一种骨传导发箍的制作方法

一种骨传导发箍的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种骨传导发箍，包括：柔性可延展的马蹄铁形发箍本体、吸音棉层、布艺包裹层、装饰层、至少2个骨传导振子、至少2个防漏音缓冲器、至少2个海绵套、至少1个空气传导麦克风、至少1个骨传导麦克风、电路主板、可充电电池和1个一分多音频功分器；一分多音频功分器连接发箍本体的外侧的电路主板和内侧的骨传导振子，通过一分多音频功分器将骨传导振子与电路主板上的骨传导振子驱动器的端口相连接。该发箍实现了功能多样化，可以通过无线连接和有线连接的方式进行实施，解决了漏音和周围环境噪声干扰问题，实现了高品质骨传导音频，简化了电路设计，降低了成本，降低了功耗，具备智能个人助理功能，使骨传导发箍与用户的交互更加友好。
【专利说明】
一种骨传导发箍
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种骨传导发箍，属于智能硬件穿戴设备技术领域。
【背景技术】
[0002] 现有技术中，人们通常采用发箍固定头发，维持发型，另外传统的发箍还具有装饰 美观的功能。但是这种传统的发箍功能单一，不具备听音乐、接打电话、个人语音助理等智 能化的功能。
[0003] 为了使发箍具备语音交互等智能化的功能，需要引入声音传导技术。通常，我们听 到的大部分声音是由声波通过空气传导的。空气传导的声波通过外耳、中耳到达耳蜗、内耳 而被听觉神经所感知。除此之外，声波还可以转化为不同频率的机械振动，通过人的颅骨、 颞骨、骨迷路、内耳淋巴液传递、螺旋器、听神经、听觉中枢来传递声波，这就是骨传导技术。 空气传导声波是指通过外耳、中耳向内耳传输;骨传导则是振动颅骨或者颞骨，不通过外耳 与中耳直接传输到内耳当中。相对于传统的通过喇叭振膜产生声波的空气传导方式，骨传 导省去了许多声波传递的步骤，能在嘈杂的环境中实现清晰的声音还原，而且声波也不会 因为在空气中扩散而影响到他人。骨传导技术的电声器件分为骨传导振子和骨传导麦克 风。骨传导振子用于受话，受话即听取声音。现有技术中的空气传导扬声器是把电信号转化 为声波传至听神经。而骨传导振子则是将电信号转化的振动信号直接通过骨头传至听神 经。两者的区别是声波(振动信号）的传递介质不同。骨传导麦克风技术用于送话，送话即收 集声音。气导送话是声波通过空气传至麦克风，而骨传导送话则直接通过骨头传递振动信 号。相比之下，骨传导技术具有以下优点：
[0004] 1.使耳朵自由感知周围的环境声音，因此可以开放双耳，提高用户感知环境的能 力和使用的安全性。
[0005] 2 .骨传导设备不入耳，不伤害鼓膜，避免听力受损，可以提高使用舒适性和安全 性。
[0006] 3.骨传导麦克风通过振动收集用户语音，可以实现语音通信的降噪，完全屏蔽掉 环境噪声。
[0007] 使用传统的空气传导耳机时，环境噪声通常会阻碍用户受话和送话，因为环境噪 声和语音在空气传导过程中相互混淆，都会被传导至听觉神经。当用户进行复杂环境活动 时，例如，跑步健身、驾驶车辆时，由于空气传导耳机需要入耳或者覆盖整个用户耳道，用户 很难感知到周围环境的声音，例如：附近驶过的汽车，其他人的呼唤等。这常常会给用户带 来不便甚至安全隐患。此外，长期使用入耳空气传导耳机会损害用户的听力，严重的可以导 致失聪。
[0008] 但是，现有技术中的骨传导技术还具有下面几个缺点：
[0009] 1.骨传导声音的质量与接触骨骼的位置有关。
[0010] 2.骨骼和人体组织会对振动信号产生具有频率选择性的幅度衰减和延时，高保真 或者宽带的音频信号很难通过骨骼传导到听觉神经。
[0011] 3.利用骨传导技术受话或者送话，骨传导器件必须紧贴骨头，声波直接通过骨头 传至听神经。佩戴方式决定骨传导设备必须将骨传导器件高度压迫在骨骼上进行传导，一 旦松懈就会影响音频传递的质量。这种高度压迫骨骼的佩戴方式使用户在使用过程中的舒 适感、皮肤健康等受到不同程度的影响。
[0012] 4.因为固体传导振动的特性，现有技术均没有真正解决骨传导漏音的问题。这是 因为现有技术都是通过大音量、大振动信号来补偿与频率相关的人体骨骼和组织衰减振动 信号的，但是这种方法会导致漏音严重，或者需要更大的功率，骨传导振子体积、重量大大 增加，导致设备整体过于沉重。 【实用新型内容】
[0013] 本实用新型为了解决上述现有技术中的不足，提供一种新型的骨传导发箍。该骨 传导发箍首先是个发饰，具备装饰和固定头发的基本功能。在此基础上，结合骨传导和互联 网技术，为用户提供多种独特的信息沟通体验。
[0014] 本实用新型所述的骨传导发箍包括:柔性可延展的马蹄铁形发箍本体、吸音棉层、 布艺包裹层、装饰层、至少2个骨传导振子、至少2个防漏音缓冲器、至少2个海绵套、至少1个 空气传导麦克风、至少1个骨传导麦克风、电路主板、可充电电池和1个一分多音频功分器， 所述的吸音棉层固定设置在发箍本体的外侧，所述的布艺包裹层和装饰层将发箍本体和吸 音棉层包裹在内；至少2个骨传导振子设置在发箍本体内侧的末端;防漏音缓冲器设置在骨 传导振子与发箍本体之间的接触的结合部位;海绵套包裹骨传导振子，并与用户皮肤接触； 空气传导麦克风集成设置在电路主板上;骨传导麦克风设置在发箍本体的内侧；电路主板 设置在发箍本体的外侧，其厚度与吸音棉相同，并且平行嵌入在两块吸音棉层之间，并固定 在发箍本体的外侧;所述的电路主板上还集成设置有数字信号处理和无线收发单元、天线、 骨传导振子驱动器、至少1组运动传感器、至少1组健康传感器和1个控制按键;可充电电池 固定在发箍本体另一半的外侧，与电路主板相对，可以维持发箍重量的平衡，并且可充电电 池被连接到电路主板上;一分多音频功分器连接发箍本体的外侧的电路主板和内侧的骨传 导振子，通过一分多音频功分器将骨传导振子与电路主板上的骨传导振子驱动器的端口相 连接。与外部设备的连接方式既可以支持有线连接，也可以支持无线连接。
[0015] 所述的运动传感器包括计步器、陀螺仪和/或气压计；健康传感器包括心率传感 器、血氧传感器和/或温度计;数字信号处理和无线收发单元包括无线连接的收发器、天线、 微处理器、音频编解码器、音频驱动放大器、基带数字信号处理器和存储器单元。
[0016] 所述的发箍本体包括主体和两个可延展体，两个可延展体按照预定的曲率分别连 接到主体的两端，并且两个可延展体允许调整其各自的长度。
[0017] 至少有2个骨传导振子分别位于发箍本体的两端，至少有1个骨传导麦克风位于发 箍本体内侧的中间位置，当用户佩戴骨传导发箍的时候，2个骨传导振子分别紧贴在耳朵后 侧的颞骨部分，骨传导麦克风位于颅骨顶端的位置。
[0018] 所述的骨传导振子包括金属外壳，与金属外壳连接的振子元件，金属外壳的一侧 设置有音频输入端子，振子元件与音频输入端子之间通过音频导线连接;金属外壳的下方 设置有外部半金属层和外部半固体层;外半金属层和外部半固体层构成外部复合止振层， 外部复合止振层的下方设置有吸音棉层。
[0019] 所述的振子元件的外径为13mm，从振子元件的最外侧边缘到外部半金属层的垂直 高度为l〇mm，金属外壳134的外径为18mm。
[0020] 所述的吸音棉层为橡塑材质，采用气泡闭孔设计;所述的半固体层的材料构成为 橡胶，包括丁基橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、异戊橡胶、丁晴橡胶、乙丙 橡胶或氢化丁晴橡胶;所述的半金属层为铝箱或者铜箱。
[0021] 所述的骨传导麦克风和空气传导麦克风交替工作进行送话，由一个预先定义的骨 传导振子的输入功率阈值来判断骨传导麦克风是否应被激活，当骨传导振子的输入功率超 过预先定义的阈值时，禁用骨传导麦克风送话通道，同时激活空气传导麦克风进行送话;当 骨传导振子的输入功率低于预先定义的阈值时，激活骨传导麦克风进行送话，同时关闭空 气传导麦克风送话通道。
[0022] 多个骨传导麦克风分别设置在不同的位置，多个骨传导振子分别设置在不同的位 置，由多个骨传导麦克风和多个骨传导振子同时提供接收侧(送话)和发射侧(受话)的多路 径分集。
[0023] 所述的1个控制按键能够完成接打电话、播放音乐和自拍照相功能，发箍与蓝牙移 动设备配对后，当有电话打进来时，按一次控制按键是接电话;通话结束后，再次按一次控 制按键是挂电话;不方便接电话时，长按控制按键2秒能够挂断电话;在开机状态下，按两次 控制按键是快速重拨;开机时长按控制按键5秒钟，是关机的操作;对于音乐播放控制，按1 次控制按键是音乐的播放或暂停;使用远程自拍功能时需要打开蓝牙连接的移动设备的相 机界面，长按发箍的控制按键1秒能够实现自拍。
[0024] 所述的骨传导发箍具备智能个人助理功能，由所述的健康传感器感应用户的心 率、血氧和体温温度，如果发现传感器数据超过预定的阈值，智能个人助理的声音将被触 发，提醒用户的健康参数超出阈值;所述的骨传导发箍还能够将健康传感器的检查数据远 程传输给云服务器，由云服务器计算并检索健康数据库来判断获得的数据是否超出健康或 安全范围，最后将计算的结果和结论通过无线返回给发箍。
[0025] 所述的骨传导发箍能够记录用户通过骨传导麦克风和空气传导麦克风发出的语 句中词频较高的语句，上传到云服务器进行计算检索，云服务器对语句进行计算并且提取 高词频关键词，比对最近一段时间的历史数据库，检索关键词，判断提取的高词频关键词与 数据库中的高词频关键词是否匹配，如果提取的高词频关键词在数据库中未检索到，则将 未检索到的新关键词存入高词频关键词数据库；如果匹配，则触发云服务器上的智能个人 助理引擎检索互联网，并通过卷积神经网络算法计算出该关键词能够产生的事件，将优先 级最高的事件的建议、答案、下一步问题返回给发箍，通过语音播报给用户。
[0026] 本实用新型还提出一种有源有线骨传导发箍，该有线骨传导发箍包括发箍本体， 吸音棉层，布艺包裹层、装饰层、骨传导振子、海绵套、漏音缓冲器、骨传导麦克风、骨传导线 控驱动器主板、USB 0TG供电接口、3.5mm音频接口和USB 0TG转换器，发箍本体内侧两端固 定两个骨传导振子，两个骨传导振子通过一分多音频功分器连接到骨传导线控驱动器主 板，该骨传导线控驱动器主板上设置有一个骨传导驱动放大器、一个音量控制按键和至少1 个气传导麦克风，骨传导线控驱动器主板的音频输入端口连接一条音频线，音频线末端的 3.5mm音频接口是一个通用的3.5mm音频连接器公头，线控驱动器主板的供电端口连接一条 USB线，USB线末端是一个通用的USB Type-A型公头连接器。
[0027] 与现有技术相比，本实用新型所述的骨传导发箍的有益效果在于：
[0028] 1、实现了骨传导发箍的功能多样化，保持了传统布艺发箍的美学吸引力、舒适、健 康等特点，增加了遥控自拍、防丢、环境健康监测、智能个人语音助理、无线语音通话、听音 乐等功能。
[0029] 2、解决了骨传导技术的漏音问题，有力地保护了用户在使用过程中的个人隐私。
[0030] 3、解决了骨传导技术在送话过程中，周围环境噪声干扰的问题。本实用新型可以 抵消环境噪声，保证在通话中，只有纯净的用户语音。
[0031] 4、实现了现有技术无法实现的高品质骨传导音频，解决了人体骨骼和组织对振动 信号的衰减作用。
[0032] 5、简化了骨传导发箍的电路设计复杂度，降低了成本，降低了功耗。
[0033] 6、解决了现有塑料骨传导发箍导致的用户佩戴不舒适、容易造成皮肤过敏的问 题，本实用新型通过特定的结构将布艺设计与骨传导发箍相结合。
[0034] 7、简化了骨传导发箍的输入操作，实现了唯一一个按键就能完成所有操作的方 法，使骨传导发箍与用户的交互更加友好。
[0035] 8、本实用新型既可以通过无线连接的方式进行实施，也可以通过有线的方式进行 连接。通过3.5mm音频连接器和USB Type-A型连接器，可以通用连接现有设备，无需电池供 电，可以实现全天候的使用。有线连接方式是无线连接方式的重要补充，来满足不同用户对 于不同应用场景的需要。
【附图说明】
[0036] 图1-3是本实用新型中的无线骨传导发箍的外观结构示意图。
[0037] 图4是本实用新型的一分多音频功分器的结构示意图。
[0038] 图5是本实用新型采用空气传导和骨传导麦克风相结合抵消设备送话过程中的环 境噪声的工作流程图。
[0039] 图6是本实用新型中激活空气传导麦克风送话通道和骨传导麦克风送话通道的流 程图。
[0040] 图7是本实用新型中多路径分集振动信号技术进行送话的原理示意图。
[0041] 图8是本实用新型中多路径分集振动信号技术进行受话的原理示意图。
[0042] 图9是本实用新型中多路径分集中两个不同位置的骨传导器件传导振动信号的相 对幅度随着距听神经的距离或传导时间的变化图。
[0043] 图10是本实用新型中归一化的骨传导路径损耗相对于信噪比的曲线示意图。
[0044] 图11a是现有技术中骨传导振动信号单一路径送话和受话的原理示意图。
[0045] 图lib是本实用新型中多路径分集骨传导的原理示意图。
[0046] 图12是本实用新型中由2个骨传导振子被配置成多路径分集的原理示意图。
[0047] 图13是本实用新型中的具有复合止振层的骨传导振子的结构示意图。
[0048] 图14是本实用新型结合了传感器实时数据和关键字词频检测的融合识别技术流 程图。
[0049] 图15是本实用新型中有源有线骨传导发箍的结构示意图。
【具体实施方式】
[0050] 下面将结合附图对本申请中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实 施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域 普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保 护的范围。
[0051] 如图1-3所示，本实用新型所述的骨传导发箍包括:柔性可延展的马蹄铁形发箍本 体100、吸音棉层1、布艺包裹层、装饰层、至少2个骨传导振子2、至少2个防漏音缓冲器3、至 少2个海绵套4、至少1个空气传导麦克风（图中未示出）、至少1个骨传导麦克风5、电路主板 6、可充电电池7和1个一分多音频功分器（图中未示出），所述的吸音棉层1固定设置在发箍 本体100的外侧10上，所述的布艺包裹层和装饰层将发箍本体100和吸音棉层1包裹在内；至 少2个骨传导振子2设置在发箍本体100的末端;防漏音缓冲器3设置在骨传导振子2与发箍 本体100接触的结合部位;海绵套4设置在骨传导振子2的顶端;空气传导麦克风集成设置在 电路主板6上；骨传导麦克风设置在发箍本体100的内侧20上；电路主板6设置在发箍本体 100的外侧10与吸音棉层1之间，并固定在发箍本体100的外侧;所述的电路主板6上还集成 设置有数字信号处理和无线收发单元、天线、1个骨传导振子驱动器、至少1组运动传感器、 至少1组健康传感器和1个控制按键;可充电电池7固定在发箍本体100的外侧，并且可充电 电池被连接到电路主板上;一分多音频功分器连接发箍本体100的外侧的电路主板6和内侧 两端的骨传导振子2,通过一分多音频功分器将骨传导振子与电路主板上的骨传导振子驱 动器的端口相连接。
[0052] 所述的运动传感器包括计步器、陀螺仪和/或气压计；健康传感器包括心率传感 器、血氧传感器和/或体温计;数字信号处理和无线收发单元包括微处理器、音频编解码器 和无线连接模块。
[0053]所述的发箍本体100包括主体和两个可延展体8,两个可延展体按照预定的曲率分 别连接到主体的两端，并且两个可延展体允许调整其各自的长度。
[0054]具体地，发箍本体采用柔性材料制作，通常采用无毒害、不引起皮肤过敏的聚碳酸 酯(PC)材料。发箍本体有一个曲率，附着于头发保持部分。发箍本体包括主体，两个可延展 体按照一定的曲率分别连接到主体的两端，并且两个延展体分别附着于头发保持部分并且 允许调整其各自长度。这种设计的目的是用来适应不同用户的颅骨轮廓，以进一步保证骨 传导振子和相关传感器可以接触皮肤区域，而不是覆盖着浓密的毛发区。毛发的覆盖范围 将大大降低骨传导和健康传感器的性能和精度。因此，通过灵活的调整发箍的延展体，可以 实现将其锁定在最合适的接触位置用来保证适当的功能性。
[0055]在发箍本体外侧依次固定电路主板和可充电电池，两者分布在发箍本体两侧保持 重量的平衡。在发箍本体内侧均匀地固定着骨传导振子和骨传导麦克风;至少有2个骨传导 振子分别位于发箍本体两端，紧贴在耳朵后侧的颞骨部分，因为颞骨是最好的骨传导部位。 其中，骨传导振子与发箍本体之间通过防漏音缓冲器进行连接。发箍本体需要和防漏音缓 冲器紧密粘合，用来防止骨传导振子将振动传到发箍本体，导致其振动产生漏音。骨传导振 子接触颅骨的方向上需要通过海绵套包裹，这样当骨传导振子和皮肤接触过程中，海绵套 会位于两者之间在既可以舒适直接地将振动传到颅骨，又可以通过滤除一些振子的高频音 频部分，使得骨传导的声音听起来更加柔和，不干涩刺耳。至少有1个骨传导麦克风需要位 于颅骨顶端位置，也就是发箍本体内侧的中间位置。因为颅骨顶端皮肤较薄，可以很好的收 集颅骨传递来的声音。
[0056]数字信号处理和无线收发单元包括无线收发器(TRX)，例如通过蓝牙、无线局域网 (WLAN)、紫蜂(Zigbee)标准等技术实现无线连接;至少一个天线;音频处理包括编码器和解 码器(编解码器），音频驱动放大器，以驱动所述骨传导振子，基带数字信号处理器(DSP)，用 于增强的性能，例如噪声消除，信号特性和质量控制等，微处理器单元(MCU)作为主控，用于 计算和控制其外围模块，存储器单元包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，可充 电电池被连接到电路主板，骨传导振子和所述电路主板经由弹性音频一分多音频功分器实 现连接。
[0057]图4是本实用新型的一分多音频功分器的一种典型的结构示意图。一分多音频功 分器用于降低电路复杂度和生产制造成本。如图4所示，一分多音频功分器通过对插端子与 电路主板上的骨传导振子驱动器的端口相连接，经过热缩套管封闭的焊接部分以后分成多 路音频线材输出的正负信号;音频线材的金属芯连接多个骨传导振子。图4示意性地示出了 连接两个骨传导振子（图4中骨传导振子1和骨传导振子2)的情况，但是本领域技术人员完 全能够理解，这里可以连接多于两个的骨传导振子。
[0058] 本实用新型为了解决环境噪声干扰问题，提出了噪声抵消技术。本实用新型有几 种类型的骨传导音频元件被布置。其中骨传导振子被设置在发箍本体内侧并且可以接触到 用户的颞骨外的皮肤，并非头发遮住区部分。颞骨会直接传导振动给用户的耳蜗神经，让用 户听到通过振动传导的声音。本实用新型的发箍本体的尺寸应合理设计，用于与颞骨外部 皮肤接触的发箍本体材料和形状设计保证可以提供足够高的压迫力。至少2个骨传导振子 分别设置在颅骨两侧的颞骨上。因为骨传导振子和骨传导麦克风不可以在同一时间通过振 动传递声音而没有混淆，所以，至少1个空气传导麦克风被用于本实用新型;至少1个空气传 导麦克风被放置在电路主板上，通过麦克风阵列设计实现了定向拾音器的功能；可以在固 定方向上高灵敏度地收集声音，尤其是口腔的方向。此外，至少有一个骨传导麦克风也设置 在发箍本体顶部内侧，它可以和颅骨外比较薄的皮肤接触来传递声音。这样，在骨传导振子 不工作的时候，可以通过骨传导麦克风收集声音，来实现降噪的目的。因为其振动传递声音 的原理，环境噪声不会干扰骨传导麦克风。另外，当骨传导振子工作时，骨传导麦克风可以 辅助空气传导麦克风实现一种检测并抵消环境噪音的功能，如图5所示，本实用新型系统检 测到骨传导振子正在工作状态，同时骨传导麦克风和空空气传导麦克风都是活动的，然而， 他们没有直接输出所检测的信号到无线连接模块。空气传导麦克风同时探测环境噪声和用 户的语音，而骨传导麦克风由于自身的性质只能检测由振动产生的用户的语音。然后，使用 适当的相关性，并用调整前的空气传导麦克风的检测信号减去骨传导麦克风的检测信号， 环境噪声信号就可以通过数字信号处理方法被提取出来。然后，被提取出来的环境噪声会 与气导麦克风信号进行同步，它们之间进行减法操作，这样空气传导麦克风收集到的环境 噪声就可以完全被抵消掉。因此，在本实用新型中，无论骨传导振子是否工作，空气传导麦 克风或者是骨传导麦克风所收集的声音都可以对环境噪声达到消除的目的。这也是本实用 新型引入两种麦克风类型的最终目的。
[0059] 具体来说，本实用新型的骨传导麦克风只检测用户语音信号A，空气传导麦克风检 测到用户语音信号A和环境噪声信号B的混合信号C，即C = A+B;判断骨传导振子的输入功率 是否超过阈值(这里的阈值是指由用户预先输入或预先定义的输入功率的阈值），如果否， 则由骨传导麦克风检测到的信号即可获得纯净的用户语音信号A，环境噪声信号B可以忽 略;如果是，则进行信号相关性运算，归一化幅度，将信号C与信号A做减法得到归一化的环 境噪声信号B，即B = C-A;对空气传导麦克风检测到的混合信号C进行延时，对归一化的环境 噪声信号B进行幅度调整，将延时的混合信号C与归一化的环境噪声信号B做减法，获得纯净 的语音信号A，此时环境噪声信号B被消除，空气传导和骨传导麦克风相结合抵消设备送话 过程中的环境噪声的工作流程结束。
[0060] 在本实用新型中其中一种实现方式是，骨传导麦克风和空气传导麦克风可以交替 工作进行送话。切换的触发信号取决于骨传导振子的输入功率的大小。由一个预先定义的 骨传导振子的输入功率阈值来判断骨传导麦克风是否应被激活。图6示出该过程的工作流 程图。当骨传导麦克风检测有一个输入信号时，首先会进行一个检测骨传导振子的输入功 率判断。如果输入功率超过预先定义的阈值，则意味着该骨传导振子已经占用了骨传导振 动。因此，它会触发禁用骨传导麦克风将振动信号传递到无线通信单元但是其并没有被关 闭，只是送话通道中断，以避免混淆。并且与此同时，它会激活空气传导麦克风来代替骨传 导麦克风传输音频信号至无线通信单元，但是这个过程中，骨传导麦克风会将收集到的用 户语音进行归一化处理，并且与归一化的空气传导麦克风收集到的语音和环境噪声混合信 号做减法操作，进而获得环境噪声的归一化值。然后，另外一个通道会将延时的空气传导麦 克风收集到的混合归一化信号与计算所得的环境归一化噪声再次做减法，最终获得抵消掉 环境噪声的空气传导语音，实现降噪的目的。另一方面，如果骨传导振子的输入功率低于阈 值时，则激活骨传导麦克风进行送话，由骨传导麦克风传输音频信号至无线通信单元，与此 同时，空气传导麦克风的送话通道被关闭。这样本实用新型就可以在任何情况下提供环境 噪声消除后的语音通信。
[0061] 本实用新型还解决了人体骨骼、组织衰减信号的问题。骨传导技术的一个缺点在 现有技术中并没有得到很好的解决，这就是振动信号频率分量在颅骨、颞骨和其他人体组 织吸收存在的情况下使高品质音频的传导变得困难。因为这些人体骨骼和肌肉组织会对不 同音频频段的信号产生不同程度的衰减，也就是说骨骼和肌肉组织对音频的衰减具有选择 性，因此不同的骨和组织的振动将吸收不同频率的分量。更值得注意的是，用户不同的体 格、胖瘦会使这种情况变得更为复杂。这使得骨传导技术的音频设备很难和空气传导音频 设备的音频性能相媲美。在现有的骨传导技术中，克服这种人体衰减效应的方法是在骨传 导的传播路径上提供更多的信号幅度余量，来抵消这种衰减，或者通过选择最佳的骨传导 振子接触皮肤的位置来解决。但是，在骨传导的情况下频率相关音频衰减仍然发生，传播到 听觉神经的信号并没有被均衡，信号保真度会恶化。另外，通过增大信号幅度来实现，会导 致骨传导振子振动周围空气，引起次生的空气传导声音，产生严重的漏音，这会导致用户的 个人隐私被泄露。这种方法在现有技术中常常被诟病，因为用户觉得这种所谓的骨传导技 术就像是在耳朵边上佩戴高音喇叭，没有个人隐私可言。而且，对于宽频带振动信号，又称 为高保真振动信号，这种增加信号幅度的方法对于高保真音频来说，会使情况变得更加严 峻，太多衰减的发生可能会产生非常严重的声音失真。
[0062] 因此，本实用新型提供了一种通过骨骼和组织的不同位置多路传输的方法，以弥 补、均衡音频传输过程中的损耗。
[0063] 理想的情况下，由于振动引起的骨传导传递函数预期为表征一个平坦衰减的过程 (恒定衰减与频率)和一个单一的固定的时间延迟。然而，实际情况下产生的振动传递函数 却提供振幅不对称和频率相关的衰减，以及一个可变延迟响应的信号。因此要实现与传统 的空气传导音频器件相同的性能，本实用新型采用多个骨传导电声器件进行接触位置的选 择分集，与信号强度恢复技术相结合来补偿由骨骼和人体组织吸收造成的具有频率选择性 的衰减效应。
[0064] 在骨传导过程中，当信号带宽超过一定的带宽阈值时，频率选择性衰减就会发生。 为了补偿其影响，本实用新型提出多个骨传导器件同时作用在不同的位置，经由各个骨传 导路径中遇到的传递函数必须在的数字信号处理器中被均衡。这个方法在理想的情况下， 如果信号在被听觉神经检测到之前，各个传递函数的逆函数可被应用到各路径的骨传导器 件上时，整个被检测到的音频振幅响应就会变平坦，并且可以实现补偿传播延迟，最终该振 动信号的衰减会被消除掉。其中，本实用新型的数字信号均衡技术可以采用现有的几种数 字均衡技术来实现，并不局限于某种特定的数字均衡技术，至于工程实施选择哪种均衡技 术，可以根据实际情况进行选择。本实用新型的原理下面示于图7和图8。
[0065] 如图7和图8所示，本实用新型构造了一个多路径传播模型，并且能够产生信号衰 减相对于传播范围的关系。这个模型可以通过各路信号到达听觉神经的不同的振幅对频率 计算差分路径损耗，从而找到由于骨骼和人体组织吸收所引起的波峰和空值的存在。本实 用新型可以根据检测振动信号强度或者一些其它性能指标，例如:距离，人体组织到骨骼的 厚度、传播方向等因素来选择最优的接触颅骨/颞骨的不同位置来放置骨传导麦克风或者 骨传导振子。通过在至少2个不同的位置来接收或者发射振动信号，可以实现补偿骨骼和人 体组织造成的振动衰减的作用。图7示出了本实用新型中多路径分集振动信号技术进行送 话的原理，图7中示意性地示出了 4个不同的路径，分别为路径1、路径2、路径3和路径4,通过 将骨传导麦克风设置在不同的位置，使得不同位置的骨传导麦克风通过不同的路径接收振 动信号，这些不同的路径与人体不同的组织之间具有特定的关系，图7示意性的列出的人体 组织包括鼻通道、鼻孔、嘴、牙齿、舌头、声带、气管和食管。图8示出了本实用新型中多路径 分集振动信号技术进行受话的原理，图8中同样示意性地示出了 4个不同的路径，分别为路 径1、路径2、路径3和路径4,通过将骨传导振子设置在不同的位置，使得不同位置的骨传导 振子通过不同的路径送出振动信号，这些不同的路径与人体不同的组织之间具有特定的关 系，图8示意性的列出的人体组织包括耳廓、颞骨、听小骨、外耳道、鼓膜、耳咽管、耳蜗和听 觉神经。
[0066] 图9展示了两个不同的骨传导器件位置在骨传导距离和时间上不同的振动信号强 度。
[0067] 在本实用新型中，因为多个骨传导器件的放置位置对于振动信号强度恢复技术来 说至关重要，所以骨传导器件的放置位置选择依赖于振动信号的质量。多个骨传导器件传 导振动形成的路径分集对于频率相关衰减的骨传导路径的影响如图10所示，其说明了通过 骨传导路径分集可以实现性能的大幅度提高。值得注意的是，相同的骨传导性能如果通过 现有技术实现，必须通过引入额外的、但是非常大的振动信号电平余量来进行实现，直接会 导致无法接受的严重漏音效应和功耗损失。图10表明，本实用新型提出的多路径分集产生 的增益弥补了现有技术中需要补偿的频率相关人体骨骼和组织造成的振动信号的衰减的 余量中的大部分，也就是说不必通过现有技术引入额外的、但是非常大的振动信号电平余 量来进行补偿，也就不会产生严重漏音效应和功耗损失。
[0068]在本实用新型中，多个冗余的骨传导器件被放置特定的、不同的位置与颅骨或者 颞骨皮肤进行接触，以提高骨传导路径的稳健性和承载音频的振动信号路径的质量。在图 11a和图lib中展示了相比于现有技术，本实用新型的一个具体的实施例。在本实用新型中， 所需的发射(骨传导振子)和接收(骨传导麦克风)侧需要至少两个器件。
[0069]如图11a所示，现有技术不提供任何对于骨传导放置位置的鲁棒性或质量改进机 制，因此，现有技术只是提供了一个基本的、简单的骨传导路径而已。也就是说，现有技术中 仅设置一个单一的骨传导麦克风，振动信号通过单一路径送话，同时仅设置单一的骨传导 振子，振动信号通过单一路径送话，虽然图11a中示例性地示出了多个人体组织，包括鼻通 道、鼻孔、嘴、牙齿、舌头、声带、气管、食管、耳廓、颞骨、听小骨、外耳道、鼓膜、耳咽管、耳蜗 和听觉神经，但是现有技术并没有考虑这些人体组织衰减信号的问题。
[0070] 然而，本实用新型可以同时提供接收侧(骨传导麦克风)和发射侧(骨传导振子)的 多路径分集，并提供额外的系统鲁棒性。本实用新型通过数字信号处理多路径振动信号来 补偿振幅度的损失和传播延迟，可以大大改善骨传导技术的音频质量。发射分集和接触位 置的选择可以极大地提高骨传导麦克风的性能。本实用新型通过多路径分集，使骨传导技 术可以媲美空气传导音频的现有技术。如图lib所示，本实用新型提供多个骨传导麦克风并 且分别设置在不同的位置，图lib中示例性地示出了具有N个骨传导麦克风的实施例，分别 为设置在位置〇的骨传导麦克风RX0,设置在位置1的骨传导麦克风RX1，……，设置在位置N 的骨传导麦克风RXN，这N个骨传导麦克风构成振动信号多路径送话机制，多个骨传导麦克 风进行多路径分集传导。同样地，本实用新型还提供多个骨传导振子并且分别设置在不同 的位置，图lib中示例性地示出了具有Μ个骨传导振子的实施例，分别为设置在位置0'的骨 传导振子RX0'，设置在位置1'的骨传导振子RX1'，……，设置在位置Μ的骨传导振子RXM，这Μ 个骨传导振子构成振动信号多路径受话机制，多个骨传导振子进行多路径分集传导。
[0071] 本实用新型中的多路径振动信号分集是通过数字信号处理算法实现的。例如，假 设两个骨传导振子被配置成多路径分集，如图12所示，数字音频输入信号经过数字信号有 限脉冲响应(Finite Impulse Response，FIR)滤波分频器输送到数模转换器，由数模转换 器(Digital to Analog Converter，ADC)将信号分别传输给低频骨传导振子驱动器和高频 骨传导振子驱动器。低频骨传导振子驱动器发出低频率的振动信号分量，高频骨传导振子 驱动器发出高频振动信号分量。低频率的振动信号分量so在优化了的特定位置0上通过骨 传导振子ΤΧ0发射，与此同时高频振动信号分量 81则在另外一个位置1上由骨传导振子TX1 进行发射。用户的双耳听觉神经则作为接收侧，可以被标识为左耳听觉神经RX0和右耳听觉 神经RX1，它们分别通过四个可能的骨传导路径的传递函数h00，h01，hl0，和hi 1对固定在位 置〇的骨传导振子ΤΧ0和固定在位置1的骨传导振子TX1发射的信号进行接收，这样就形成一 个骨传导路径矩阵，标识为H。
[0072] 为了均衡和提取发射源ΤΧ0和TX1的振动信号SdPS1，必须对骨传导路径矩阵Η进行 估算。在每个接收侧的输入端所接收的骨传导振动信号可以通过下列公式(1)进行计算：
[0073] r〇 = hooso+hiosi
[0074] ri = hioso+hnsi (1)
[0075] 其中，rdPri分别表示听觉神经的接收侧接收到的振动信号。因此，本实用新型的 通过骨传导路径分集技术在听觉神经端获得的振动信号可以表述为
[0076]
[0077] 因此，路径传递函数[H]的逆函数可以通过数字信号处理应用在发射信号源[S] 上，即经过本实用新型补偿过的发射信号源变为[ΗΓ 1 · [S]。由此可知，通过应用本实用新 型，在听觉神经获得到的振动信号为[R]'
[0078] [R]，= [H] · [H]-1 · [S] = [S]
[0079] 由上面的公式可知，通过本实用新型，发射侧的振动信号可以无损的传导到接收 侧的听觉神经，从而实现高保真的音频传递。对于骨传导麦克风(接收）的骨传导路径分集 与发射的原理相同，在此就不再赘述。
[0080] 本实用新型还解决了骨传导技术漏音的问题。在所有骨传导技术中，音频是依靠 振动信号在骨骼（固体）中传递实现的。也就是说只要在振动方向上接触到的固体，都可以 传递声音。所以，在骨传导发箍设计过程中，因为固定骨传导振子的结构采用固体构成，所 以其也会传递振动，甚至带动周围的空气产生次生的振动，最终造成漏音的现象。所以，很 多现有技术认为漏音是骨传导很难避免和解决的一个难题。现有技术一直致力于优化骨传 导振动的产生、控制和消除的研究。可是，所有的固体振动都会产生声音，如果没有振动就 不会有声音的传到，骨传导技术无法实现完全消除振动。因此，本实用新型针对骨传导振子 的固有特性进行了创新，提出了一种将振动对减到最小的方法，这种止振技术能够完全消 除骨传导发箍漏音的问题。通常骨传导振子的振动是轴向的，也就是说轴心的方向上的振 动信号占据主导，与轴心正交的方向上的振动较弱。所以本实用新型集中对轴心方向上的 非接触皮肤侧的振动信号进行止振，来实现止振消除漏音的效果。因为非轴向上的振动对 于漏音的影响较小，所以忽略其影响。
[0081] 本实用新型中的止振技术的核心是通过金属层和半固体相结合来消除干扰性振 动（即导致骨传导发箍漏音的振动）。因为某些特定的半固体具有良好的止振性能，通过其 结合良好的振动传导金属介质，通过对骨传导振子的隔离来进行止振。本实用新型通过复 合止振层和吸音棉层对漏音振动进行阻尼止振。本实用新型中复合止振层是高密度的阻尼 橡胶层，表面附着铝箱构成，可以对复合止振层进行叠加，叠加数量根据其抑制骨传导漏音 的效果决定，具备阻隔、吸收噪声的作用。在复合止振层外侧还可以有一层橡塑材质的吸音 棉层，采用气泡闭孔设计，主要用于吸音。叠加次序为:复合止振层紧贴骨传导振子，吸音棉 层紧贴复合止振层。
[0082]如图13所不，本实用新型的骨传导振子包括金属外壳134,与金属外壳134连接的 振子元件1311，金属外壳134的一侧设置有音频输入端子133,振子元件1311与音频输入端 子133之间通过音频导线131连接;金属外壳134的下方设置有外部半金属层135和外部半固 体层136;外半金属层135和外部半固体层136构成外部复合止振层，外部复合止振层的下方 设置有吸音棉层1。图13所示的振子元件的外径为13mm，正好适合耳廓封闭，从振子元件 1311的最外侧边缘到外部半金属层135的垂直高度为10_，金属外壳134的外径为18_。
[0083]本实用新型通过复合止振层和吸音棉层对漏音振动进行阻尼止振，也就是固体振 动时，使固体振动的能量尽可能多地耗散在阻尼层中。阻尼是指阻碍物体的相对运动、并把 运动能量转化为热能或其它可以耗散能量。阻尼可以减小机械结构的共振振幅，减少因机 械振动所产生的声辐射，降低骨传导发箍漏音。骨传导发箍工作时，对于漏音信号，当沿骨 传导振子重心轴方向对金属传导层装置进行碰撞时会产生一定频率的振动，因为金属是良 好的振动传导介质，会把轴向的振动信号尽量均匀地分布到其面积上，所以单位面积上的 振动信号相当于被平均化而减小，但是并没有被吸收。与此同时，金属层和半固体层紧密贴 合，金属层一面上的振动信号会均匀地传导到半固体层上，如果金属和半固体构成的复合 层没有外力作用，骨传导振子激发的振动将逐步衰减，衰减的速度取决于半固体材料的减 幅，根据牛顿定律将得到下面公式：
[0084]质量+阻力+弹力=0
[0085] 若忽略减幅不计，可以得到半固体层的固有频率如下：
[0086]
[0087] 其中，fo表示半固体层的固有频率;C表示半固体层的弹簧刚度;Μ表示半固体层质 量。当振动的碰撞力远离重心，半固体层会在三个轴中产生扭转振动，各自的角频率为：
[0088]
[0089] 其中，c〇D表示角频率;Cv表示扭转刚度;J表示惯量。
[0090] 本实用新型中的半固体层在正常情况下具有将逐渐增强的共振减小到一定水平 的特性，半固体层的隔离止振效率等于激振频率/固有频率即：当f 时，激振力 将减少而且远不等于固有频率，半固体层将起到隔离振动的效果，当η=3时，半固体层的止 振效果将达到80%，也就是说仅有20%的激振振动在被传导。因此，本实用新型中的半固体 层可以代替现有技术中的金属弹簧起到消振、吸振作用，其主要的性能要求在静刚度、动刚 度、耐久性能上。
[0091] 本实用新型中的半固体层是介于固体和液体之间的粘稠物质，其具备以下特点：
[0092] 1、由多种材料相组合而成，同一种形状通过材料调整可以拥有不同的性能。
[0093] 2、半固体层内部分子之间的摩擦使它拥有一定的阻尼性能，即运动的滞后性(受 力过程中半固体层的变形滞后于半固体层的应力）。
[0094] 3、半固体层在压缩、剪切、拉伸过程中都会产生不同的弹性系数。
[0095] 本实用新型中半固体层的材料构成为橡胶。因为骨传导发箍防漏音对阻尼性要求 大，所以，具备较好阻尼性能的丁基橡胶（IIR)材料为最优的半固体材料。它可以缓解漏音 振动分散下来的力，而且不会产生较大的内聚力。但是本实用新型不局限于丁基橡胶(IIR) 材质，其它可用的橡胶为天然橡胶(聚异戊二烯，NR)，丁苯橡胶(SBR)，顺丁橡胶(BR)，氯丁 橡胶(CR)，异戊橡胶（IR)，丁晴橡胶(NBR)，乙丙橡胶(EPDM)，氢化丁晴橡胶(HNBR)等。
[0096] 本实用新型中除了半固体层，还引入了金属层的概念，它与半固体层相结合可以 实现一个复合层（即复合止振层），这个复合层作为基本的止振防漏音单元，可以通过多个 复合层叠加的方式来实现防漏音的消除。金属层为铝箱或者铜箱，但是并不局限于这两种 金属。而且，这个复合层既可以设计放置在骨传导振子内部，也可以设置在骨传导振子外 侦k所以，本实用新型至少1个复合层在骨传导振子内部或外部进行轴向止振的操作。总的 来说，这个复合层防止骨传导漏音的原理如下：
[0097] 1、均匀化振动:通过金属层这个良好的振动传导介质，可以把原来轴向的高强度 振动信号均匀地分布在一个更大的面积上，所以单位面积的振动信号实际上是减小的。
[0098] 2、吸收振动:本实用新型的复合层可以用于骨传导振子内部振动元件和外壳的连 接，可称为内部复合层。此状态下内部振动元件是振动源，内部复合层的作用是吸收其在轴 向上贴合外壳时产生的振动，避免将漏音传递到骨传导振子的外部，同时也会略微减少内 部振动元件自身的振动。内部复合层的外径小于骨传导振子的外径。
[0099] 3、消减振动：本实用新型的复合层也可以用于骨传导振子与发箍框架之间的连 接，可以成为外部复合层，此状态下整个骨传导振子是振动源，外部复合层的作用是将骨传 导振子与发箍框架产生的振动通过高阻尼作用迅速消减，防止振动通过发箍框架振动空气 产生漏音。外部复合层的外径大于等于骨传导振子的外径。
[0100] 本实用新型还解决了传统发箍功能单一的问题，提供自拍功能，能够防丢，能够实 现环境、健康检测，具有智能个人语音助理的功能。本实用新型在使用时，双手撑开发箍向 后戴在头上，骨传导振子应位于耳朵后方，发箍末梢紧贴耳后的颞骨裸露皮肤部分，而不是 在耳朵里或者有头发密集覆盖部分。本实用新型具有4项基本功能:接打电话、播放音乐、自 拍照相和移动设备防丢。这都是通过一个按键完成的。首先是电话操作。发箍与蓝牙移动设 备配对后，有电话打进来时，短按一次是接电话;通话结束后，再次短按一次是挂电话。不方 便接电话时，长按按键2秒即可挂电话。在开机状态下，短按两次，是快速重拨。开机时长按 按键5秒钟，是关机的操作。对于音乐播放控制，短按1次是音乐的播放和暂停。切歌和调音 量需要在移动设备上操作。使用远程自拍功能需要打开蓝牙连接移动设备的相机界面，长 按本实用新型中的按键1秒即可实现自拍。移动设备防丢功能支持两种距离模式。短距离防 丢需要安装"蓝牙防丢VI.0"手机应用程序(App)。它实现1到3米范围内的报警。长距离则无 需手机应用程序(App)，当发箍的和移动设备的距离超出10米时，会自动发出提示音。
[0101] 本实用新型还有一组嵌入在发箍外侧的健康传感器组。它们被用来提供给用户情 感通信，例如:健康建议，情感建议。参数估计算法可以通过智能个人助理，例如:通过苹果 公司的Siri或者微软公司的Cotana进行实现，但并不局限于某种特定的智能个人助理技 术。智能个人助理可以提供语音提示和情感的服务给用户。这部分将在后面详细描述。此处 所使用的传感器是用户情感感知的基本检测机构中的一个。这些传感器包括心率传感器， 用于记录用户的心跳速率;血氧传感器，用于检测血液中的氧含量。这些传感器也设置在发 箍的端部，使得它们可以接触毛发没有覆盖的皮肤。还包括体温计，体温计会对用户每天的 体温数据进行收集分析，从而根据统计信息给用户提供健康或者生理的建议。例如根据女 人的基础体温变化规律来对月经周期、是否怀孕进行判断，通过个人语音助理提示用户相 关信息。
[0102] 本实用新型实现了智能个人助理功能。本实用新型提供了两种方法实现智能个人 助理的功能。
[0103] 本实用新型的第一种智能个人助理功能基于其传感器的实时数据而实现。本实用 新型监视健康传感器的数据，如果所观察到的传感器数据一旦超过一个预定的阈值，智能 个人助理的声音将被触发，提醒用户的健康参数超出阈值，是否需要联系家人或医生等。例 如，当用户在运动过程中由于运动过于剧烈，其心脏跳动速率超出预先定义的阈值的时候， 智能个人助理给用户发出提醒信息。智能个人助理具备计算功能，计算功能既可以在本地 处理器执行，也可以在云服务器端来执行。当在云服务器端计算时，本实用新型的发箍仅需 将数据传输到服务器，服务器计算并检索健康数据库来判断获得的数据是否超出健康或安 全范围，最后将计算的结果和结论通过无线网络返回给发箍。另外，本实用新型提供的建议 可以是来自用户的进一步输入，例如用户可以提前输入："心脏的跳动速率超过正常水平， 是否需要考虑慢下来，这是对你的健康更好"等，这样当用户心脏跳动速率超出预先定义的 阈值的时候，会收到发箍的建议。本实用新型的发箍可以发挥超出个人助理的功能，当其在 云服务器端连接对应的数据库的时候，例如，运动数据库、医学数据库、心理学数据库和自 然科学数据库，本实用新型可以转换为具备私人教练、私人健康医生、私人心理医生或私人 家教等功能。另一个例子是，当用户感到悲伤、哭泣的时候，该传感器可以反馈，显示用户的 情感是伤感，个人智能助理能触发播放轻柔的音乐，以缓解用户的情绪。对于用户来说，他 们可能需要个人照顾，并通过与智能个人助理聊天以放松自己的情绪。
[0104] 本实用新型的第二种智能个人助理功能通过记录和检索历史数据进行触发。智能 个人助理在一个特定的期间检测用户关注的关键字的频率。当个人智能助理检测到某一关 键字被重复并且超出预先定义的阈值的次数时，表明用户在关注这个关键字的信息，这时 个人智能助理会记录并上传这个关键字到云服务器与历史数据库进行检索，当检索结果发 现该关键确实在特定时段出现时，本实用新型的发箍认为用户正在关注相关主题，例如生 活方式的话题，明星新闻，八卦搜索，购物，打折信息等，这时云服务器端会通过搜索引擎检 索互联网，通过卷积神经网络算法提取相关信息，通过组合关键字的频率和传感器对情绪 和情感进行检测，提示用户是否关注相关内容。如果是，则朗读相关内容;如果否，则放弃播 放相关内容，并将客户的反馈存入云服务器的历史数据库以供下一次检索使用。所以这个 历史数据库是具有自学习功能的，是随着用户的使用而不断完善的，具有高度的私人性。所 以本实用新型可以通过这种方法使智能个人助理具有自学习功能。本实用新型可提供私人 和亲密的交流。对于用户情绪和健康检查相结合的方法的实施例示于图14。
[0105] 如图14所示，首先由健康传感器感应用户的心率、血氧和温度，判断检测的数据是 否超过预设的健康阈值，如果否，则由健康传感器重新感应用户的心率、血氧和温度，如果 是，则记录此时用户通过骨传导麦克风和空气传导麦克风发出的语句中词频较高的语句， 上传到云服务器进行计算检索，云服务器对语句进行计算并且提取高词频关键词，比对最 近一段时间的历史数据库，检索关键词，判断提取的高词频关键词与数据库中的高词频关 键词是否匹配，如果否(表明提取的高词频关键词在数据库中未检索到），将未检索到的新 关键词存入高词频关键词数据库，如果是，则触发云服务器上的智能个人助理引擎检索互 联网，并通过卷积神经网络算法计算出该关键词可以产生的事件，将优先级最高的事件的 建议、答案、下一步问题返回给发箍，通过语音播报给用户，判断用户是否对回馈的语音信 息满意，如果是，结束程序，如果否，发箍将用户进一步的问题上传给云服务器智能个人助 理引擎，重新触发云服务器上的智能个人助理引擎检索互联网，并计算出该关键词可以产 生的事件，将优先级最高的事件的建议、答案、下一步问题返回给发箍，通过语音播报给用 户。
[0106] 本实用新型不局限于无线通信方式实现骨传导发箍的功能。除此之外，有线方式 也同样适用于本实用新型。本实用新型有线技术实施方式不需要电池，无线通信单元，天 线，如图15所示。这样的好处是：
[0107] 1.大大精简了电路复杂度，减少了生产制造工序，降低了生产制造成本；
[0108] 2.用户不必担心蓝牙骨传导发箍长时间使用后电量不足导致无法使用。有线技术 实施本身不需要电池供电。其电源供应来自其连接的外部设备，例如个人电脑(PC )、移动设 备。
[0109] 如图15所示，本实用新型提出的有源有线骨传导发箍由以下几个部分组成:发箍 本体150,吸音棉层151，布艺包裹层（未显示），装饰层（未显示），骨传导振子152,海绵套 153,漏音缓冲器154,骨传导麦克风155,骨传导线控驱动器主板156，USB 0TG供电接口， 3.5mm音频接口 157，USB 0TG转换器158。发箍本体内侧两端固定骨传导振子。与无线技术实 施不同的是，有线技术实施中没有电路主板和电池固定在发箍本体上从而节约了成本。两 个骨传导振子通过一分多音频功分器159连接到骨传导线控驱动器主板。这个线控驱动器 主板实际上是一个精简版本的电路主板，仅保留一个骨传导驱动放大器、音量控制按键 1510和至少1个气传导麦克风1511。骨传导线控驱动器主板的音频输入端口连接一条音频 线1512，音频线末端的3.5mm音频接口 157是一个通用的3.5mm音频连接器公头(AV Jack)。 线控驱动器主板的供电端口连接一条USB线1513，USB线末端是一个通用的USB Type-A型公 头连接器1514WSB Type-A型公头连接器可以通过USB 0TG转换器158将Type-A型接口转换 为其它任意可以支持类型连接器形式，例如MicroUSB连接器，苹果手机数据连接器等。在电 气连接性满足条件的情况下，USB 0TG转化器不局限于某种特定的接口形式。
[0110] 在使用时，需要连接设备提供一个3.5mm音频连接器母头和一个能够支持0TG、提 供3.3V或5V供电的数据接口连接器母头。本实用新型的有线技术实施方式通过3.5mm音频 连接、USB 0TG连接器和转换器与设备相连接，分别对音频和供电进行传输，将设备输出的 音频信号和供电作为骨传导线控驱动器主板的输入，线控驱动器对音频信号进行放大后， 达到骨传导振子可以接受的信号功率水平，直接通过一分多音频功分器进行分路，分别驱 动骨传导振子传导音频到达听觉神经。
[0111] 本实用新型还解决了现有技术中发箍本体采用的塑料材质如聚氯乙烯(PVC)、聚 丙烯(PP)或聚乙烯(PE)等接触皮肤引起不适、皮肤过敏的问题。本实用新型采用聚碳酸酯 (PC)，而不是PVC、PP或PE来避免长期接触皮肤引起的不适、过敏的问题，而且本实用新型采 用的材料无毒害。聚碳酸酯(PC)材料作为发箍本体，但是它并不接触皮肤，外面有吸音棉 层、棉布层包裹，真正接触皮肤的是棉布层。所以，本实用新型实际上是一个布艺的发箍，与 现有技术中的塑料耳机和发箍有着明显的差别。棉布材质接触皮肤和衣物接触的体验是一 致的。所以本实用新型能提供舒适、不过敏、无毒害的健康骨传导发箍。
[0112] 此外，本实用新型还解决了现有技术中发箍按键多的问题，实现了采用唯一的按 键完成所有操作的简化方式，通过软件和硬件相结合的方式实现了按键的简化，唯一的按 键可以实现多种功能。
[0113] 本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和积极效果：
[0114] 1、实现了骨传导发箍的功能多样化，保持了传统布艺发箍的美学吸引力、舒适、健 康等特点，增加了自拍、防丢、环境健康监测、智能个人语音助理、无线语音通话、听音乐等 功能。
[0115] 2、解决了骨传导技术的漏音问题，有力地保护了用户在使用过程中的个人隐私。
[0116] 3、解决了骨传导技术在送话过程中，周围环境噪声干扰的问题。本实用新型可以 抵消环境噪声，保证在通话中，只有纯净的用户语音。
[0117] 4、实现了现有技术无法实现的高品质骨传导音频，解决了人体骨骼和组织对振动 信号的衰减作用。
[0118] 5、简化了骨传导发箍的电路设计复杂度，降低了成本，降低了功耗。
[0119] 6、解决了现有塑料骨传导发箍导致的用户佩戴不舒适、容易造成皮肤过敏的问 题。
[0120] 7、简化了骨传导发箍的输入操作，实现了唯一一个按键就能完成所有操作的方 法，使骨传导发箍与用户的交互更加友好。
[0121] 8、本实用新型既可以通过无线连接的方式进行实施，也可以通过有线的方式进行 连接。通过3.5mm音频连接器和USB Type-A型连接器，可以通用连接现有设备，无需电池供 电，可以实现全天候的使用。有线连接方式是无线连接方式的重要补充，来满足不同用户对 于不同应用场景的需要。
[0122] 以上显示和描述了本实用新型的主要特征及本实用新型的优点。本领域的技术人 员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明 本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变 化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范 围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【主权项】
1. 一种骨传导发箍，其特征在于，所述骨传导发箍包括:柔性可延展的马蹄铁形发箍本 体、吸音棉层、布艺包裹层、装饰层、至少2个骨传导振子、至少2个防漏音缓冲器、至少2个海 绵套、至少1个空气传导麦克风、至少1个骨传导麦克风、电路主板、可充电电池和1个一分多 音频功分器，所述的吸音棉层固定设置在发箍本体的外侧，所述的布艺包裹层和装饰层将 发箍本体和吸音棉层包裹在内；至少2个骨传导振子设置在发箍本体内侧的末端;防漏音缓 冲器设置在骨传导振子与发箍本体之间的接触的结合部位;海绵套将骨传导振子包裹在其 中；空气传导麦克风集成设置在电路主板上;骨传导麦克风设置在发箍本体的内侧顶部；电 路主板设置在发箍本体的外侧，电路主板的厚度与吸音棉层相同，并且平行嵌入在两块吸 音棉层之间，并固定在发箍本体的外侧;所述的电路主板上还集成设置有数字信号处理和 无线收发单元、天线、骨传导振子驱动器、至少1组运动传感器、至少1组健康传感器和1个控 制按键;可充电电池固定在发箍本体另一半的外侧，与电路主板相对，可以维持发箍重量的 平衡，并且可充电电池被连接到电路主板上;一分多音频功分器连接发箍本体的外侧的电 路主板和内侧的骨传导振子，通过一分多音频功分器将骨传导振子与电路主板上的骨传导 振子驱动器的端口相连接;与外部设备的连接方式既能够支持有线连接，也能够支持无线 连接;所述的发箍本体包括主体和两个可延展体，两个可延展体按照预定的曲率分别连接 到主体的两端，并且两个可延展体允许调整其各自的长度，至少有2个骨传导振子分别位于 发箍本体内侧的两端，至少有1个骨传导麦克风位于发箍本体内侧的中间位置，当用户佩戴 骨传导发箍的时候，2个骨传导振子分别紧贴在耳朵后侧的颞骨部分，骨传导麦克风位于颅 骨顶端的位置。2. 根据权利要求1所述的骨传导发箍，其特征在于，所述的运动传感器包括计步器、陀 螺仪和/或气压计;健康传感器包括心率传感器、血氧传感器和/或温度计;数字信号处理和 无线收发单元包括无线收发器、天线、微处理器、音频编解码器、音频驱动放大器、基带数字 信号处理器和存储器单元。3. 根据权利要求1所述的骨传导发箍，其特征在于，所述的骨传导振子包括金属外壳， 和与金属外壳连接的振子元件，金属外壳的一侧设置有音频输入端子，振子元件与音频输 入端子之间通过音频导线连接;金属外壳的下方设置有外部半金属层和外部半固体层;外 半金属层和外部半固体层构成外部复合止振层，外部复合止振层的下方设置有吸音棉层。4. 根据权利要求3所述的骨传导发箍，其特征在于，所述的振子元件的外径为13mm，从 振子元件的最外侧边缘到外部半金属层的垂直高度为l〇mm，金属外壳134的外径为18_，所 述的吸音棉层为橡塑材质，采用气泡闭孔设计;所述的半固体层的材料构成为橡胶，包括丁 基橡胶、天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、异戊橡胶、丁晴橡胶、乙丙橡胶或氢化 丁晴橡胶;所述的半金属层为铝箱或者铜箱。5. 根据权利要求1所述的骨传导发箍，其特征在于，所述的骨传导麦克风和空气传导麦 克风交替工作进行送话，由一个预先定义的骨传导振子的输入功率阈值来判断骨传导麦克 风是否应被激活，当骨传导振子的输入功率超过预先定义的阈值时，禁用骨传导麦克风送 话通道，同时激活空气传导麦克风进行送话；当骨传导振子的输入功率低于预先定义的阈 值时，激活骨传导麦克风进行送话，同时关闭空气传导麦克风送话通道。6. 根据权利要求1所述的骨传导发箍，其特征在于，系统检测到骨传导振子正在工作状 态，同时骨传导麦克风和空空气传导麦克风都是活动的，然而，它们没有直接输出所检测的 信号到无线连接模块，空气传导麦克风同时探测环境噪声和用户的语音，而骨传导麦克风 由于自身的性质只能检测由振动产生的用户的语音，然后，使用适当的相关性，并用调整前 的空气传导麦克风的检测信号减去骨传导麦克风的检测信号，环境噪声信号就可以通过数 字信号处理方法被提取出来，然后，被提取出来的环境噪声会与气导麦克风信号进行同步， 它们之间进行减法操作，这样空气传导麦克风收集到的环境噪声就可以完全被抵消掉，因 此，无论骨传导振子是否工作，空气传导麦克风或者是骨传导麦克风所收集的声音都能够 对环境噪声达到消除的目的。7. 根据权利要求5所述的骨传导发箍，其特征在于，多个骨传导麦克风分别设置在不同 的位置，多个骨传导振子分别设置在不同的位置，由多个骨传导麦克风和多个骨传导振子 同时提供接收侧和发射侧的多路径分集。8. 根据权利要求1所述的骨传导发箍，其特征在于，所述的1个控制按键能够完成接打 电话、播放音乐和自拍照相功能，发箍与蓝牙移动设备配对后，当有电话打进来时，按一次 控制按键是接电话;通话结束后，再次按一次控制按键是挂电话;不方便接电话时，长按控 制按键2秒能够挂断电话;在开机状态下，按两次控制按键是快速重拨;开机时长按控制按 键5秒钟，是关机的操作;对于音乐播放控制，按1次控制按键是音乐的播放或暂停;使用远 程自拍功能时需要打开蓝牙连接的移动设备的相机界面，长按发箍的控制按键1秒能够实 现自拍。9. 根据权利要求1所述的骨传导发箍，其特征在于，所述的骨传导发箍具备智能个人助 理功能，由所述的健康传感器感应用户的心率、血氧和体温温度，如果发现传感器数据超过 预定的阈值，智能个人助理的声音将被触发，提醒用户的健康参数超出阈值;所述的骨传导 发箍还能够将健康传感器的检查数据传输给远程云服务器，由云服务器计算并检索健康数 据库来判断获得的数据是否超出健康或安全范围，最后将计算的结果和结论通过无线传输 的方式返回给发箍。10. 根据权利要求1所述的骨传导发箍，其特征在于，所述的骨传导发箍能够记录用户 通过骨传导麦克风和空气传导麦克风发出的语句中词频较高的语句，上传到云服务器进行 计算检索，云服务器对语句进行计算并且提取高词频关键词，比对最近一段时间的历史数 据库，检索关键词，判断提取的高词频关键词与数据库中的高词频关键词是否匹配，如果提 取的高词频关键词在数据库中未检索到，则将未检索到的新关键词存入高词频关键词数据 库；如果匹配，则触发云服务器上的智能个人助理引擎检索互联网，通过卷积神经网络算法 计算出该关键词能够产生的事件，将优先级最高的事件的建议、答案和下一步问题返回给 发箍，通过语音播报给用户。11. 一种有源有线骨传导发箍，其特征在于，该有源有线骨传导发箍包括发箍本体，吸 音棉层，布艺包裹层、装饰层、骨传导振子、海绵套、漏音缓冲器、骨传导麦克风、骨传导线控 驱动器主板、USB OTG供电接口、3.5mm音频接口和USB OTG转换器，发箍本体内侧两端固定 两个骨传导振子，两个骨传导振子通过一分多音频功分器连接到骨传导线控驱动器主板， 该骨传导线控驱动器主板上设置有一个骨传导驱动放大器、一个音量控制按键和至少1个 气传导麦克风，骨传导线控驱动器主板的音频输入端口连接一条音频线，音频线末端的 3.5mm音频接口是一个通用的3.5mm音频连接器公头，线控驱动器主板的供电端口连接一条 USB线，USB线末端是一个通用的USB Type-A型公头连接器。
【文档编号】A45D8/36GK205456827SQ201620077075
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】王泽玲
【申请人】王泽玲