一种基于扩张式消声器的止鼾装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供的止鼾装置，从消除打鼾的因果关系的“果”的角度提出技术方案，采用扩张式和主动式两者混合的消声方式，并且受限于可穿戴性所导致的对扩张室尺度的限制，预料不到的使得主动式与扩张式的消声特性过渡频段重合，因此混合消声特性在工作频段均衡，在止鼾器领域的应用中取得了预料不到的技术效果，使得本发明专利技术的止鼾装置获得了适用性广、消声量大、消声带宽广、体积小、重量轻和电能耗低的多者兼顾的有益效果。的有益效果。的有益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扩张式消声器的止鼾装置


[0001]本专利技术涉及一种基于扩张式消声器的止鼾装置。

技术介绍

[0002]拫据人群随机调查的不完全统计，我国有30%以上的成年人打鼾，男性打鼾率占20%~25%，女性占5%~15%，男女比例约为3 :1。而且随着年龄增长，打鼾率也在增高。40~64岁男性打鼾率高达60%, 女性打鼾率达40%。
[0003]现有的止鼾器采用消除打鼾的因果关系的“因”的技术方案，即消除打鼾声源的技术方案，例如让打鼾者口含可以扩张气道的装置，使得悬雍垂产生的振动和涡流减小，从而减轻或消除鼾声；再例如先检测出打鼾声后，再刺激人体穴道，使得人体呼吸道肌肉收缩，以改变呼吸道截面积等声学特性；再例如使用绑带让打鼾者口腔闭合，但是因为打鼾的生理和机理是复杂多样的，所以现有技术难以适用所有打鼾者，即适用性差。
[0004]另外一方面，打鼾的声音频谱分布比较规律的，基本成高斯分布。因为人声频谱能量基本集中在[200，3500]Hz频率范围内，其中的软颚部位的鼾声频率大多分布在 150
‑
300Hz 间，舌下部位之频率大多分布在 500
‑
750Hz 间，并且鼾声的频谱分布极大值在200Hz和600Hz附近，对于鼾声[20，5000]Hz全频率范围进行分类，其中[20，1000]Hz频率范围为中低频段，[1000，5000]Hz频率范围为中高频段，其中鼾声能量主要集中在[20，1000]Hz中低频段。
[0005]主动降噪或主动消声是一种降噪技术，是应用在耳机降噪
的方法之一，其使用次级声源产生与外界噪音幅度相等，并且相位相反的降噪声波，与噪音声波在空间上（例如腔体内）叠加中和，从而实现降噪的效果。它的原理是所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反就可以将噪声完全抵消掉，换言之，主动降噪技术需要同时满足相频和幅频条件。
[0006]首先，在满足幅频条件方面，如果在鼾声[20
‑
5000]Hz频率范围内使用主动降噪，为了满足幅频特性，将会导致对次级声源的性能指标要求极高，因为单一规格的次级声源难以在全频道提供足够带宽和增益的频率响应性能，需要（二路）二分频或（三路）三分频系统才能满足，因此导致整个主动降噪系统的体积和重量大，耗电量大。
[0007]此外，在满足相频条件方面，降噪声波相位需要跟随噪音相位，而噪音声波相位和腔体的声学特性相关，如图8的划线所示，在[200，500]Hz区间，腔体的噪声相位从
‑
40度快速跳变到100度，降噪系统难以快速跟随噪声相位跳变实现消声功能，反而产生附加噪音，在实际应用中采取放弃相位匹配和减少降噪声波幅值的方法，而在本专利技术所涉及的止鼾器领域中，因为可穿戴性对止鼾器消声腔体的尺度限制，导致扩张室所固有的声学相位跳变频段与鼾声的频谱分布极大值频段交叠，因此在止鼾器领域使用现有主动降噪技术对大于500Hz的噪音，其降噪能力严重下降，导致主动降噪技术在中高频段降噪能力不足，不适合应用于可穿戴性要求的止鼾器装置，下文中为表述方便，简称主动降噪技术为主动式。
[0008]在工业无源消声器领域
[1]，扩张式消声器包括扩张室和管，利用噪音经过管和扩
张室的连接处截面积突改，所导致的声阻抗不连续的特点，使管道内噪声得到衰减或反射回去。特点为：其一，如图6的公式3所示，最大消声频率f
e
和扩张室的长度尺度L成反比，即第一最大消声频率越低，扩张室的长度尺度L越大。其二，如图6的公式2所示，扩张式消声器的传输损耗TL或消声量与扩张比m相关，即与扩张室和管的横截面之比相关，在扩张比m≥1的情况下，扩张比m越大，传输损耗TL越大，这个特性也是要求扩张室的横截面尺度大
[1]。其三，必须满足欲消声波长远远小于扩张室尺度的前提条件，而又存在一个最高失效频率f
s
，这就导致在鼾声频谱不可改变的情况下，又要求扩张室尺度足够大，其四，当欲消声波长远远大于扩张室尺度的，又存在最低失效频率f
b
，当频率低于f
b
的时候，不能再采用分布式参数分析扩张式消声器，如图6中的公式2、3和4不再成立，而应该采用集中参数分析，此时扩张式消声器蜕化为赫姆霍兹滤波消声器，只是此时的赫姆霍兹消声器和噪音路径的连接拓扑结构不再是旁路，而是串联
[2]。因此扩张式消声器理想的工作频段区间是[f
b
，f
s
]。
[0009]根据前述的扩张式消声器的特点，导致工业消声器为消除低频率的噪音，例如100Hz附近的噪声，其消音器的长度L需要85cm，这个尺度相对人头的20cm的尺度是巨大，而在止鼾器的可穿戴性要求所导致的微小型化体积尺度的限制之下，对于[20，1000] Hz的中低频段噪音，其波长范围为[34，1700]cm，而根据成年人头面部尺寸
[3]，适用于人头的可穿戴装置的尺度不大于10cm，此时低频段的欲消声波长远远大于可穿戴装置的尺度，因此鼾声噪音频谱中的[20，1000]Hz的中低频段的分量，低于或接近扩张式消声器的最低失效频率f
b
，而失去扩张式消声器的消声能力或消声性能低。
[0010]工业有源消声器领域
[4]，例如汽车发动机排气管噪音有源消声
，其特点，其一为噪音频谱宽广，例如燃烧噪音1～10kHz、活塞敲击声2～8 kHz、配气机构噪音0.5～2 kHz、喷油泵噪音2 kHz以上、齿轮噪音4 kHz以下、进气噪音0.05～0.5 kHz、排气噪音0.5～5 kHz、风扇噪音0.2～2 kHz，其中排气噪音为主要噪音，其降噪工作频段远远大于止鼾器的工作频段；其二为扩张室尺度大，远远大于止鼾器的尺度。
[0011]如图16、图17和图18所示，图中的划线为主动式的消声量特性曲线，点线为扩张式的消声量曲线，为分析方便假设消声特性均为理想特性，特性曲线分为水平段和单调下降的过渡段，其水平段和过渡段的拐点所对应的关键特征点频率分别为f0和f1，已知止鼾器的可穿戴性决定扩张室的尺度，而扩张室的尺度又决定了主动式和扩张式的声学特性的关键特征点f0和f1，又已知扩张式消声器的扩张室尺度越大，则f1越小，根据f0和f1之间的相对关系，决定了主动式和扩张式混合消声器的混合消声性能，图中的实线即为混合消声特性曲线，在前述的汽车有源消声领域中，因为其扩张室的尺度远远大于止鼾器的扩张室的尺度，因此其混合消声性能如图16所示，而止鼾器的混合消声性能如图17所示，由图16和图17的对比可知，对于汽车领域的消声器，因为f0大于f1，主动式与扩张式消声特性过渡频段不重合，导致无法发挥出混合消声器之间取长补短的优点，反而使得混合消声特性在工作频段出现明显的凸突，而且带宽小。
[0012]如图18所示，当f1远远大于的f0时候，主动式与扩张式消声特性过渡频段也不重合或重合部分少，也导致无法发挥出混合消声器之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于扩张式消声器的止鼾装置，扩张式消声器包括扩张室和管，其特征在于，还包括可穿戴模块和主动消声模块，所述的扩张室分别连接到可穿戴模块和主动消声模块，所述的主动消声模块又包括次级声源、传声器和控制模块；其中：控制模块分别连接到传声器和次级声源，而扩张室在气路上分别连通到次级声源和传声器，控制模块驱动次级声源发出反相的声波；所述的可穿戴模块分别连接人的打鼾器官和扩张室，所述的扩张室连接到管，所述的管为呼吸的气流通道，其为声阻抗不同于扩张室的声学装置。2.根据权利要求1所述的基于扩张式消声器的止鼾装置，其特征在于，所述的主动消声模块和所述的扩张室之间的连接可拆卸。3.根据权利要求1所述的基于扩张式消声器的止鼾装置，其特征在于：还包括隔离室，其为在气路上分别连通连接到所述的可穿戴模块与扩张室之间的腔体，隔开了可穿戴模块和扩张室之间的直接连接。4.根据权利要求1，3所述的基于扩张式消声器的止鼾装置，其特征在于：鼾声噪音先经所述的隔离室消除中高频成分，再经所述的扩张室消除中低频成分。5.根据权利要求1所述的基于扩张式消声器的止鼾装置，其特征在于，所述的控制模块还包括音频旁路模块，通过旁路模块输入的音频经次级声源在扩张室产生声波，并且所述的声波不被主动消声...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙瑞峰，
申请(专利权)人：孙瑞峰，
类型：发明
国别省市：