[发明专利]一种具备语音增强功能的主动隔音耳罩

说明书

本发明公开一种具备语音增强功能的主动隔音耳罩，包括高被动隔音性能耳罩；麦克风拾音传声器电路，用于采集外界环境噪声和语音信号，采集耳罩腔体内的误差噪声；微处理器控制电路，提取语音信号，合成反噪声信号；音频驱动及功放电路，将语音信号和反噪声信号进行重构滤波和功率放大；消声扬声器，用于发出反噪声，同时输出语音信号。本发明在被动隔音耳罩将大部分高频噪声隔离的基础上，通过主动降噪技术将低频噪声在人耳附近进行抑制，同时通过在耳罩外布放麦克风阵列结合阵列语音增强算法提取语音信号耦合到主动降噪系统中并输入耳罩腔体，实现更有效的听力保护的同时，提升佩戴者之间的语音可懂度，保证正常的语音交流。

技术领域

本发明涉及一种涉及听力保护、语音增强技术领域，特别涉及一种具备语音增强功能的主动隔音耳罩。

背景技术

在强噪声工业现场，低频噪声污染尤为突出，现场人员一般通过佩戴物理隔音耳罩进行听力保护。现有专业隔音耳罩，其优良的物理隔音性能仅体现在对高频噪声的隔离，而对低频噪声的隔离作用极为有限。

为提升耳罩在全频段的隔音性能，需要结合主动降噪技术。但目前具有主动降噪功能的耳罩，会将环境音和正常人声一起消弱屏蔽，没有考虑佩戴者与耳罩外声音的联系，不能保证强噪声环境下佩戴者之间的语音通讯。因此需要对现有的隔音耳罩进一步改进。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种具备语音增强功能的主动隔音耳罩，在强噪声环境下为佩戴者提供听力保护的同时，保证佩戴者之间的正常语音交流。

技术方案：本发明所述具备语音增强功能的主动隔音耳罩，包括：

高被动隔音性能耳罩，用于被动隔绝耳罩外高频噪声；

麦克风拾音传声器电路，包括两组信号调理电路，分别位于耳罩内外，用于声信号换能处理，外置的为麦克风阵列拾音电路，用于采集外界环境噪声和语音信号；内置的为误差传声器拾音电路，用于采集耳罩腔体内的误差噪声；

微处理器控制电路，提取并增强麦克风拾音传声器电路采集的语音信号，以采集的外界环境噪声作为参考信号合成反噪声信号；将增强后的语音信号和合成的反噪声信号发送给音频驱动及功放电路；

音频驱动及功放电路，将语音信号和反噪声信号进行重构滤波和功率放大后发送给消声扬声器；

消声扬声器，用于发出反噪声与耳罩内噪声干涉相消，同时输出语音信号。

本发明进一步优选地技术方案为，所述麦克风阵列拾音电路包括麦克风阵列，麦克风阵列由两个或两个以上麦克风组成，麦克风阵列中的一个麦克风所拾取的声音信号作为主动降噪的参考信号；麦克风阵列的其余麦克风结合语音增强算法，提取语音信号作为主动降噪系统中次级通道在线辨识的激励信号。

作为优选地，所述微处理器控制电路包括微控制器、ADC接口和DAC接口；

所述微控制器内嵌入系统辨识算法，对耳罩物理隔音结构进行估计辨识，构建耳罩被动隔音结构估计模型，麦克风阵列采集的外界环境噪声经由该模型进行滤波处理后作为参考信号，合成反噪声信号；嵌入麦克风阵列语音增强算法提取语音信号，并将其作为主动降噪系统中次级通道在线辨识的激励信号；用于嵌入自适应主动降噪算法合成反噪声信号；

ADC接口用于与麦克风拾音传声器电路连接，驱动麦克风阵列拾音采样；

DAC接口用于输出音频信号，与音频驱动及功放电路连接。

优选地，所述微处理器嵌入的主动降噪算法采用前馈式数字降噪拓扑。

优选地，所述高被动隔音性能耳罩由隔音腔体和吸音海绵构成主体，并包裹皮质耳套贴合在耳廓。