一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机

本发明涉及一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机。

背景技术：

1、降噪耳机为了在小空间下达到更好的降噪效果，常常采用封闭式设计，可能会导致耳朵不适，甚至耳朵疼痛，且密闭环境下耳道可能会变得潮湿，从而增加了耳道感染的风险，所以通风设计可以减轻压力和不适感，并减少细菌滋生。

2、传统降噪耳机降低噪声的主要方式是隔声，利用声波从空气到固体时的阻抗不匹配，在声波的传播路径上起到阻断作用。由此传统结构通常要在密封性和通风性能之间进行取舍，在有限空间下难以达到好的效果。

3、在声学降噪领域中，由于通风和降噪性能之间的矛盾，小型结构中的高效宽带降噪性能在声学工程应用中仍然具有巨大的挑战性。多孔材料和微孔吸收材料作为最常规的噪声解决方案，其结构厚度通常与工作波长相当，所以导致小结构下的吸声效果较差，得益于声学超材料的发展，使得结构厚度可以达到对应波长的几十甚至上百分之一，本专利采用谐振腔的耦合对噪声传播进行抑制,在通风的情况下达到宽带降噪的目的。

4、传统的谐振器在各自的谐振频率处表现为完美吸收组合在一起，形成一个宽的吸收带，但完美吸收的要求实质上对元件的阻抗和厚度有非常严格的限制。声学超材料对虽然每个组件单独表现出相当低的吸收峰，但通过操纵它们之间的相干耦合效应，可以用更薄的结构达到几乎一致的吸声效果。

5、主动噪声控制(active noise control, anc)的物理基础是基于声波相消干涉原理来实现噪声能量的抵消。在实际应用中，可通过自适应数字处理器与电声器件相搭配的方式来辅助生成反相抵消声波，进而实现初级噪声的有效抑制。

6、主动降噪通常在1khz以下的低频效果较好，而且可以在非密闭空间下使用。而被动降噪通常在约1khz以上的频率是有效的，利用共振消声的原理，能在保证通风的情况下达到很好的吸声效果，结合声学超材料设计，在小空间也能达到较好的宽频吸声效果。由此,通过合适的设计，原则上能够在通风的情况下在整个可听声范围内进行有效的噪声消除。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机，该耳机带有通风声学降噪结构，结合了主动降噪技术和声学超材料，在非密闭环境下达到降噪效果。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机，包括耳机外壳，所述耳机外壳内由主动降噪区域、被动降噪区域以及通风路径组成，所述被动降噪区域包括圆柱状的谐振腔，该谐振腔沿其长度方向经若干竖向的隔板分为若干个腔室；所述通风路径包括于耳机外壳内顶部与底部前后贯通开设的通风通道，所述腔室均与顶部或底部的通风通道连通，通风通道两端均与耳机外壳外部相通。

3、进一步的，所述腔室内均经一竖向分隔板隔开均分，该分隔板与隔板固设为一体，且分隔板隔开的半圆形腔室内中部均经多孔件横向架设阻隔为四分之一的腔室，位于上部的四分之一腔室均与顶部的通风通道连通，位于下部的四分之一腔室均与底部的通风通道连通，并于各四分之一腔室与通风通道连通的通口处设置有若干导板朝四分之一腔室内竖向延伸。

4、进一步的，所述主动降噪区域位于被动降噪区域前侧，其包括喇叭、导线、降噪芯片、参考传声器与误差传声器，所述喇叭后端经导线连接降噪芯片，该降噪芯片经导线连接参考传声器，所述喇叭上经导线连接误差传声器，喇叭上还连接有导线并穿出耳机外壳以该导线作为耳机线。

5、进一步的，所述耳机外壳包括耳机前壳体与耳机后壳体以及套设与于耳机前壳体端部的硅胶耳套，所述主动降噪区域、被动降噪区域以及通风路径均位于耳机后壳体内，所述耳机前壳体上开设有供通风通道前端于外部连通的通风孔，通风通道后端穿出耳机后壳体。

6、进一步的，所述耳机前壳体呈弧形，一端与硅胶耳套连接，另一端与耳机后壳体固连。

7、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通风路径在耳机内部贯穿整个耳机，连接耳道与环境，可以减轻压力和不适感，并减少细菌滋生，同时在耳机内部布置了主动降噪区域和被动降噪区域，主动降噪区域主要实现耳机的基本功能和主动降噪效果，被动降噪区域主要利用共振的方式消耗中高频声能，能够在非密封的情况下实现宽频降噪效果。

8、下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机，其特征在于：包括耳机外壳，所述耳机外壳内由主动降噪区域、被动降噪区域以及通风路径组成，所述被动降噪区域包括圆柱状的谐振腔，该谐振腔沿其长度方向经若干竖向的隔板分为若干个腔室；所述通风路径包括于耳机外壳内顶部与底部前后贯通开设的通风通道，所述腔室均与顶部或底部的通风通道连通，通风通道两端均与耳机外壳外部相通。

2.根据权利要求1所述的一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机，其特征在于：所述腔室内均经一竖向分隔板隔开均分，该分隔板与隔板固设为一体，且分隔板隔开的半圆形腔室内中部均经多孔件横向架设阻隔为四分之一的腔室，位于上部的四分之一腔室均与顶部的通风通道连通，位于下部的四分之一腔室均与底部的通风通道连通，并于各四分之一腔室与通风通道连通的通口处设置有若干导板朝四分之一腔室内竖向延伸。

3.根据权利要求1所述的一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机，其特征在于：所述主动降噪区域位于被动降噪区域前侧，其包括喇叭、导线、降噪芯片、参考传声器与误差传声器，所述喇叭后端经导线连接降噪芯片，该降噪芯片经导线连接参考传声器，所述喇叭上经导线连接误差传声器，喇叭上还连接有导线并穿出耳机外壳以该导线作为耳机线。

4.根据权利要求1所述的一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机，其特征在于：所述耳机外壳包括耳机前壳体与耳机后壳体以及套设与于耳机前壳体端部的硅胶耳套，所述主动降噪区域、被动降噪区域以及通风路径均位于耳机后壳体内，所述耳机前壳体上开设有供通风通道前端于外部连通的通风孔，通风通道后端穿出耳机后壳体。

5.根据权利要求4所述的一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机，其特征在于：所述耳机前壳体呈弧形，一端与硅胶耳套连接，另一端与耳机后壳体固连。

技术总结
本发明涉及一种带有声学超材料结构的通风降噪耳机，包括耳机外壳，所述耳机外壳内由主动降噪区域、被动降噪区域以及通风路径组成，所述被动降噪区域包括圆柱状的谐振腔，该谐振腔沿其长度方向经若干竖向的隔板分为若干个腔室；所述通风路径包括于耳机外壳内顶部与底部前后贯通开设的通风通道，所述腔室均与顶部或底部的通风通道连通，通风通道两端均与耳机外壳外部相通；通风路径在耳机内部贯穿整个耳机，连接耳道与环境，同时在耳机内部布置了主动降噪区域和被动降噪区域，主动降噪区域主要实现耳机的基本功能和主动降噪效果，被动降噪区域主要利用共振的方式消耗中高频声能，能够在非密封的情况下实现宽频降噪效果。

技术研发人员：刘星星,胡智炜,郭秋泉,毕宝东,陈梓涵,方尉楠,宋健
受保护的技术使用者：福州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15