的变化。实现通过声学测量的响应的一致性是以性能为代价的,也就是说,可以提供的声音消除量受到损害,以便对不同的用户提供类似的响应。要被插入一只耳朵中或位于一只耳朵上的元件被称为“耳机”。包括供一个人使用的两个耳机的系统被称为“一组耳机”或“头戴式耳机(headphone)”。“一组耳机还可以包括耳机之间的接线、通过有线或无线连接耦合到耳机的电子元件、诸如开关和显示器的用户接口元件、以及用于与诸如电话、对讲机和音乐播放器的信号源进行有线或无线连接的连接器或无线电。
技术实现思路
通过添加可以基于每个用户来改变ANR系统的滤波器参数的复杂信号处理,可以修改声学设计以提供更大的噪声消除,尽管这样的设计引起人与人之间的性能变化的增加。通常,在一个方面,一种有源降噪(ANR)耳机系统包括:反馈麦克风,用于检测噪声;反馈电路,用于响应于反馈麦克风而将数字滤波器Kfb应用于反馈麦克风的输出,以产生抗噪声信号;电声驱动器,用于将抗噪声信号转换成声能;壳体,在到耳道的入口附近支撑反馈麦克风和驱动器;以及耳塞,用于将壳体耦合到用户的第一耳朵的外部解剖结构并且定位壳体以提供反馈麦克风和驱动器到第一耳朵的耳道的一致的声学耦合。声学耦合包括由壳体和耳塞的组合限定的空气管,空气管具有长度L和有效横截面积A,使得比率L/A小于0.6mm-1。实现可以以任何组合包括以下中的一个或多个。壳体可以至少部分地限定前室,该前室包含反馈麦克风并且在一侧由驱动器的、声学地耦合到空气管的辐射表面来界定。耳塞可以从由壳体限定的前室的部分平滑地过渡到耳道中。壳体可以包括刚性喷嘴部分,耳塞可以包括终止于到耳道中的出口中的柔性喷嘴部分,壳体的刚性喷嘴部分和耳塞的柔性喷嘴部分构成空气管,以及空气管在反馈麦克风与出口之间的声阻抗由刚性喷嘴部分和柔性喷嘴部分的尺寸控制。麦克风可以位于壳体的刚性喷嘴部分内。驱动器可以位于壳体中的孔中,使得驱动器的辐射表面将声能直接提供到由耳塞限定的空气管中。麦克风可以位于空气管内。麦克风可以位于空气管的第一端处,第一端与空气管的第二端相对,驱动器在空气管的第二端处提供声能。数字滤波器Kfb可以特定于当耦合到第一耳朵时驱动器与麦克风之间的个体化系统响应Gds,第一耳朵是个体地标识的人耳。可以基于第一耳朵为与数字滤波器之一相对应的标识而从多个存储的数字滤波器中选择数字滤波器Kfb。反馈电路可以在有限数目的频率处测量响应Gds,基于所测量的Gds来确定均衡器滤波器Knorm,将均衡器滤波器Knorm与固定滤波器Knom-fb组合以生成数字滤波器Kfb。每当耳机系统可以耦合到耳朵时,反馈电路可以测量Gds并且生成Kfb。通常,在一个方面,配置用于在具有基于反馈的噪声消除电路的耳机中使用的反馈滤波器Kfb包括在第一处理器中:使得耳机的电声驱动器输出校准信号,在校准信号可以正在被输出的同时,从声学地耦合到驱动器的麦克风接收输出信号,基于校准信号和麦克风输出信号计算耳机的响应Gds,计算具有响应Kloop/Gds的目标滤波器并且确定将使得Kfb具有这样的响应的滤波器系数,以及将所确定的系数提供给噪声消除电路的信号处理器。实现可以以任何组合包括以下中的一个或多个。将系数提供给信号处理器可以包括在处理器中:将系数存储在耳机的存储器中,确定耳机可以位于具有所测量的响应Gds的耳朵中,以及将系数从存储器加载到信号处理器中。处理器还可以确定耳机位于具有所测量的响应Gds的耳朵中,并且向认证程序提供认证信号。第一处理器和信号处理器可以被实现在单个处理设备中。通常,在一个方面,一种有源降噪(ANR)耳机系统包括:反馈麦克风,用于检测噪声;数字反馈电路,用于响应于反馈麦克风而将滤波器应用于反馈麦克风的输出,以产生抗噪声信号;电声驱动器,用于将抗噪声信号转换成声能;壳体,支撑反馈麦克风和驱动器并且将反馈麦克风维持在相对于驱动器的固定位置;定位和保持结构,用于将壳体物理地耦合到用户的外耳;以及耳塞,用于将反馈麦克风和驱动器声学地耦合到用户的耳道。耳塞和耳道形成前室,该前室包含反馈麦克风并且完全由耳塞的内表面、耳道的内表面、用户的耳鼓和驱动器的辐射表面来界定,并且在驱动器的辐射表面与耳道之间的由耳塞界定的空气管可以具有长度L与有效面积A的不大于0.6mm-1的比率。通常,在一个方面,一种有源降噪(ANR)耳机系统包括:反馈麦克风,用于检测噪声;反馈电路,用于响应于反馈麦克风而将数字滤波器应用于反馈麦克风的输出,以产生抗噪声信号;电声驱动器,用于将抗噪声信号转换成声能;壳体,支撑反馈麦克风和驱动器并且将反馈麦克风维持在相对于驱动器的固定位置;定位和保持结构,用于将壳体耦合到用户的外耳;以及耳塞,用于将反馈麦克风和驱动器耦合到用户的耳道。壳体的前壳、耳塞和耳道形成前室,该前室包含反馈麦克风并且由前壳的内表面、耳塞的内表面、耳道的内表面、用户的耳鼓和驱动器的辐射表面来界定。耳塞的内表面构成前室的不包括内表面耳道的界定表面的至少百分之二十。优点包括通过将更可变的物理设计与针对产品在用户耳朵中的个体响应而定制的过滤器组合来提供改进的降噪。上面提到的所有示例和特征可以以任何技术上可能的方式组合。根据说明书和权利要求,其他特征和优点将很清楚。附图说明图1和图3至图7各自示出了定位于耳朵中的耳机的从上方观察的横截面图。图2A示出了有源降噪头戴式耳机的框图,并且图2B示出了对应于框图的等效电路模型。具体实施方式在上面提到的'001专利中描述的并且在图1中示出的喷嘴在一侧上的驱动器12和反馈或系统麦克风26与经由耳道30在另一侧上的鼓膜28之间以声学质量(即,空气管)的形式放置声阻抗(注意,相对于耳机的大小,实际的人耳道比图1所示的耳道长)。从驱动器到系统麦克风的响应、即“机器(plant)”的响应称为Gds。机器响应Gds在耳朵之间(即,在不同用户之间以及在一个用户的左耳和右耳之间)变化,并且适配之间(即,在同一耳朵中的重复适配之间)变化。变化量随着再现声音的频率而变化,并且在耳道共振附近趋于最大。在机器(特别是反馈麦克风26)与鼓膜之间具有很小阻抗的系统可以提供比具有更大阻抗的系统大的声势能噪声消除。然而,为了递送有效的消除,反馈环路需要具有扩展到Gds的变化很大的频率中的带宽。例如,期望反馈环路能够在高达4kHz的频率操作,但是在机器与鼓膜之间的阻抗很小的系统中的耳朵到耳朵的变化在2kHz可能超过10dB并且在4kHz可能超过20dB,要求反馈环路限制为在高达1.5kHz的频率之上操作以提供针对所有用户的稳定性能。为了比较,在适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源降噪(ANR)耳机系统,包括:反馈麦克风,用于检测噪声;反馈电路,用于响应于所述反馈麦克风而将数字滤波器Kfb应用于所述反馈麦克风的输出,以产生抗噪声信号;电声驱动器,用于将所述抗噪声信号转换成声能;壳体,在到耳道的入口附近支撑所述反馈麦克风和所述驱动器;以及耳塞,用于将所述壳体耦合到用户的第一耳朵的外部解剖结构,并且定位所述壳体以提供所述反馈麦克风和所述驱动器到所述第一耳朵的所述耳道的一致的声学耦合;其中所述声学耦合包括由所述壳体和所述耳塞的组合限定的空气管,所述空气管具有长度L和有效横截面积A,使得比率L/A小于0.6mm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.20 US 15/270,3921.一种有源降噪(ANR)耳机系统,包括:反馈麦克风,用于检测噪声;反馈电路,用于响应于所述反馈麦克风而将数字滤波器Kfb应用于所述反馈麦克风的输出,以产生抗噪声信号;电声驱动器,用于将所述抗噪声信号转换成声能;壳体,在到耳道的入口附近支撑所述反馈麦克风和所述驱动器;以及耳塞,用于将所述壳体耦合到用户的第一耳朵的外部解剖结构,并且定位所述壳体以提供所述反馈麦克风和所述驱动器到所述第一耳朵的所述耳道的一致的声学耦合;其中所述声学耦合包括由所述壳体和所述耳塞的组合限定的空气管,所述空气管具有长度L和有效横截面积A,使得比率L/A小于0.6mm-1。2.根据权利要求1所述的耳机系统,其中所述壳体至少部分地限定前室,所述前室包含所述反馈麦克风并且在一侧由所述驱动器的、声学地耦合到所述空气管的辐射表面来界定。3.根据权利要求2所述的耳机系统,其中所述耳塞从由所述壳体限定的所述前室的部分平滑地过渡到所述耳道中。4.根据权利要求1所述的耳机系统,其中所述壳体包括刚性喷嘴部分,所述耳塞包括终止于到所述耳道中的出口中的柔性喷嘴部分,所述壳体的所述刚性喷嘴部分和所述耳塞的所述柔性喷嘴部分构成所述空气管,并且所述空气管在所述反馈麦克风与所述出口之间的声阻抗由所述刚性喷嘴部分和所述柔性喷嘴部分的尺寸控制。5.根据权利要求4所述的耳机系统,其中所述麦克风位于所述壳体的所述刚性喷嘴部分内。6.根据权利要求1所述的耳机系统,其中所述驱动器位于所述壳体中的孔中,使得所述驱动器的所述辐射表面将声能直接提供到由所述耳塞限定的所述空气管中。7.根据权利要求5所述的耳机系统,其中所述麦克风位于所述空气管内。8.根据权利要求5所述的耳机系统,其中所述麦克风位于所述空气管的第一端处,所述第一端与所述空气管的第二端相对,所述驱动器在所述第二端处提供所述声能。9.根据权利要求1所述的耳机系统,其中所述数字滤波器Kfb特定于当耦合到所述第一耳朵时所述驱动器与所述麦克风之间的个体化系统响应Gds,所述第一耳朵是个体地标识的人耳。10.根据权利要求9所述的耳机系统,其中所述数字滤波器Kfb是基于所述第一耳朵为与多个存储的数字滤波器之一相对应的标识,而从所述数字滤波器中选择的。11.根据权利要求9所述的耳机系统,其中所述反馈电路被配置为:在有限数目的频率处测量所述响应Gds,基于所测量的Gds来确定均衡器滤波器Knorm,将所述均衡器滤波器Knorm与固定滤波器Knom-fb组合,以生成所述数字滤波器Kfb。12.根据权利要求11所述的耳机系统,其中所述反馈电路被配置为每当所述耳机系统耦合到耳朵时测量Gds...

【专利技术属性】
技术研发人员:D·M·小高吉尔A·帕萨萨拉希程蕾M·R·希克斯J·A·鲁勒
申请(专利权)人:伯斯有限公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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