本發(fā)明涉及聲學(xué)降噪技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種主動消除噪音的頭枕。

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，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)降噪方式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)明提供了一種主動消除噪音的頭枕，解決了背景技術(shù)中描述的低頻噪聲的問題，采用低功耗技術(shù)保證足夠的續(xù)航時(shí)長，隨用隨開，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)方案為一種主動消除噪音的頭枕,包括殼體，其特征在于：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。

該可插拔線的主動降噪，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)牙模塊包含在內(nèi)電路板上，可提供無線佩戴時(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，所述還包括充電板，充電板嵌在殼體上，可通過充電接口連接充電線給腔體內(nèi)的電源充電。

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

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外部穿過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”)，噪聲到麥克風(fēng)的傳函，揚(yáng)聲器到人耳的傳函，再通過把噪聲到麥克風(fēng)的傳函和揚(yáng)聲器到人耳的傳函反相位與噪聲穿透達(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，用于抵消穿透后人耳真正聽到的噪音。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，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。該可插拔線的主動降噪，有效解決了隔音效果有限及音質(zhì)效果差的問題，能夠提升音質(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)明的降噪結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的降噪結(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：一種主動消除噪音的頭枕,所述降噪內(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”)，當(dāng)未開啟主動降噪時(shí)，處于被動降噪狀態(tài)，一噪聲源NS發(fā)出噪聲經(jīng)過空氣，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是噪聲到外側(cè)麥克風(fēng)的傳輸函數(shù)，H3S是揚(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，接收80dB強(qiáng)噪聲12，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，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)。