[发明专利]多场景模式化数字掩声防护耳罩

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种多场景模式化数字有源消声耳罩，是一种音频娱乐与防护设备，可用于强噪声环境下的劳动保护与音乐欣赏。

背景技术

目前随着城市工业的发展，航空噪声、交通噪声、工厂噪声等环境噪声对市民的工作和生活带来了越来越大的影响，严重威胁着市民的身心健康。目前的降噪耳机和防护耳罩，基本采用模拟电路来实现，数字电路技术应用的较少且应用场景相对单一。“复合式新型有源消声耳罩”(专利号：94204976.4)为音频防护耳罩的典型代表，其特征在于消声耳罩由耳罩、耳机、内外传声器、开闭环控制器、功率放大器和加法器组成。用外传声器接收噪声信号，用开、闭环控制器、功率放大器和加法器等处理接收到的噪声信号，并通过耳机将处理后的噪声信号重新放到普通无源耳罩的腔内，与进入到该腔内的噪声相消。从而保护了听力，提高了通信能力，改善了语言的清晰度，也改善了佩带着的舒适感。但其缺点是采用模拟电路实现，功能模式相对单一，且不具备软件的升级与功能扩展能力。

随着DSP技术及DSP芯片技术的发展，多场景模式化的数字式防护耳罩成为可能。本发明专利采用数字技术实现传统耳罩的功能，尤其是引入嵌入式DSP系统后，简化了硬件结构、扩展了传统音频耳罩的功能，使掩声、消声等具有声学集总参数特点的局部腔体声场控制技术成为可能，具体来讲是使防护耳罩具备多场景和模式化的工作能力。

发明内容

本发明专利为克服已有防护耳罩的不足，以数字化的DSP智能控制模块为核心，具备多功能、多模式、多场景的应用特点，软硬件设计上采用模块化设计理念，本发明具有频带范围宽、集成度好、扩展能力强、可靠性高、重量轻、配戴舒适的技术及功能特点，可广泛应用于各种强噪声环境下(如交通噪声、工厂噪声环境)的人员劳动保护，强噪声环境下的人员听力保护、信息通讯与监听，一般噪声下的音乐欣赏与娱乐休闲等领域。

本发明专利为解决技术问题所用的技术方案是：

本发明采用“掩蔽效应”和“以声消声”的声学设计思想来完善系统设计，根据《声学手册》第572页对“掩蔽效应”的定义“掩蔽是一个声音的听阈因存在另一个声音而上升的现象”，本发明利用“掩蔽效应”来听声噪声环境下人耳对关注声音的敏感度；“以声消声”利用发射与噪声反相的声波来达到消弱和抵消噪声的目的。

本发明采用“DSP技术”来完善数字电路设计，具体为利用ADSP-Blackfin芯片(ADSP548芯片)作为数字控制器的核心来实现对噪声信号的滤波、延时等信号处理功能。

本发明采用预留数字I/O接口及无线通信接口的形式来实现对防护耳罩的扩展能力。

附图说明

附图1为本发明的系统结构示意图；

附图2为本发明的人机交互模块外观示意图。

图号说明：

图1中，

1为耳罩           2为参考传声器      3为误差传声器

4为AD转换电路     5为外接音源        6为数字控制器

7为功率调节模块   8为耳机            9为外接人机交互模块

10为DA转换电路    11为耳廓海绵体

图2中，

12为耳罩状态显示屏     13为应用场景按键      14为工作模式设定旋钮

15预留数字I/O接口      16预留外接无线通信接口

具体实施方式

下面结合附图1、2对本发明做详细介绍：

多场景模式化数字掩声防护耳罩，主要由耳罩1、耳机8、误差传声器3、参考传声器2、嵌入式数字控制器6、人机交互模块9、AD4和DA10、功率调节模块7组成；所述的耳机8置于耳罩1内，并与DA10和功率调节模块7相连；所述的误差传声器3置于耳罩1内的耳机8内侧，并通过AD4、嵌入式数字控制器6相连；所述的参考传声器2置于耳罩1外侧，并通过AD4与嵌入式数字控制器6相连；所述的嵌入式数字控制器6与人机交互模块相连9。

耳罩1工作时，可由外接音源5或者16作为音频信号源输入，经过功率调解模块7和DA10后驱动耳机8工作；再有外界噪声时，由参考传声器2采集的噪声信号经AD4转换后，进入数字控制器6后进行滤波、延时等信号处理，经过功率调解模块7和DA10后驱动耳机8工作，同时误差传声器3采集外界处理后耳罩腔体内的残余声场信息，经AD4转换后进入数字控制器6，进一步进行滤波、延时等参数修正，改善信号处理效果，最终降低耳罩腔体内的噪声。