[发明专利]主被动结合鼾噪声控制系统

说明书

一、技术领域

本发明涉及主、被动结合噪声控制，提出了一种声屏障和有源降噪相结合鼾噪声控制系统。

二、背景技术

睡觉打鼾是日常生活中一种常见现象，很多人受到打鼾的影响而不能很好的休息，以至于影响第二天的工作、生活和学习。鼾噪声可以高达90～100dB，长期处于这样的高噪声环境中会造成床伴噪声性听力损失(S.R.Chakravarthy，G.M.Sardesai，A.K.W.Tan，M.Fitzpatrick，Noise-induced hearing loss in snorers and their bed partners，J.Otolaryngology，2003，141-145)。鼾噪声有较宽的频谱范围，虽然仅从数值上看低频较高，但是由于人耳对高频更敏感，因此中、高频噪声同样给人带来烦恼。被动隔声可减小中、高频噪声，有源降噪可有效减小低频噪声。

目前有多款有源耳罩(主、被动结合)可减小非打鼾者听到的鼾噪声，但长时间佩戴耳罩会使人觉得不舒服，而且耳罩也隔绝了其它如煤气报警信号或火警信号等，这会给佩戴者带来安全隐患。

因此人们考虑使用放置在靠近打鼾者或非打鼾者的有源装置来抵消非打鼾者听到的鼾噪声。1993年Raviv等提出自适应鼾抵消系统(US54447)，用靠近打鼾者的扬声器作为次级源抵消鼾噪声。此后有多个发明均提出采用在床头附近布置次级源以减小初级鼾噪声，如Enzmann等提出的减小鼾噪声的有源电子降噪系统和方法(US5844996)，皇家飞利浦电子股份有限公司的R.M.阿尔茨、P.S.布伊等曾先后提出的声抵消声的方法和装置(中国发明专利CN201080018890.9和CN201080034924.3)，B.P.Sebastian等也有类似的发明，该发明建议在打鼾者处放置至少一个参考信号传递给控制器，在受鼾噪声干扰的人一侧放置至少一个误差传声器和次级源扬声器对来发出抵消噪声和接收残余误差(US2012163626)。

除此之外，S.R.Chakravarthy等在床头安装两个扬声器作为次级源来减小鼾噪声，在300Hz以下非打鼾者左、右耳平均降噪量可达到5～10dB(S.R.Chakravarthy，S.M.Kuo，Application of Active Noise Control for Reducing Snore，ICASSP2006，305-308)。

由上述可知，目前次级源远离人耳的非耳罩式鼾噪声降噪装置，仅采用了在低频有较大降噪尺寸范围的有源降噪，但这类系统无法对鼾声中的中高频率成分实施有效降噪，因此，本发明提出采用屏障隔离和有源降噪相结合，在宽的频带范围内降低鼾噪声。

三、发明内容

1、发明目的：将被动隔声和有源降噪结合，实现鼾噪声宽带降噪；非打鼾者双耳处均有一定的降噪量；次级源和误差传声器远离人耳，在保证降噪量足够的前提下，保证非打鼾者睡眠舒适性、不影响其转头和听到其它可听声。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明提出一种声屏障隔声和有源降噪结合的鼾噪声控制系统。次级源与声屏障集成一体，结构紧凑，摆放在打鼾者和非打鼾者之间或在非打鼾者两侧布置；误差传声器尽量远离人耳，可减小其对人头活动的影响；左、右耳附近各有一误差传声器，实现双通道降噪。

该系统主要包括两大部分：屏障和有源降噪系统。主要步骤如下：

(1)记录鼾噪声并计算其频谱。采用声学测试仪器记录待控制鼾噪声，通常鼾噪声在时域上表现一定的周期性，在吸气阶段打鼾，在呼气阶段噪声级接近背景噪声，远小于打鼾噪声，因此仅对吸气阶段即打鼾阶段进行傅里叶变换得到其频谱。

(2)确定屏障降噪下限频率。根据(1)所得频谱图，选定噪声峰值下降10dB对应的频带为降噪频带。为了保证非打鼾者可转头，误差传声器距双耳间距最小为6.5cm，根据10dB静区半径最大为0.1倍波长(P.Joseph，S.J.Elliot，P.A.Nelson，Near filed zones of quiet，J.Sound Vib.，1994，605-627.)，则此时有源降噪最高频率为520Hz。因此，屏障降噪下限不应超过520Hz。

(3)确定屏障依据三维尺寸。根据屏障下限频率确定屏障长、宽和高三维尺寸。利用数值仿真，建立屏障、床头、床板等声场简化模型，计算不同高度、长度、厚度屏障双耳插入损失，根据插入损失应大于等于10dB的原则确定屏障尺寸。屏障尺寸要适当，尺寸过大会占用睡眠者空间和产生压迫感，尺寸过小，屏障放置不稳。