专利名称：开放式有源消噪音受话器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种衰减环境噪音(主要指本地噪音)或防止有害传输用的送话器、受话器，特别涉及一种开放式有源消噪音受话器。
高噪音环境下工作和生活时，因为噪音对人体的危害很大，同时高噪音环境干扰人分辨出有用声音信号的能力。在这种情况下，迫切需要一种可以消除噪音同时又让使用者可以清晰地听到输入的各种声音电信号的器件。《实用噪声与震动控制》(第11页)介绍了有源消噪音受话器利用声波叠加和干涉的原理对噪音进行消除，如果两波相位相反，即一波的疏部正好与另一波的密部相遇，二者在空间传播过程中则相互减弱或完全抵消，其和成振幅则为两者之差。现有各种类型的有源抗噪声耳罩及拾音器在高噪声声场中，由一个无指向的、频率相应较为平坦的传声器同时接收到语言信号和噪声信号，经过振幅的相位调节，输出到装有受话器的小腔中，受话器在耳罩的小腔中重放出语言和噪声，其中的噪声与直接进入小腔中的噪声相互抵消，而剩下的语言声则由腔中的拾音器拾取，变成相应的电信号送出去。其不足之处在于1．它们是从噪音环境的声音信号中提取出有用的声音信号，由于拾音器和耳罩不在一起，同时耳罩比较厚、体积又比较大，因此从各个方向传入耳罩之中的噪音信号到达耳罩之中的相位和时间差都和消噪音拾音器拾取的相位和时间差有很大的不同，使用简单的移相电路和延时电路不能使得从耳机集中输出的经过反相的噪音信号和进入耳罩之中的噪音信号的相位正好相反，为保证一波的疏部正好与另一波的密部相遇，要使用比较复杂的技术，造成目前价格居高不下。例如中国专利CN 85103511公开的有源抗噪声耳罩及受话器、中国专利CN 851003507公开的有源抗噪声送话器等技术方案就存在着这样的缺陷。2．由于耳罩的体积比较大，噪音拾音器放置位置和噪音进入耳罩的通路之间的距离相对比较远，而且噪音拾音器是单独孤立放置的，只能接收到达一个点的环境噪声信号，而进入耳罩内的环境噪音信号是进入一个面的噪声信号，加上声音传输的速度相对于电波传输速度慢得多，各个方向的噪音信号源发出的噪音信号到达噪音拾音器进声孔这一个点所需要的时间和到达进入耳罩的通路之间的时间相差很大，因此噪音拾音器实际接收的环境噪音信号和进入耳罩内的环境噪音信号之间差距比较大，虽然可以进行0°～360°的移相进行调整，但是往往造成顾此失彼。因为通过移相补偿虽然消减了一个方向噪声信号源发出的噪声进入耳罩内的噪声信号，但可能就减弱了另一个相反方向噪声信号源发出的噪声进入耳罩内的噪声信号的消噪音能力，所以，其消噪音能力最好的也就是25db左右。3．由于耳罩的体积比较大，因此携带和使用不方便，同时造成低频和高频声音信号传输的速度差异，使得高频声音信号和低频声音信号不能很好的兼顾。4．在目前的有源消噪音耳罩中有一些使用者的个体参量(例如人耳鼓膜的声阻抗)是无法精确给出的，因而不能在全频带同时实现最佳工作状态，造成环境噪音拾音器处的噪声信号的幅频特性、相频特性与受话器模块内的噪声信号的幅频特性、相频特性的相关性不好。5．从理论上讲，人耳与耳罩之间不可能是完全密封的，事实上耳罩的漏声情况总是很难消除的。这些原因造成信号处理电路的复杂，价格昂贵，只能在特定的特别需要的环境中使用，所以它们的普及使用受到了极大的限制。
又如中国专利CN 85103507A公开了一种有源抗噪音送话器，其耳机在小腔中重放出语音声和噪声，其中噪声和直接进入小腔中的噪声相互抵消，剩下的语音声由声腔中另外一个传声器拾取，输出相应的电信号，因为声音通过耳罩进入小腔时低频和高频声波通过的速度和衰减不相同，造成不同的频段上抵消时很难相互兼顾，因此只是在低频的频率上有较好的消噪音能力，而在其它频率上就比较差。
再如美国专利U．S．Patent Document 5，889，875和U．S．PatentDocument 5，917，923公开的技术方案中，虽然利用前后串行的两个声腔促使从各个进声孔进入的噪声信号中消除由噪声声源方向距离造成的影响，使得放置在多个进声孔中的一个进声孔前面的噪音接收拾音器拾取的噪音信号，可以和从各个进声孔中进入的噪音信号一致，但其缺陷是1．因为这个前后串行的两个声腔式的消噪音受话器是半开放的，体积比较大，进声孔距离耳根部比较远，因此仅对于同侧噪声音源的发出的噪音消噪音效果比较理想，而对于对侧噪音源发出的噪音，由于声速的影响，造成到达耳根部和到达声腔的进声孔之间有一个比较大的时间差，这样从耳根部漏入耳内的环境噪音中同侧噪声音源发出的噪音和对侧噪音源发出的噪音在进行移相时就很难两者兼顾，必然对其中一侧的噪声音源所发出的噪音消噪音效果不理想。2．从外进声孔进入的环境噪音只能经由内进声孔到达扬声器的振膜的背面，而不是到达扬声器振膜前面的耳道部分，同时它对通过的频率具有选择性，因此它是一种半开放式的声音进入通道，对于由有源消噪音受话器边缘和皮肤之间漏入的环境噪声不能很好地抵消。3．由于体积比较大，最多只能用于头戴式受话器，而不能用于耳塞机式、耳内式、耳道式、深耳道式等等小型消噪音受话器。
本实用新型的目的在于结合本发明人之前完成的多个抗噪音拾音器发明中的抗噪音拾音器，通过进一步深入研究，提供一种价格相对低廉、消噪音声性能更高、同时还可以方便携带及普及使用的开放式有源消噪音受话器，以克服现有技术所存在的不足。
本实用新型的任务是通过下述方式完成的一种开放式有源消噪音受话器，在受话器模块内固定有受话器，关键是，受话器模块上还具有噪音收集模块，该噪音收集模块内固定有噪音拾音器。
上述受话器模块和噪音收集模块可以共用同一外壳，该外壳的主体部分最好为一个筒状体，在其内部可以设置有隔断层，该隔断层将筒状体分隔为受话器模块和噪音收集模块。也就是说，噪音拾音器与受话器固定在筒状体内，在噪音拾音器与受话器之间设置有隔断层，该隔断层将筒状体分隔为受话器模块和噪音收集模块。
在上述筒状体固定有受话器的一端，最好同时装配一层网罩，以便起到对受话器的保护作用。
同样道理，在上述筒状体固定有噪音拾音器的一端，最好也装配一个前盖，以便起到对噪音拾音器的保护作用。在筒状体的一端装配有前盖的情况下，应该在筒状体对应于噪音收集模块所在位置的侧壁上，开设噪音收集腔入口。
上述噪音拾音器可以包括环境噪音拾音器和抗噪音拾音器，根据实际需要环境噪音拾音器和抗噪音拾音器既可以分别单独使用，也可以一起使用。在设置有多个噪音拾音器(包括噪音拾音器和抗噪音拾音器)的场合，其相邻的两个拾音器之间最好也分别设置拾音器隔断层，使筒状体分隔为若干噪音收集腔，此时在筒状体对应于各噪音收集腔所在位置的侧壁上，可以分别开设噪音收集腔入口。
上述噪音收集腔内可以同时布置一对噪音拾音器。
本实用新型提供的开放式有源消噪音受话器还可以包括电路器件，利用这些增设的电路器件与外部电路通讯或提高其衰减噪音的能力。
上述电路器件可以为印刷电路板、工作电路、红外线接收发送器、音量调节器以及电池的任意一种电路或者任意几种电路的组合，印刷电路板上布置有工作电路、红外线接收发送器，工作电路通过引出线与外部电路通讯，而红外线接收发送器则通过天线与外部电路通讯，音量调节器连接于工作电路中，用于控制本开放式有源消噪音受话器的音量，工作电路及红外线接收发送器可以由电池提供工作电源。
上述噪音拾音器(包括环境噪音拾音器、抗噪音拾音器、反馈拾音器等)可以使用各种现有类型的抗噪音拾音器或者非抗噪音拾音器，以及各种拾音器的部件，可以进行对照互换使用。
这些拾音器包括电磁变换型声敏传感器、静电变换型声敏传感器、电阻变换型声敏传感器、光电变换型声敏传感器等等几大类。其中1．电磁变换型声敏传感器包括动电型声敏传感器、电磁型声敏传感器、磁致伸缩声敏传感器等等，2．静电变换型声敏传感器包括静电型声敏传感器、压电型声敏传感器、电致伸缩型声敏传感器等等，3．电阻变换型声敏传感器包括接触阻抗型声敏传感器、阻抗变换型声敏传感器等等，4．光电变换型声敏传感器包括相位变化型声敏传感器、光量变化型声敏传感器等等多个中间类型。而动电型声敏传感器包括动圈式麦克风、扁型麦克风、动圈式拾音器等等，电磁型声敏传感器包括电磁型麦克风、电磁型拾音器等等，磁致伸缩声敏传感器包括磁致伸缩麦克风、磁致伸缩拾音器等等，静电变换声敏传感器包括电容式拾音器、驻极体拾音器、静电拾音器等等，压电型声敏传感器包括压电陶瓷、罗息盐、石英、压电高分子等等材料制成的压电拾音器，电致伸缩声敏传感器包括电致伸缩拾音器、压电双芯片型拾音器等等。接触阻抗型声敏传感器包括电话用碳粒送话器等等，阻抗变换声敏传感器包括电阻丝应变型拾音器、半导体拾音器、半导体应变变换拾音器等等，相位变化型声敏传感器包括干涉型声敏传感器、DAD再生用传感器等等，光量变化型声敏传感器包括光量变化型声敏传感器等等的拾音器，当然根据所使用的材料不同还可以继续分成各个仔细分类的拾音器以及各种拾音器部件等等。进行对照互换使用。
同样，上述受话器可以直接采用现有的各种类型的扬声器，以及各种扬声器的部件，可以进行对照互换使用。
这些扬声器包括电磁变换型扬声器、静电变换型扬声器、电阻变换型扬声器、光电变换型扬声器等等几大类。其中1．电磁变换型扬声器包括动电型扬声器、电磁型扬声器、磁致伸缩扬声器等等，2．静电变换型扬声器包括静电型扬声器、压电型扬声器、电致伸缩型扬声器等等，3．电阻变换型扬声器包括接触阻抗型扬声器、阻抗变换型扬声器等等，4．光电变换型扬声器包括相位变化型扬声器、光量变化型扬声器等等多个中间类型。而动电型扬声器包括动圈式扬声器、扁型扬声器、动圈式扬声器等等，电磁型扬声器包括电磁型扬声器、电磁型扬声器等等，磁致伸缩扬声器包括磁致伸缩扬声器、磁致伸缩扬声器等等，静电变换扬声器包括电容式扬声器、驻极体扬声器、静电扬声器等等，压电型扬声器包括压电陶瓷、罗息盐、石英、压电高分子等等材料制成的压电扬声器，电致伸缩扬声器包括电致伸缩扬声器、压电双芯片型扬声器等等。接触阻抗型扬声器包括电话用碳粒送话器等等，阻抗变换扬声器包括电阻丝应变型扬声器、半导体扬声器、半导体应变变换扬声器等等，相位变化型扬声器包括干涉型扬声器、DAD再生扬声器等等，光量变化型扬声器包括光量变化型扬声器等等的扬声器，当然根据所使用的材料不同还可以继续分成各个仔细分类的扬声器以及各种扬声器部件等等。进行对照互换使用。
上述抗噪音拾音器的结构，工作原理和工作电路可以直接采用本发明人的PCT专利申请CT／CN99／00097、专利号98207092．6以及专利申请99217256．X、专利申请00204563．X的抗噪音拾音器中所公开的电路。最好是在共模抑制电路的基础上再加上振幅补偿电路、移相电路、延时电路以及频率补偿电路中的任意一种电路或者任意几种电路的组合。
最好再增设反馈拾音器，该反馈拾音器可以设置在网罩的内侧面上，也可以在其它使其位于受话器前方(具体讲是在受话器振膜的前方)的位置，同时还可以在反馈拾音器的外部包覆一层隔音固定防震垫。在这种情况下同时利用和受话器放置在一起的该反馈拾音器，接收经过抵消后的反馈声声音信号，利用反馈调节的原理，可以调节噪音信号的相位，也可以调节受话器输出的音量，使其与进入外耳道中的外界噪音抵消得更加干净，这个反馈拾音器同时可以用于有源抗噪音送话器，拾取经过噪声相互抵消剩下的语音声，输出相应的电信号。
上述筒状体对应于受话器模块所在位置的侧壁上，最好开设若干开放式声波进入通道的噪音进入凹槽或者噪音进入管，当本开放式有源消噪音受话器放置于使用者耳中的时候，其噪音进入凹槽和耳内的皮肤之间形成了一个开放式的环境噪声进入通道，或称其为“开放式声波进入通道”，外界的环境噪音由该开放式声波进入通道到达受话器振膜前面的耳道部位，同时它对通过的频率无选择性，因此它是一种全开放式的声音进入通道，使得环境噪声能得到很好消减。
因为采用了“开放式声波进入通道”，所以噪音收集模块中的环境噪音拾音器能接收到受话器发出的声波，造成反馈，引起反馈噪音。利用上述抗噪音拾音器接收受话器输出的声波信号，将其和环境噪音拾音器接收的外界环境噪音信号通过共模抑制电路，去除环境噪音拾音器接收的受话器输出的反馈声波信号，从而来消除由于采用“开放式声波进入通道”造成的由声波反馈所引起的反馈噪音。
利用有线、无线或红外线等等各种信号传输的方法输入的电信号，
利用有线、无线或红外线等等各种信号传输的方法输入的电信号，经过电路处理后叠加到经过移相电路后的环境噪声电信号中，从受话器输出。在受话器采用有源消噪音受话器或高抗噪音拾音器的情况下，消噪音能力可望进一步提高，使得使用者既免受了环境噪音的干扰，又可以清楚地听到输入的信号，同时声音信号处理电路极为简单，造价大幅度下降，有利于在各种环境噪音比较高的地方推广使用。
为了达到噪音拾音器所接收的环境噪声信号和进入外耳道中的环境噪声信号大致相似的条件，噪音收集模块部分和受话器模块两个部分之间有开放式声波进入通道，以及在“开放式声波进入通道”开口附近有噪音收集腔声波进入口，在噪音收集腔中放置噪音接收拾音器，因为噪音收集腔开口处在“开放式声波进入通道”开口附近，因此进入噪音收集腔入口的声音信号和进入“开放式声波进入通道”开口的声音信号大致相同，因此移相电路，延时电路的调整就简单很多，不需要时时调较。
本实用新型提供的开放式有源消噪音受话器，它还包含有半透声隔膜，并保证其位于受话器前方，在扬声器振膜前面与半透声隔膜之间形成声波消噪音腔。
上述外壳最好为耳塞式、耳内式等各种类型的耳塞机的外壳，由于其体积较小，所以便于携带、使用更加方便、更符合人们的使用习惯。
为了起到防止耳塞机脱落的作用，可以在外壳上加装一个阻尼垫圈，该阻尼垫圈最好采用对外界环境噪音透过性比较好的弹性材料(例如海绵、弹性橡胶等)制成。
综上所述，本实用新型为了保证噪音拾音器拾取的声音和传入受话器内的到达耳朵内的噪音具有相同的时间差和相移，采用了在受话器的外面和噪音进入耳朵内的路径相似和大小相似的拾音器外壳、使用了模拟和数字电路。可以通过1、改变拾音器朝向；也可以2、进行0°～360°移相；也可以3、数字或者模拟延时；也可以4、利用受话器内的反馈拾音器通过数字电路或者比较器电路不断调节移相电路或者放大电路。以上所述的几项技术措施可以合理配合使用，以进一步提高消除噪音的效果。
本实用新型可以通过如下方案解决消除环境噪音和由于利用“开放式声波进入通道”造成的声波反馈产生的自激噪音1．增加盖板、声音收集腔，使得拾音器接收的和进入外耳道的声波大致相同。
2．移相电路模拟移相电路，数字移相电路。
3．滤波电路分段滤波、分段移相、分段滤波、分段延迟。
4．延时电路模拟电路、CCD电路、数字电路、DSP电路。
5．内部拾音器反馈电路，调节音量，通过数字频谱分析，找出自激频率，调节滤波器频带，滤出此频段的声波，调节移相、延迟、音量。
6．声音收集腔的声学特性大致和外耳道的声学特性相似，其内表面的声波传输特性和从戴上耳机后，进入外耳道开始到到达鼓膜这个阶段的声学传输特性大致相似的材料。
7．使用消反馈声电路或者消反馈声程序消除因为反馈声造成的自激。
8．耳塞前端加入半透声隔膜，使得声音中和腔的大小固定，因此可以减少一些参量(例如人耳鼓膜的声阻抗)无法精确给出的难题，达到了可以较好消减环境噪音的目的。
9．开放式有源消噪音受话器的形状可以适应耳道的具体形状，不一定要如图中的所绘示意图的形状。
10．利用消噪音拾音器，来消除由于利用“开放式声波进入通道”造成的当有源消噪音受话器接收输入信号发出的有用声音信号时因为声波负反馈产生的自激噪音。
下面，结合实施例所示附图，对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型提供的开放式有源消噪音受话器与抗噪音拾音器相互配合的具体应用例的剖面结构示意图；图2是本实用新型第1实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图2A、图2B是分别沿图2所示的A-A线、B-B线的剖面图；图3是本实用新型第2实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图3A、图3B是分别沿图3所示的A-A线、B-B线的剖面图；图4是本实用新型第3实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图4A、图4B是分别沿图4所示的A-A线、B-B线的剖面图；图5是本实用新型第4实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图5A～图5C是分别沿图5所示的A-A线、B-B线、C-C线的剖面图；图6是本实用新型第5实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图6A、图6B是分别沿图6所示的A-A线、B-B线的剖面图；图7是本实用新型第6实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图7A～图7C是分别沿图7所示的A-A线、B-B线、C-C线的剖面图；图8是本实用新型第7实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图8A～图8C是分别沿图8所示的A-A线、B-B线、C-C线的剖面图9是本实用新型第8实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图9A～图9C是分别沿图9所示的A-A线、B-B线、C-C线的剖面图；图10是本实用新型第9实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图10A～图10C是分别沿图10所示的A-A线、B-B线、C-C线的剖面图；图11是本实用新型第10实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图11A～图11C是分别沿图11所示的A-A线、B-B线、C-C线的剖面图；图12是本实用新型第11实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图12A～图12C是分别沿图12所示的A-A线、B-B线、C-C线的剖面图；图13是本实用新型第12实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图13A、图13B是分别沿图13所示的A-A线、B-B线的剖面图；图14是本实用新型第13实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图14A、图14B是分别沿图14所示的A-A线、B-B线的剖面图；图15是本实用新型第14实施例的开放式有源消噪音受话器的剖面结构示意图，而图15A是沿图15所示的A-A线线的剖面图；图16～图19分别示出了本实用新型的开放式有源消噪音受话器的电路部分框图；图20a为一种由减法器电路构成的共模抑制电路原理图；图20b为一种由加法器电路构成的共模抑制电路原理图；图20c为一种由移相电路和加法器电路构成的共模抑制电路原理图；图20d为一种由模／数转换电路构成的共模抑制电路和定位接收系统电路原理图；图21a和图21b分别为一种数字数据采集共模抑制和定位接收系统电路框图；图22a和图22b分别为一种数字抗噪音计算机流程图。
参照图1，抗噪音拾音器30安装于话筒支架31的前端，话筒支架31的另一端连接耳朵挂架34的一端，耳朵挂架34的同一端还连接开放式有源消噪音受话器32，图中33为引出线。图中的抗噪音拾音器30采用了本发明人的PCT专利申请CT／CN99／00097，专利号98207092．6以及专利申请99217256．X、专利申请00204563．X等技术方案所提供的抗噪音拾音器，而耳朵挂架34采用了耳戴式耳朵挂架。
参照图2，结合图2A和图2B可见，在筒体1的两端分别固定有前盖2和网罩3，环境噪音拾音器6和扬声器9固定在筒体1的内部，并且扬声器9位于网罩3和环境噪音拾音器6之间，在环境噪音拾音器6与扬声器9之间，设置有一层隔断层4，该隔断层4将筒体1分割成消噪音受话器模块和环境噪音收集模块，在筒体1对应于环境噪音收集腔10所在位置的侧壁上开设有环境噪音收集腔入口11，在前盖2的内侧面上，固定有印刷电路板12，该印刷电路板12上布置有工作电路13和红外线接收发送器14，工作电路13通过引出线16与外部电路通讯，而红外线接收发送器14则通过天线15与外部电路通讯，音量调节器17连接于工作电路13中，用于控制本开放式有源消噪音受话器的音量，工作电路13及红外线接收发送器14由电池18提供工作电源，在网罩3的内侧面上，固定有反馈拾音器8，该反馈拾音器8处于扬声器振膜9a的前方，其外部包覆有拾音器防震垫20a，而在隔断层4与环境噪音拾音器6之间设置有隔音固定防震垫20。从图2中还可以看出，筒体1、前盖2和网罩3的外部具有一个由海绵材料制成的阻尼垫圈19。
由图3，结合图3A和图3B可见，其与图2的不同之处在于由于环境噪音拾音器6和扬声器9之间有开放式的声波通道，所以在环境噪音收集腔10a、10b中放置了抗噪音拾音器7a、7b，各环境噪音收集腔10、10a、10b由拾音器隔断层5分隔。通过共模抑制电路13，去除环境噪音拾音器6接收的扬声器9输出的声波信号所反馈的声波电信号，来消除由于利用“开放式声波进入通道”造成的因为声波负反馈引起的反馈噪音。抗噪音拾音器7a、7b拾取的声音电信号通过共模抑制电路13去除环境噪声信号，提取出差模信号(扬声器9发出的反馈声音)，可以再将这个差模信号(反馈声电信号)进行频率补偿，补偿因为抗噪音拾音器在高低频率上抗噪音效果不同造成的影响，也可以进行时间延迟，延迟一个特定的时间，达到可以和环境噪音拾音器6拾取的声音电信号同步(因为抗噪音拾音器7a、7b更接近扬声器9，因此扬声器9发出的声音先到达抗噪音拾音器7a、7b，后到达环境噪音拾音器6，两者之间相差一个特定的时间)，然后将经过延时的差模信号和环境噪音拾音器6拾取的信号进行共模抑制，去除反馈声电信号，保留环境噪声电信号。环境噪音拾音器6设置在环境噪音收集腔10中，抗噪音拾音器7a、7b通过共模抑制电路13去除环境噪音信号，提取出的差模信号也可以直接和环境噪音拾音器6拾取的信号进行共模抑制。
在本实用新型的消噪音受话器的各种实施例中，根据设计要求抗噪音拾音器可以互换使用本发明人的PCT专利申请CT／CN99／00097，专利号98207092．6以及后来的专利申请99217256．X、00100775．0、00204563．X等等专利申请设计的多种类型的抗噪音拾音器，也可以不使用抗噪音拾音器而只使用环境噪音拾音器6。
抗噪音拾音器7、7a可以采用采用和环境噪音拾音器6相同的普通非抗噪音拾音器，抗噪音拾音器互相之间以及和环境噪音拾音器之间可以朝相同一方向放置，也可以朝向相反方向放置，也可以朝向相对的方向放置等等放置方向。
由图4，结合图4A和图4B可见，图4与图3的不同处在于在环境噪音收集腔10中放置了抗噪音拾音器7a，而在环境噪音收集腔10a中放置了抗噪音拾音器7b和环境噪音拾音器6，这样减少了一个环境噪音收集腔。
由图5，结合图5A、图5B和图5C可见，图5与图3的不同处在于在环境噪音收集腔10a中放置了抗噪音拾音器7，这是利用本发明人以前的几项发明所涉及的抗噪音拾音器。抗噪音拾音器7和环境噪音拾音器6接收接收外界环境噪音和扬声器9输出的声波信号的电信号，两者通过共模抑制电路，去除环境噪音拾音器6接收的扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，来消除由于利用“开放式声波进入通道”造成的因为声波负反馈引起的反馈噪音。抗噪音拾音器7可以采用和环境噪音拾音器6相同的普通拾音器，将环境噪音拾音器6和抗噪音拾音器7中的一个拾音器拾取的声音电信号，经过放大后分成两路电信号，其中的一路电信号和另一个拾音器拾取的声音电信号通过共模抑制电路13取出差模信号(扬声器9发出的声音的反馈声)，再将这个差模信号(反馈声反馈信号)和另一路声音电信号进行共模抑制，去除反馈声反馈信号，保留环境噪声信号。环境噪音收集腔10a和环境噪音收集腔10的形状大致相同。
噪声进入通道21可以是开放式的、也可以是半开放式的，可以是一个、也可以是多个。可以是噪音进入凹槽也可以是噪音进入管，也可以不使用噪声进入通道21而直接利用筒体1的边缘和耳部皮肤之间的间隙形成的开放式噪声进入通道。壳体1上所开设的噪声进入通道21可以有效防止本开放式有源消噪音受话器放置于耳内时因为塞得过紧而使得环境噪声声波进入耳内时发生变化，以便很好地消除环境噪音。
靠近间隔4部位有环境噪音收集腔10的环境噪音收集腔入口11，环境噪音收集腔入口11可以大致开在向壳体1内凹进的噪声进入通道21向环境噪音收集腔入口11的延伸部分，也可以开在其它位置。
由图6，结合图6A、图6B和图6C可见，图6与图3的不同处在于噪音收集模块部分的筒体1中增加了放置于环境噪音收集腔10、10a中的抗噪音拾音器7，以此来消除由于利用“开放式声波进入通道”造成的因为声波负反馈引起的反馈噪音。抗噪音拾音器7直接拾取扬声器9发出的反馈声音，将这个反馈声电信号和环境噪音拾音器6拾取的声音信号进行共模抑制，去除反馈声电信号，保留环境噪声电信号。
同理，噪声进入通道21是为了防止当本开放式有源消噪音受话放置于耳内时因为塞得过紧使得环境噪声声波难以进入耳内而开设的。
抗噪音拾音器7可以采用利用本发明人的几项抗噪音拾音器的发明所涉及的各种单个消噪音拾音器中的一种，也可以采用其它各种抗噪音拾音器。
参照图7，结合图7A、图7B和图7C，网罩3的前方，即扬声器9前面增加了隔膜支架22，该隔膜支架22的前端有一半透声隔膜23，这样扬声器振膜9a前面与透声隔膜23、隔膜支架22及外耳道的皮肤之间形成一个声波消噪音腔，使得声波消噪音腔的大小固定，减少耳膜声阻抗对消除噪声的影响，有效消除环境噪音，并且可以减少声波负反馈，同时它又可以让输入的有用的声音信号透过，使得有用的声音信号可以到达鼓膜被使用者听到。另外，在隔膜支架22的前面还有支架22b，并将反馈拾音器8和拾音器防震垫20a移到支架22b的内侧面。可见由支架上的隔音固定防震垫20固定的反馈拾音器8放置于半透声隔膜23后方，接收经过抵消后的声音信号，调节噪音信号的相位以及受话器输出的音量，使得和进入外耳道中的外界噪音抵消得更加干净。
由图8，结合图8A、图8B和图8C可见，在图5的基础上增加了图7中的隔膜支架22前端的半透声隔膜23，以及放置于半透声隔膜23后方的由隔音固定防震垫20固定的反馈拾音器8。抗噪音拾音器7、环境噪音拾音器6都背向扬声器9。
由图9，结合图9A、图9B和图9C可见，在图6的基础上增加了图7中的隔膜支架22前端的半透声隔膜23，以及放置于半透声隔膜23后方的由隔音固定防震垫20固定的反馈拾音器8。抗噪音拾音器7、环境噪音拾音器6一个面向扬声器9一个背向扬声器9。
由图10，结合图10A、图10B和图10C可见，在图5和图7的基础上将扬声器9移到了隔膜支架22a的位置。隔膜支架22a可以由有孔的支架构成，也可以由没有孔的支架构成。
由图11，结合图11A、图11B和图11C可见，在图8和图10的基础上将扬声器9移到了隔膜支架22位置。
由图12，结合图12A、图12B和图12C可见，在图8和图10的基础上将扬声器9移到了隔膜支架22位置，并且它的筒状体1与图11也稍有区别。
图13(结合图13A和图13B)的特点在于是将环境噪音拾音器6、扬声器9、环境噪音收集腔10、环境噪音收集腔入口11都移到隔膜支架22同一方向的部位，使得它可以用于耳道式的消噪音受话器。
图14(结合图14A和图14B)的特点在于是将筒状体1和前盖2的外径减小，使得它可以用于深耳道式的消噪音受话器。
图15(结合图15A和图15B)的特点在于是将一面敞开的完全开放的噪声进入凹槽变化为管状的噪声进入通道21，并且增加了耳垫支架35和耳垫36，耳垫支架35一端和筒体1相连接，另一端和耳垫36相连接，使之成为耳戴式消噪音受话器或耳罩式消噪音受话器。
从对图2～图15的说明可以明确看出，本开放式有源消噪音受话器从整体上看，由被隔断层4隔开的、并且相互结合成一体的噪音收集模块部分和受话器模块组成。
其中受话器模块由被隔断层4隔开的筒状体1下部的受话器模块9b、放置于受话器模块9b内的扬声器9、网罩3和在反馈拾音器8外面的隔音固定防震垫20a组成。当本开放式有源消噪音受话器放置于耳中的时候，在筒状体1后部的噪声进入通道21与耳内的皮肤之间形成了一个开放式的环境噪声进入通道。
而噪音收集模块部分由筒体1靠近隔断层4部位的环境噪音收集腔10、环境噪音收集腔入口11以及放置于环境噪音收集腔10内的噪音收集拾音器6组成。环境噪音收集腔入口11大致开设在开放式的噪声进入通道21的附近。环境噪音拾音器6拾取的环境噪音与进入耳内的环境噪声信号的声学特性大致相似。根据环境噪音拾音器6是朝向还是背向扬声器9放置，它所接受的噪音信号和进入耳内的噪音信号的相位相同还是相反或者相差一定角度，可以根据设计要求利用印刷电路板12上的工作电路13中的移相电路进行0°～360°相移，也可以同时通过移相电路和延时电路进行移相加延时，使得通过扬声器9输出的经过处理的环境噪声信号和通过开放的环境噪声进入通道进入耳内的环境噪声信号在到达耳内同一位置时相位相差180°，以达到消除外界环境噪音的目的。
通过红外线接收发送器14、天线15、引出线16等输入的各种有用电信号通过电路13叠加到由扬声器9输出并经过处理的环境噪声信号中，使得听到的是消除了环境噪音的有用声音信号。
环境噪音收集腔10中的隔音固定防震垫20可以消减外壳震动造成的影响。
参照图16，环境噪音拾音器6接收外界环境噪音，振幅补偿器24进行振幅补偿，移相器25进行0°～360°移相，在环境噪音拾音器6经过振幅补偿器24进行振幅补偿、输出电路27进行信号功率补偿输出给扬声器9通过扬声器9振膜9a振动输出与到达振膜9a位置的外界进入的环境噪音声波信号相位相差180°的声波信号。原理就是如果两波相位相反一波的疏部正好与另一波的密部相遇，二者在空间传播过程中则相互减弱或完全抵消，其和成振幅则为两者之差。这个移相器25根据设计要求可以采用反相器电路，也可以采用移相器电路25加上延时电路26。外边输入的电信号经过电子信号输入电路28的处理迭加到经过移相的环境噪音声电信号上，由输出电路27进行功率补偿输出给扬声器9输出。当环境噪音拾音器6输出的环境噪音电信号不是在与到达扬声器声音输出振膜9a位置的外界进入的环境噪音第1拾音器成0度或者180度的位置时，在延时时间一定的条件下，可以通过通过调节相位调节电路进行调节输入语音信号的相位差，使之正好相差为0度或者180度，或者。当相位差为0度时共模抑制电路可以采用减法器电路(差分放大电路)，当相位差为180度时共模抑制电路可以采用加法器电路。
可以根据设计要求决定是否使用移相电路、延时电路以及移相的度数、延时的时间，是否两种电路都使用还是致使用其中一种电路。
各种种类各种类型的模拟信号移相电路、延时电路，或者各种适合的数字信号移相电路、延时电路，可以采用各种合适的模拟移相电路，由有源滤波器或者无源滤波器的或者无源滤波器和有源滤波器的混合滤波器的形成的延时电路，或者各种合适的斗链式延迟(BBD)或者电荷藕荷器件(CCD)，和单独的数字信号延时电路等等各种类型的模拟和数字移相电路、延时电路。共模信号抑制电路可以采用1、电话机电路中常用的利用平衡电桥电路使两路信号进行相互抵消；2、使两路信号相位相差180度然后利用加法器电路进行相位抵消；3、利用减法器电路将同相位的两路信号互相相减如用差动放大器电路等。
图16～图19的各个电路可以由模拟电路组成，也可以由数字电路组成，也可以由模拟电路和数字电路混合组成。
数字移相、延时和数字共模信号抑制电路，可以由中央处理器CPU和外围电路组成，或由数字处理器(DSP)和外围电路组成，和运行相应的程序。同样数字信号处理电路，例如也可以由中央处理器和外围电路组成，或由数字处理器和外围电路组成，还可以由能进行这种移相、数字延迟和数字共模抑制过程的其它各种数字电路组成。
参照图17和图16比较可见，其不同处在于当利用本发明人的PCT专利申请CT／CN99／00097，专利号98207092．6以及后来的99217256．X、专利申请00204563．X抗噪音拾音器的原理和电路，采用两个抗噪音拾音器7、7a通过共模抑制电路提取出接收的扬声器9输出的声波信号的电信号。可以使用延迟电路延迟靠近受话器的抗噪音拾音器拾取的声音电信号一定的时间，然后再和另一个抗噪音拾音器拾取的声音电信号进行共模抑制，减低因为一般抗噪音拾音器的低频特性和高频特性不一致的问题。也可以根据设计要求先进行频率补偿，再和环境噪音拾音器6接收外界环境噪音电信号进行共模抑制，振幅补偿器24进行振幅补偿后的电信号，两个电信号中的可以是一个、也可以是两个可以通过延时电路37补偿因为位置差距造成的时间不一致，也可以不使用延时电路，再将两个电信号通过共模抑制电路，去除环境噪音拾音器6接收的扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，用来消除因为扬声器9输出的声波反馈造成的反馈自激。
参照图18和图17比较可见，其不同处在于是当利用环境噪音拾音器6作为环境噪音拾音器和抗噪音拾音器共用拾音器时，将环境噪音拾音器6接收的声音信号经过振幅补偿器24进行振幅补偿后的电信号分成两路，一路和抗噪音拾音器7拾取的声音信号，经过振幅补偿器24进行振幅补偿后的电信号通过共模抑制电路提取出拾取扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，另一路再和共模抑制电路输出的反馈的声波电信号通过共模抑制电路，去除环境噪音拾音器6接收的扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，来消除由于利用“开放式声波进入通道”造成的因为声波负反馈引起的反馈噪音。
参照图19和图18比较可见，其不同处在于是当直接利用本发明人的PCT专利申请CT／CN99／00097，专利号98207092．6以及后来的99217256．X、专利申请00204563．X中的单个抗噪音拾音器7的拾取扬声器9输出的声波信号的声波信号，振幅补偿器24进行振幅补偿，环境噪音拾音器6接收外界环境噪音输出的声波电信号，振幅补偿器24进行振幅补偿，两个进行振幅补偿后的电信号中的可以是一个、也可以是两个可以通过延时电路37补偿因为位置差距造成的时间不一致，也可以不使用延时电路，再将两个电信号通过共模抑制电路，去除环境噪音拾音器6接收的扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，来消除由于利用“开放式声波进入通道”造成的因为声波负反馈引起的反馈噪音。
有关图20a、图20b、图20c和图20d，图21a和图21b的详细说明在本发明人的99123736．6专利申请文件中已经作了充分公开，在此不再赘述。
图22a是说明本实用新型的拾音器中使用的一种数字共模抑制计算机流程图。
下面，参照图22a说明本实用新型的拾音器可以进行数字共模抑制的原理。
当利用环境噪音拾音器6作为环境噪音拾音器和抗噪音拾音器共用拾音器时，将环境噪音拾音器6接收的声音信号和抗噪音拾音器7拾取的声音信号经过A／D转换后，环境噪音拾音器6接收的声音信号和抗噪音拾音器7拾取的声音信号，通过共模抑制提取出拾取扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，因为抗噪音拾音器的低频特性和高频特性不一致，因此可以根据设计要求先运行频率补偿程序，环境噪音拾音器6接收的声音信号再和共模抑制后得到的反馈的声波电信号进行共模抑制，去除环境噪音拾音器6接收的扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，来消除由于利用“开放式声波进入通道”造成的因为声波负反馈引起的反馈噪音，得到比较干净的环境噪音信号，将此信号进行移相、延时等进一步处理，根据反馈拾音器拾取的经过抵消后的环境噪音信号大小，进行调节要从D／A输出的和环境噪音信号相差180度的用来抵消进入耳内的环境噪音的输出信号的大小，然后从D／A输出。
如果如图2实施例所示的，只使用环境噪音拾音器6而不使用抗噪音拾音器7时，可以不运行共模抑制程序。
图22b是说明本实用新型的拾音器中使用的一种数字共模抑制计算机流程图。
下面，参照图22b说明本实用新型的拾音器可以进行数字共模抑制的原理。
当利用多个抗噪音拾音器7a、7b时，将抗噪音拾音器7a、7b拾取的声音信号经过A／D转换后，通过共模抑制提取出拾取扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，环境噪音拾音器6接收的声音信号再和抗噪音拾音器的反馈的声波电信号进行共模抑制，去除环境噪音拾音器6接收的扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，来消除由于利用“开放式声波进入通道”造成的因为声波负反馈引起的反馈噪音，得到比较干净的环境噪音信号，将此信号进行移相、延时等进一步处理，根据反馈拾音器拾取的经过抵消后的环境噪音信号大小，进行调节要从D／A输出的和环境噪音信号相差180度的用来抵消进入耳内的环境噪音的输出信号的大小，然后从D／A输出。可以使用延迟程序延迟靠近受话器的抗噪音拾音器拾取的声音电信号一定的时间，然后再和另一个抗噪音拾音器拾取的声音电信号进行共模抑制，减低因为一般抗噪音拾音器的低频特性和高频特性不一致的问题。也可以根据设计要求先进行频率补偿，再和环境噪音拾音器6接收外界环境噪音电信号进行共模抑制，振幅补偿器24进行振幅补偿后的电信号，两个电信号中的可以是一个、也可以是两个可以通过延时程序补偿因为位置差距造成的时间不一致，也可以不使用延时程序，再将两个电信号进行共模抑制，去除环境噪音拾音器6接收的扬声器9输出的声波信号的反馈的声波电信号，用来消除因为扬声器9输出的声波反馈造成的反馈自激。
由于篇幅所限，不可能将本实用新型的各个最佳实施例中的各个部件相互组合成新的各种实施方案一一列出，因此各种重新组合形成的新的实施方案也应该包括在本实用新型的公开范围之中。
本实用新型的开放式有源消噪音受话器的各个实施例只是原理图，具体的外壳的形状、内部结构和各个部件的安放位置、具体使用其中的那些零件以及这些零件的增加、舍去，可以根据用于各种不同的应用目的进行改变，如用于耳罩式、耳戴式耳机以及耳塞式、耳内式、耳道式、深耳道式等各种类型的耳塞机的不同用途，根据设计要求而加以具体改变。
上面，已经参照各附图，详细描述了本实用新型的最佳实施例，但是，不应认为本实用新型仅仅限于上述的各个实施例。本领域的技术人员，通过上述各实施例的启迪，不难对本实用新型的开放式有源消噪音受话器作出各种改进、改变或替换，因此，这些改进、改变或替换，不应认为已脱离了本实用新型的构思，或权利要求书所限定的范围。
权利要求1.一种开放式有源消噪音受话器，在受话器模块内固定有受话器，其特征是在受话器模块上还具有噪音收集模块，在噪音收集模块内固定有噪音拾音器。
2.根据权利要求1所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是上述受话器模块和噪音收集模块共用同一外壳，该外壳的主体部分为一个筒状体，在其内部设置有隔断层，该隔断层将筒状体分隔为受话器模块和噪音收集模块。
3.根据权利要求1或2所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是在上述噪音收集模块内固定有环境噪音拾音器。
4.根据权利要求1或2所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是在上述筒状体固定有噪音拾音器的一端，装配有一个前盖，并且在上述筒状体对应于噪音收集腔所在位置的侧壁上，开设噪音收集腔入口。
5.根据权利要求1或2所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是上述噪音拾音器设置有多个(包括噪音拾音器和抗噪音拾音器)，其相邻的两个噪音拾音器之间分别设置有拾音器隔断层，使筒状体分隔为若干噪音收集腔，并且在筒状体对应于各噪音收集腔所在位置的侧壁上，分别开设有噪音收集腔入口。
6.根据权利要求5所述的开放式有源消噪音受话器，在同一个噪音收集腔内布置一对噪音拾音器。
7.根据权利要求1所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是它包含有电路器件。
8.根据权利要求7所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是上述电路器件为印刷电路板、工作电路、红外线接收发送器、音量调节器以及电池中的任意一种电路或者任意几种电路的组合，印刷电路板上布置有工作电路、红外线接收发送器，工作电路通过引出线与外部电路通讯，而红外线接收发送器则通过天线与外部电路通讯，音量调节器连接于工作电路中，用于控制本开放式有源消噪音受话器的音量，工作电路、红外线接收发送器由电池提供工作电源。
9.根据权利要求8所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是上述工作电路包括共模抑制电路加上振幅补偿电路、移相电路、延时电路以及频率补偿电路中的任意一种电路或者任意几种电路的组合。
10.根据权利要求1、2、6、7、8或9所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是在上述筒状体固定有受话器的一端，同时装配有一层网罩。
11.根据权利要求10所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是它还包含有反馈拾音器，并保证其位于受话器前方。
12.根据权利要求11所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是上述筒状体对应于受话器模块所在位置的侧壁上，开设有若干开放式声波进入通道的噪音进入凹槽或者噪音进入管。
13.根据权利要求1、2、6、7、8、9、11或12所述的开放式有源消噪音受话器，其特征是它还包含有半透声隔膜，并保证其位于受话器前方，在扬声器振膜前面与半透声隔膜之间形成声波消噪音腔。
专利摘要本实用新型公开了一种开放式有源消噪音受话器,噪音拾音器与受话器固定在筒状体内,在噪音拾音器与受话器之间设置有隔断层,该隔断层将筒状体分隔为受话器模块和噪音收集模块,筒状体的一端装配有一层网罩,而其另一端则装配有前盖,上述前盖的内侧面上增设有电路器件。由于其独特的结构加上相应的电路器件,使本实用新型具有较强的衰减环境噪音的能力和良好的除噪音效果。
文档编号H04R19/00GK2429985SQ0023561
公开日2001年5月9日 申请日期2000年6月9日 优先权日2000年6月9日
发明者程滋颐 申请人:程滋颐