聲學(xué)特征耳塞的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聲學(xué)、電子學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種聲學(xué)特征耳塞。
【背景技術(shù)】
[0002]耳機(jī)根據(jù)其換能方式分類，主要有動圈方式、動鐵方式、靜電式和等磁式。從結(jié)構(gòu)上分類，可分為開放式、半開放式和封閉式。從佩帶形式上分類則有耳塞式，掛耳式，入耳式和頭帶式。開放式耳機(jī)一般聽感自然，佩戴舒適，這里說的舒適是沒有悶熱感，常見于家用欣賞的HIFI耳機(jī)，聲音可以泄露出去，反之同樣也可以聽到外界的聲音，耳機(jī)對耳朵的壓迫感較小。半開放式耳機(jī)沒有嚴(yán)格的規(guī)定，聲音可以只進(jìn)不出或者只出不進(jìn)，根據(jù)使用的需要而做出設(shè)計上的調(diào)整。封閉式耳機(jī)的耳罩采用了全封閉結(jié)構(gòu)，這樣可以防止外界的聲音進(jìn)入，對耳朵的壓迫感較大，聲音定位準(zhǔn)確清晰，這種結(jié)構(gòu)的耳機(jī)在低頻上音染重。入耳式耳塞可以完全隔離外界聲音，電聲驅(qū)動功率小，長時間佩戴有閉塞感。上述耳機(jī)佩戴在耳朵上時，如果不通電使用，入耳式耳塞不能聽到外界的聲音，開放式或半開放式雖然可以聽到外界聲音，但由于耳機(jī)的存在，影響了耳郭對聲音的反射和定位，沒有自然聽音感覺。我們平時生活的一般情況下，環(huán)境噪音不是很大，我們可以允許數(shù)種不同的音源存在，而卻可以主觀分辨注意某個音源，或者根據(jù)人耳的屏蔽效應(yīng)，強(qiáng)聲遮蓋弱聲。所以平時生活的一般環(huán)境下，我們需要一種能長期佩戴在耳朵上的耳機(jī)，有電信號時聽取耳機(jī)的聲音，沒有電信號時，不用將耳機(jī)摘下能正常聽取環(huán)境聲音，而且不能影響正常的聽音感覺。
[0003]本發(fā)明是中國專利申請2012100123093 “一種聲學(xué)特征耳塞及耳機(jī)”的另一結(jié)構(gòu)形式。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種聲學(xué)特征耳塞，配備所述耳塞的耳機(jī)可以長期佩戴在耳朵上，有電信號時聽取耳機(jī)的聲音，沒有電信號時，不用將耳機(jī)摘下能正常聽取環(huán)境聲音，而且不影響正常的聽音感覺。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種聲學(xué)特征耳塞，其特征是:耳塞由至少一個支撐環(huán)和一段空心導(dǎo)管連接組成，所述支撐環(huán)可以將所述空心導(dǎo)管支撐固定在耳道中，所述空心導(dǎo)管的一頭連接耳機(jī)，所述空心導(dǎo)管的另一頭為耳機(jī)聲波出口。
[0007]所述的聲學(xué)特征耳塞，其特征是:包括三個支撐環(huán)，三個支撐環(huán)所在平面夾角為120 度。
[0008]所述的聲學(xué)特征耳塞，其特征是:包括四個支撐環(huán)，四個支撐環(huán)所在平面夾角為90度。
[0009]所述的聲學(xué)特征耳塞，其特征是:包括η個支撐環(huán)，η個支撐環(huán)所在平面夾角為360/η 度。
[0010]所述的聲學(xué)特征耳塞，其特征是:支撐環(huán)為圓弧形或圓弧的一部分。
[0011]人耳定位原理:空氣傳導(dǎo)(簡稱氣導(dǎo))是正常人耳接受聲波的主要傳播途徑，由此途徑傳導(dǎo)的聲波刺激經(jīng)外耳、鼓膜和聽小骨傳入內(nèi)耳，外界環(huán)境聲波除了一部分直接進(jìn)入耳道外還有一部分是通過人耳郭反射進(jìn)入耳道的，由于耳郭的存在人們才可以分辨來自前方還是后方的聲音，理論上，兩耳可以定位一個平面的兩個聲源位置(鏡像聲源)，即前后各一個，如果沒有耳郭，我們閉上眼睛就不能分辨處于同一平面前后的兩個鏡像聲源，同時我們也不能分辨聲源的上下位置，由于有了耳郭遮擋與反射，我們不但能分辨聲源的前后，還能分辨聲源的上下，且耳郭的形狀有利于聲波能量的聚集，引起較強(qiáng)的鼓膜振動，聲音如來自耳郭后方，則可被耳郭遮擋，音感較弱，因此，稍稍轉(zhuǎn)動頭的位置，根據(jù)這時兩耳聲音強(qiáng)弱的輕微變化，可以判斷音源的位置。耳郭中間舟狀的耳甲具有集音功能，它將傳至的聲波會聚性反射至外耳道口，這種集音作用使進(jìn)入外耳道口的聲波密集，強(qiáng)度增大，一些實(shí)驗(yàn)表明，耳甲可使頻譜峰壓點(diǎn)在5.5kHz的純音提高1dB的增益，耳郭邊緣部亦對較寬頻譜范圍的聲波有IdB?3dB的增益效應(yīng)。
[0012]人耳的屏蔽效應(yīng):我們平時生活的一般情況下，環(huán)境噪音不是很大，我們可以允許數(shù)種不同的音源存在，而卻可以主觀分辨注意某個音源，或者根據(jù)人耳的屏蔽效應(yīng)，強(qiáng)聲遮蓋弱聲。
[0013]本發(fā)明應(yīng)用了人耳定位原理和人耳的屏蔽效應(yīng)實(shí)現(xiàn)耳機(jī)聽音和環(huán)境聽音的兼容，使配備所述耳塞的耳機(jī)可以長期佩戴在耳朵上，有電信號時聽取耳機(jī)的聲音，沒有電信號時，不用將耳機(jī)摘下能正常聽取環(huán)境聲音，而且不影響正常的聽音感覺。
[0014]
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2為圖1中A-A剖視圖。
[0017]圖3為一個支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)。
[0018]圖4為兩個支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)。
[0019]圖5為三個支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)。
[0020]圖6為支撐環(huán)為半圓形的實(shí)施方案。
[0021]圖7為本發(fā)明耳塞位于耳道中的示意圖。
[0022]圖中:101.耳機(jī)受話器，102.連接耳機(jī)空心導(dǎo)管，103.耳塞空心導(dǎo)管，104.支撐環(huán)，105支撐環(huán)，106支撐環(huán)，301.支撐環(huán)(一個支撐環(huán)的結(jié)構(gòu))，401.支撐環(huán)(兩個支撐環(huán)的結(jié)構(gòu))，501.支撐環(huán)(三個支撐環(huán)的結(jié)構(gòu))，601.耳郭，602.耳道，603.鼓膜。
[0023]
【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0024]參照圖1和圖2，是4個支撐環(huán)的實(shí)施例，支撐環(huán)和耳塞空心導(dǎo)管相連，支撐環(huán)由彈性材料制成，參照圖7為本發(fā)明耳塞位于耳道中的示意圖，可以看出支撐環(huán)105、106被耳道602擠壓變形，這樣耳塞空心導(dǎo)管103由支撐環(huán)支撐固定在耳道602中。耳機(jī)受話器101發(fā)出的耳機(jī)聲波經(jīng)由102進(jìn)入耳塞空心導(dǎo)管103，耳機(jī)聲波在耳塞空心導(dǎo)管103的出口處作用于鼓膜603。另一方面，環(huán)境聲波通過耳郭601的反射經(jīng)由耳道602作用于鼓膜。
[0025]聲波是一種縱波，即空氣的壓縮與疏松，即疏密波，一個點(diǎn)聲源隨距離會發(fā)生衰減，一般為:隨距離的發(fā)散衰減Ad:Ad =201g(r2/rl)(假設(shè)以聲源為中心的球面對稱地向各個方向福射聲能)。實(shí)際上，在幾米的范圍內(nèi)，聲壓級接近指數(shù)衰減，即I=1*exp (-2ax)(1為x=0處的聲強(qiáng)，a為衰減系數(shù)，X為傳播距離)。單頻率聲音在導(dǎo)管中傳播，聲壓級L衰減(聲壓取log)基本是線性的，即L衰=a*s，s是距離，a衰減系數(shù)。聲波傳播速度、頻率、波長的關(guān)系是:v=f* λ (V:傳播速度，f:聲波頻率，λ:聲波波長)，聲波在空氣中的傳播速度是約340米/秒，人耳能聽到的聲音頻率為20Hz――20000Hz，所以人耳聽音波長為:1.7cm到17m之間，人耳最敏感的頻率是3000hz-4000hz，耳道為一端由鼓膜封閉的盲性管道，是聲波通過氣導(dǎo)途徑傳入內(nèi)耳的主要通道，根據(jù)物理學(xué)原則，一端封閉的空氣管道可與波長4倍管長的聲波產(chǎn)生最大的共振作用，耳道長約2.5cm，其共振頻率約為3500Hz，因此，耳道作為一個共鳴器(resonator)，3500Hz左右頻率范圍的聲波進(jìn)入耳道后，與之形成共振，起到最大的放大聲壓效能。實(shí)驗(yàn)也證明，在耳道口與鼓膜外側(cè)表面分別測量傳入耳道的不同頻率聲波的聲壓，頻率3?5kHz的聲波在鼓膜附近比在耳道外要高約10dB，由于鼓膜具有一定的阻尼性，同時又吸收較多的能量，而且耳道上有絨毛，所以耳道的共振曲線(即頻率響應(yīng)曲線)比較寬，不很陸，或者說聲學(xué)Q值較低，因此，4kHz附近的頻率的聲壓都有所提高。我們?nèi)?500hz的聲波作為典型聲波研宄，3500 hz的聲波波長約9.7cm，本發(fā)明空心導(dǎo)管的尺寸小于波長，忽略聲波波動性，采用經(jīng)典物理學(xué)計算，假設(shè)空心導(dǎo)管102的截面積是SI，耳道內(nèi)空心導(dǎo)管103的截面積是S2，SI > S2，聲波是一種縱波，即空氣的壓縮與疏松，即疏密波，假設(shè)在102中被壓縮Λ LI，則空氣體積被壓縮SI* Δ LI，這個壓縮空氣體積傳送到103，假設(shè)壓縮體積不變，在103中壓縮量是Λ L2，則:S1* Δ LI= S2* Δ L2,由于SI> S2，所以AL2 >AL1，即103中的聲波振幅大于102中的聲波振幅，所以聲音得到放大，放大量為201og Λ L2/Λ LI (dB)或201ogSl/S2 (dB)。這種現(xiàn)象我們可以從醫(yī)用聽診器中得到驗(yàn)證，醫(yī)用聽診器拾音部分是一個較大的圓盤，通到耳道的是較細(xì)的橡膠導(dǎo)管。
[0026]由于耳塞空心導(dǎo)管103位于耳道602內(nèi)，且離鼓膜603很近，是一種近場聲源，這樣較小功率的電聲轉(zhuǎn)換裝置即受話器就可以提供足夠的聲壓。
[0027]考慮到本發(fā)明所涉及到的支撐環(huán)的數(shù)量可以是l~n均可以實(shí)現(xiàn)將耳塞空心導(dǎo)管支撐固定在耳道里，如圖3為一個支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)，圖4為兩個支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)(支撐環(huán)所在平面夾角180度)，圖5為三個支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)(支撐環(huán)所在平面夾角120度)，這個方案優(yōu)點(diǎn)是支撐穩(wěn)定，同時遮蓋耳道的截面積也比較小，有利于環(huán)境聲波的無損進(jìn)入。
[0028]考慮到本發(fā)明所涉及到的支撐環(huán)的形狀可以是任意形狀均可以實(shí)現(xiàn)將耳塞空心導(dǎo)管支撐固定在耳道里，如圖6為支撐環(huán)為半圓形的實(shí)施方案，這個方案是優(yōu)選方案。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種聲學(xué)特征耳塞，其特征是:耳塞由至少一個支撐環(huán)和一段空心導(dǎo)管連接組成，所述支撐環(huán)可以將所述空心導(dǎo)管支撐固定在耳道中，所述空心導(dǎo)管的一頭連接耳機(jī)，所述空心導(dǎo)管的另一頭為耳機(jī)聲波出口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲學(xué)特征耳塞，其特征是:包括三個支撐環(huán)，三個支撐環(huán)所在平面夾角為120度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲學(xué)特征耳塞，其特征是:包括四個支撐環(huán)，四個支撐環(huán)所在平面夾角為90度。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聲學(xué)特征耳塞，其特征是:包括η個支撐環(huán)，11個支撐環(huán)所在平面夾角為360/η度。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種聲學(xué)特征耳塞，其特征是:支撐環(huán)為圓弧形或圓弧的一部分。
【專利摘要】本發(fā)明涉及聲學(xué)、電子學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種聲學(xué)特征耳塞。其特征是：耳塞由至少一個支撐環(huán)和一段空心導(dǎo)管連接組成，所述支撐環(huán)可以將所述空心導(dǎo)管支撐固定在耳道中，所述空心導(dǎo)管的一頭連接耳機(jī)，所述空心導(dǎo)管的另一頭為耳機(jī)聲波出口。本發(fā)明應(yīng)用了人耳定位原理和人耳的屏蔽效應(yīng)實(shí)現(xiàn)耳機(jī)聽音和環(huán)境聽音的兼容，使配備所述耳塞的耳機(jī)可以長期佩戴在耳朵上，有電信號時聽取耳機(jī)的聲音，沒有電信號時，不用將耳機(jī)摘下能正常聽取環(huán)境聲音，而且不影響正常的聽音感覺。
【IPC分類】H04R1/10
【公開號】CN104936058
【申請?zhí)枴緾N201510255399
【發(fā)明人】吳東輝
【申請人】吳東輝
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月19日