本發(fā)明涉及聲學(xué)降噪技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種可插撥耳機(jī)線的主動降噪耳機(jī)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代社會隨著生活、工作節(jié)奏日益的加快，使得人們在工作、學(xué)習(xí)、休息時(shí)都需要更為安靜舒適的環(huán)境，因此噪音污染已經(jīng)成為影響人們生活質(zhì)量主要的因素，在噪音污染日益嚴(yán)重的當(dāng)下，人們只能忍受噪音，或者提高耳機(jī)音量來蓋過噪音，對身心健康造成影響，于是人們開始尋找降噪措施，比如被動降噪，即利用質(zhì)量越高、隔音效果越好的物理材料屏蔽噪音，這種方法僅對高頻率聲音有效，不能降低低頻率噪音，且降噪能力僅能降低約十五至二十分貝，成本較高。

傳統(tǒng)降噪耳機(jī)屬于被動降噪耳機(jī)，其主要靠良好的密閉性以及材料特性在一定程度上將噪音隔離。被動降噪一般只能針對500hz以上更高頻的聲音，尤其是對于在1khz以上的噪音，被動降噪耳機(jī)有一定的降噪能力，但想要獲得更好的降噪效果，以及對低頻率噪音進(jìn)行處理，則需要付出極大的材料工程代價(jià)。主動降噪耳機(jī)是結(jié)合了聲學(xué)和電學(xué)理論，采用有源噪音反相相消的方法，通過在耳機(jī)腔體內(nèi)安裝主動降噪模塊，偵測噪音并通過降噪模塊驅(qū)動揚(yáng)聲器產(chǎn)生與之振幅相同相位相反的聲波與之相抵消，從而實(shí)現(xiàn)良好的降噪效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足之處，本發(fā)明提供了一種可插拔耳機(jī)線的入耳式主動降噪耳機(jī)，支持無線和有線兩種通信方式，解決了背景技術(shù)中描述的降噪耳機(jī)存在的缺陷，采用低功耗技術(shù)保證足夠的續(xù)航時(shí)長，隨用隨開，并大大縮小了耳機(jī)體積，小巧便攜。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種可插拔耳機(jī)線的主動降噪耳機(jī),包括耳機(jī)殼體，其特征在于：耳機(jī)殼體內(nèi)部安裝有麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元、解析降噪輸出芯片、揚(yáng)聲器、線材接口、藍(lán)牙模塊、電源和控制模塊；所述麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元通過解析降噪輸出芯片分別與揚(yáng)聲器、藍(lán)牙和控制模塊連接，所述解析降噪輸出芯片分別與麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元、揚(yáng)聲器、線材接口、藍(lán)牙模塊、電源和控制模塊連接，所述揚(yáng)聲器分別與麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元、解析降噪輸出芯片、線材接口、藍(lán)牙模塊、電源和控制模塊連接，所述線材接口分別與麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元、解析降噪輸出芯片、揚(yáng)聲器、藍(lán)牙和控制模塊連接，所述藍(lán)牙模塊、電源和控制模塊分別與麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元、解析降噪輸出芯片、揚(yáng)聲器、線材接口連接。

該可插拔耳機(jī)線的主動降噪耳機(jī)，通過麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元監(jiān)控環(huán)境中的噪音，將噪聲信號傳至解析降噪輸出芯片，經(jīng)解析降噪輸出芯片運(yùn)算分析后發(fā)出降噪信號指令，由揚(yáng)聲器發(fā)出與噪音相位相反、振幅相同的聲波來抵消噪聲。有效解決了低頻噪音的問題，能夠提升耳機(jī)音質(zhì)，具有小巧靈活，隨用隨開的特點(diǎn)，通過采用低功耗技術(shù)方案可有很長的待機(jī)時(shí)間。藍(lán)牙模塊包含在耳機(jī)內(nèi)電路板上，可提供耳機(jī)無線佩戴時(shí)的音頻信號由播放器(如配備藍(lán)牙功能的手機(jī))到耳機(jī)的傳輸。

優(yōu)選的，所述線材接口可以自由插拔，即無線狀態(tài)和有線狀態(tài)下都可以工作。

優(yōu)選的，所述降噪耳機(jī)能夠識別背景噪聲并且發(fā)出與背景噪聲振幅相同、相位相反的反向聲信號進(jìn)行抵消中和。

優(yōu)選的，藍(lán)牙模塊通過藍(lán)牙連接的方式進(jìn)行連接和操作。

優(yōu)選的，所述控制模塊可以通過按鍵和遙控的方式進(jìn)行操作。

優(yōu)選的，所述電源模塊通用于直接供電和電池。

進(jìn)一步的，所述耳機(jī)還包括充電板，充電板嵌在耳機(jī)殼體上，可通過充電接口連接充電線給耳機(jī)腔體內(nèi)的電源充電。

進(jìn)一步的，耳機(jī)殼體下方設(shè)置有線耳機(jī)轉(zhuǎn)接插座，用戶在耳機(jī)電池缺電情況下，可連接有線耳機(jī)聽音樂。在無線佩戴時(shí)，耳機(jī)可開啟降噪功能聽音樂或單獨(dú)作為降噪耳機(jī)隔離外界噪聲。

與前饋式結(jié)構(gòu)相比，反饋式主動降噪結(jié)構(gòu)需要對麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的位置更精確地計(jì)算。麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器的距離對系統(tǒng)的降噪效果影響很大。麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器之間的距離導(dǎo)致麥克風(fēng)收到的噪音信號和揚(yáng)聲器回放的噪音信號間的相位差，且相位差隨著聲音頻率的升高而增大，一旦相位差大于60度，負(fù)反饋將會變成正反饋，容易引入嚴(yán)重嘯叫噪音。

本發(fā)明采用一種基于前饋式結(jié)構(gòu)的降噪電路濾波設(shè)計(jì)方法模型：噪音從被麥克風(fēng)捕獲并通過信號處理到喇叭回放再傳到耳道必須與噪音從耳機(jī)外部穿過耳機(jī)再傳入耳道保持一致。

通過測量環(huán)境噪聲到人耳的傳輸函數(shù)(簡稱“傳函”)，噪聲到耳機(jī)麥克風(fēng)的傳函，耳機(jī)揚(yáng)聲器到人耳的傳函，再通過把噪聲到耳機(jī)麥克風(fēng)的傳函和耳機(jī)揚(yáng)聲器到人耳的傳函反相位與噪聲穿透耳機(jī)達(dá)到人耳的傳函相減，即得到降噪電路濾波的傳函數(shù)據(jù)模型。通過這些測量，可以設(shè)計(jì)降噪電路的濾波器，用電路補(bǔ)償由于耳機(jī)所引起的衰減與延時(shí)，這使得系統(tǒng)得以產(chǎn)成反相噪音信號，用于抵消穿透耳機(jī)后人耳真正聽到的噪音。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：該可插拔耳機(jī)線的主動降噪耳機(jī)，通過麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元監(jiān)控環(huán)境中的噪音，將噪聲信號傳至解析降噪輸出芯片，經(jīng)解析降噪輸出芯片運(yùn)算分析后發(fā)出降噪信號指令，由揚(yáng)聲器發(fā)出與噪音相位相反、振幅相同的聲波來抵消噪聲。該可插拔耳機(jī)線的主動降噪耳機(jī)，有效解決了耳機(jī)隔音效果有限及耳機(jī)音質(zhì)效果差的問題，能夠提升耳機(jī)音質(zhì)，具有小巧靈活，隨用隨開的特點(diǎn)，通過采用低功耗技術(shù)方案可有很長的待機(jī)時(shí)間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明的降噪耳機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的降噪耳機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為降噪電路濾波設(shè)計(jì)方法模型；

圖5為聲音波特圖。

圖中：1麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元、2解析降噪輸出芯片、3揚(yáng)聲器、4線材接口、5藍(lán)牙模塊、6控制模塊、7電源模塊。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-3，本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：一種可插拔耳機(jī)線的主動降噪耳機(jī),所述降噪耳機(jī)內(nèi)部安裝有麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元1、解析降噪輸出芯片2、揚(yáng)聲器3、線材接口4、藍(lán)牙模塊5、控制模塊6和電源模塊7。所述麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元1通過解析降噪輸出芯片2分別與揚(yáng)聲器3、藍(lán)牙5和控制模塊連接6，所述解析降噪輸出芯片2分別與麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元1、揚(yáng)聲器3、線材接口4、藍(lán)牙模塊5、控制模塊6和電源模塊7連接，所述揚(yáng)聲器3分別與麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元1、解析降噪輸出芯片2、線材接口4、藍(lán)牙模塊5、控制模塊6和電源模塊7連接，所述線材接口4分別與麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元1、解析降噪輸出芯片2、揚(yáng)聲器3、藍(lán)牙模塊5、控制模塊6和電源模塊7連接，所述藍(lán)牙模塊5、控制模塊6和電源模塊7分別與麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元1、解析降噪輸出芯片2、揚(yáng)聲器3、線材接口4連接。

工作原理：麥克風(fēng)拾音監(jiān)控單元1將監(jiān)控到的實(shí)時(shí)噪音信息傳達(dá)到解析降噪輸出芯片2，解析降噪輸出芯片2對噪音解析后，傳輸命令使揚(yáng)聲器3發(fā)出與噪音波形相反的聲波；線材接口4感應(yīng)接口的狀態(tài)，將數(shù)據(jù)傳達(dá)到解析降噪輸出芯片2和藍(lán)牙模塊5以協(xié)同發(fā)出降噪指令給揚(yáng)聲器3。

如圖4所示降噪電路濾波設(shè)計(jì)方法模型：

仿生人耳16(以下簡稱“人耳”)佩戴耳機(jī)，當(dāng)未開啟主動降噪時(shí)，耳機(jī)處于被動降噪狀態(tài)，一噪聲源ns發(fā)出噪聲經(jīng)過空氣，耳機(jī)和耳道傳達(dá)到人耳，在人耳處用聲學(xué)測試儀器檢測此處聲音波形數(shù)據(jù)es，所以噪聲源到人耳的傳遞函數(shù)h0s＝es-ns；開啟主動降噪時(shí)，嵌入在耳機(jī)遠(yuǎn)離耳腔處的麥克風(fēng)收到此處噪音信號as,噪聲源到麥克風(fēng)的傳遞函數(shù)為h1s＝as-ns；麥克風(fēng)收到的as信號作為連接麥克風(fēng)的降噪電路的輸入信號，通過降噪電路處理由揚(yáng)聲器輸出信號bs，降噪電路的傳遞函數(shù)h2s＝bs-as；揚(yáng)聲器位于耳機(jī)內(nèi)部最靠近耳腔處，輸出的信號通過耳道到達(dá)人耳，人耳偵測到的信號為e(-s)，揚(yáng)聲器到人耳的傳遞函數(shù)h3s＝e(-s)-bs；若要人耳處達(dá)到噪聲抵消效果，則揚(yáng)聲器輸出通過耳道到達(dá)人耳的信號e(-s)需與噪聲穿過耳機(jī)傳遞到人耳的信號ns，幅度相同相位相反，記為e(-s)＝-es。由此，可推算降噪電路濾波的傳遞函數(shù)h2s＝-h0s-h1s-h3s,其中，es是噪聲到人耳的傳遞函數(shù)，h1s是噪聲到耳機(jī)外側(cè)麥克風(fēng)的傳輸函數(shù)，h3s是耳機(jī)揚(yáng)聲器到人耳的傳遞函數(shù)。根據(jù)檢測和計(jì)算出的傳遞函數(shù)h2s來設(shè)計(jì)降噪濾波電路。

本發(fā)明的實(shí)施例可以有兩種佩戴設(shè)置，一種是開啟主動降噪功能，另一種是關(guān)閉主動降噪功能即只有被動降噪。

如圖5的波特圖所示，耳機(jī)接收80db強(qiáng)噪聲12，耳機(jī)未開啟主動降噪功能時(shí)，噪聲源到人耳16的實(shí)際測得的傳輸函數(shù)是曲線13，耳機(jī)開啟主動降噪功能時(shí)，噪聲源通過左聲道到人耳16的實(shí)際測得的傳輸函數(shù)是曲線14，噪聲源通過右聲道到達(dá)人耳16的實(shí)際測得的傳輸函數(shù)是曲線15?？梢钥吹皆?khz一下的低頻段，開啟主動降噪功能時(shí)的人耳16處獲得的噪聲13或14比未開啟主動降噪時(shí)減小了15到20db,主動降噪效果顯著。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。