專利名稱：一種智能聽力保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及聽力保護(hù)和電子技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步是涉及一種能夠自主屏蔽有損聽力的大響度噪聲并增強(qiáng)微弱聲音信號(hào)的智能聽力保護(hù)器。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的人員需要在大噪聲環(huán)境下工作，其聽力正面臨日益嚴(yán)重的噪聲威脅。衛(wèi)生組織制定的聽力保護(hù)規(guī)范指出，在噪聲超過(guò)85dB的環(huán)境中工作時(shí)應(yīng)采取聽力保護(hù)措施，否則存在聽力損傷的風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，突發(fā)性的大峰值脈沖噪聲和長(zhǎng)時(shí)間暴露在高強(qiáng)度噪聲環(huán)境下，是造成聽力損傷的根本原因。在軍事領(lǐng)域，自動(dòng)步槍、大炮、坦克、飛機(jī)等武器裝備帶來(lái)的噪聲經(jīng)常超過(guò)90dB，進(jìn)攻性武器射擊時(shí)產(chǎn)生的脈沖噪聲的峰值聲壓級(jí)可達(dá)150-180dB，極易造成士兵暫歇性甚至永久性的聽力損傷。不止是部隊(duì)，機(jī)場(chǎng)、鐵路、造船、金屬冶煉、管道作業(yè)、發(fā)電廠等領(lǐng)域的職工也都面臨著十分嚴(yán)重的職業(yè)噪聲危害。傳統(tǒng)的聽力保護(hù)手段是佩戴耳塞或耳罩以隔離外界噪聲的危害，但這會(huì)削弱佩戴者的聽覺效能，降低其對(duì)外部環(huán)境的感知能力，影響其接收外界重要信息(如上級(jí)指令)以及與同伴的正常交流，因此受到普遍排斥。目前不影響感知外界信息的智能聽力保護(hù)器，大多采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，該技術(shù)需要高性能的 ADC (Analog Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)、DAC (Digital AnalogConverter,數(shù)模轉(zhuǎn)換器)和DSP (Digital Signal Processor,數(shù)字信號(hào)處理器)等電子芯片以及復(fù)雜的算法來(lái)處理音頻信號(hào)，系統(tǒng)復(fù)雜且成本較高，限制了其推廣應(yīng)用。有鑒于此，有必要研究一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠且性價(jià)比高的智能聽力保護(hù)器，使其既能自主屏蔽有損聽力的大響度噪聲又不削弱佩戴者對(duì)外部環(huán)境的感知能力。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，提供一種簡(jiǎn)單可靠且性價(jià)比高的智能聽力保護(hù)器，該裝置既能自主屏蔽各種突發(fā)性的大響度噪聲，起到保護(hù)聽力的作用，又能合理放大以語(yǔ)音為代表的外界有益聲音信息，保證佩戴者對(duì)外部環(huán)境的感知能力不受影響。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的第一種技術(shù)方案為:一種智能聽力保護(hù)器，包括麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，其特征在于，還包括控制模塊，所述控制模塊包括比較電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路、電子開關(guān)、濾波電路、功率放大電路、音量調(diào)節(jié)器和閾值調(diào)節(jié)器。比較電路的一個(gè)輸入端與麥克風(fēng)連接，比較電路的另一個(gè)輸入端與閾值調(diào)節(jié)器連接，比較電路的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸入端連接。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸出端與電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接，電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與電子開關(guān)的輸入控制端連接。麥克風(fēng)輸出的音頻信號(hào)經(jīng)電子開關(guān)傳輸至濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，功率放大電路同時(shí)與音量調(diào)節(jié)器連接，功率放大電路的輸出端與揚(yáng)聲器連接。[0009]本實(shí)用新型提供的其他技術(shù)方案是:智能聽力保護(hù)器，包括麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和電源，其特征在于，還包括控制模塊，所述控制模塊包括比較電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路、電子開關(guān)、濾波電路、功率放大電路、音量調(diào)節(jié)器和閾值調(diào)節(jié)器。比較電路的一個(gè)輸入端與麥克風(fēng)連接，比較電路的另一個(gè)輸入端與閾值調(diào)節(jié)器連接，比較電路的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸入端連接。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸出端與電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接。電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與電子開關(guān)的輸入控制端連接。麥克風(fēng)輸出的音頻信號(hào)輸出至濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，功率放大電路同時(shí)與音量調(diào)節(jié)器連接，功率放大電路的輸出端與揚(yáng)聲器連接。為濾波電路或功率放大電路供電的電源其輸出端連接至電子開關(guān)的輸入端，電子開關(guān)的輸出端連接至濾波電路或功率放大電路的電源輸入端。本實(shí)用新型的有益效果是:相較于現(xiàn)有的智能聽力保護(hù)器，本實(shí)用新型提供的智能聽力保護(hù)器在有損聽力的大響度噪聲出現(xiàn)時(shí)，采用電子開關(guān)直接短時(shí)切斷來(lái)自麥克風(fēng)的聲音信號(hào)的傳輸，既不需要單片機(jī)、DSP等控制核心，也不需要ADC、DAC等價(jià)格較高的電子芯片和復(fù)雜的音頻信號(hào)處理算法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠且成本低廉。在保護(hù)聽力的同時(shí)又不削弱佩戴者對(duì)外部環(huán)境的感知能力，非常適合于部隊(duì)、機(jī)場(chǎng)、鐵路、發(fā)電廠和管道作業(yè)等普遍存在大峰值脈沖噪聲領(lǐng)域的人員使用。

圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
一的控制模塊的組成框圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的智能聽力保護(hù)器的組成結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
一的控制模塊的組成框圖，圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的智能聽力保護(hù)器的組成結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本具體實(shí)施方式
，包括耳罩201、麥克風(fēng)203、揚(yáng)聲器204、電源開關(guān)205，其特征在于，還包括控制模塊202，所述控制模塊202包括比較電路101、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路102、電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路103、電子開關(guān)104、濾波電路105、功率放大電路106、閾值調(diào)節(jié)器107和音量調(diào)節(jié)器108。比較電路101用于比對(duì)外界聲強(qiáng)值與設(shè)定的閾值，該設(shè)定值可通過(guò)閾值調(diào)節(jié)器107改變大小。比較電路101可由普通的電壓比較器實(shí)現(xiàn)，比較電路101接收來(lái)自麥克風(fēng)的音頻信號(hào)與閾值調(diào)節(jié)器107輸出的參考電平比對(duì)后產(chǎn)生的邊沿觸發(fā)信號(hào)輸入到單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路102，形成一個(gè)延時(shí)(暫穩(wěn)態(tài)持續(xù)時(shí)間)可控的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)信號(hào)，該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)信號(hào)再由電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路103進(jìn)行電平邏輯的轉(zhuǎn)換與信號(hào)整形，并為后面的電子開關(guān)104提供一定的功率驅(qū)動(dòng)。電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路包括依次連接的電平轉(zhuǎn)換部分和功率驅(qū)動(dòng)部分。電平轉(zhuǎn)換部分可由與非門構(gòu)成邏輯電路實(shí)現(xiàn)，功率驅(qū)動(dòng)部分可由高速開關(guān)三極管實(shí)現(xiàn)。電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路103輸出的信號(hào)可以快速有效的驅(qū)動(dòng)電子開關(guān)104，電子開關(guān)104可由光電耦合器件(如TLP521 )、模擬開關(guān)芯片(如CC4066)等芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。濾波電路105用于對(duì)麥克風(fēng)輸入的音頻信號(hào)進(jìn)行濾波處理，以降低音頻信號(hào)中無(wú)關(guān)背景噪聲的影響。功率放大電路106用于對(duì)濾波后的音頻信號(hào)進(jìn)行功率放大，以驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲。功率放大電路106可通過(guò)音量調(diào)節(jié)器108調(diào)節(jié)輸出信號(hào)幅值的大小，并通過(guò)AGC (Auto Gain Control,自動(dòng)增益控制)技術(shù)保持聲音在舒適響度范圍之內(nèi)。在本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
一中，電子開關(guān)104設(shè)置在聲音信號(hào)的傳輸通路中，即電子開關(guān)104的輸入端連接麥克風(fēng)203，輸出端連接濾波電路105，受控端連接電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路103，電子開關(guān)104的導(dǎo)通狀態(tài)受電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路103的控制，使麥克風(fēng)203到濾波電路105的音頻信號(hào)被傳輸或截止。另外，作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，在具體實(shí)施方式
二中，麥克風(fēng)203直接與濾波電路105連接。為濾波電路105或功率放大電路106供電的電源，其輸出端連接至電子開關(guān)104的輸入端，電子開關(guān)104的輸出端連接至濾波電路105或功率放大電路106的電源輸入端。使用時(shí)，電子開關(guān)104的導(dǎo)通狀態(tài)同樣受電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路103的控制，通過(guò)電子開關(guān)104使濾波電路105或功率放大電路106處于工作狀態(tài)或是不工作狀態(tài)，這樣同樣可以達(dá)到控制來(lái)自麥克風(fēng)的音頻信號(hào)能否傳輸?shù)綋P(yáng)聲器的目的。另外，在本實(shí)用新型中，耳罩201也可是耳塞，為噪聲阻尼材料構(gòu)成的結(jié)構(gòu)實(shí)體，可將外界噪聲衰減20-30dB，能有效降低大響度噪聲對(duì)人耳的傷害。當(dāng)麥克風(fēng)輸出音頻信號(hào)的幅度值小于閾值調(diào)節(jié)器107設(shè)定的保護(hù)閾值時(shí)，控制模塊202將適度放大麥克風(fēng)203采集的外界聲音信號(hào)，并將放大后的音頻信號(hào)送給揚(yáng)聲器204播放，以增強(qiáng)佩戴者對(duì)外部環(huán)境的感知能力。當(dāng)幅度值超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，控制模塊202將自動(dòng)切斷音頻信號(hào)的傳輸，揚(yáng)聲器204靜音，所有聲音信號(hào)被隔離，起到保護(hù)聽力的作用。為進(jìn)一步理解控制模塊202的工作流程，可通過(guò)分析單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路102的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路102包含穩(wěn)態(tài)和暫穩(wěn)態(tài)兩種狀態(tài)，穩(wěn)態(tài)時(shí)比較電路101輸出一穩(wěn)定的電信號(hào)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路102的輸出也為一穩(wěn)定的電信號(hào)，電子開關(guān)104處于常閉狀態(tài)，此時(shí)外界聲音信號(hào)可經(jīng)過(guò)控制模塊202進(jìn)行濾波放大處理后正常傳輸，佩戴者處于有效感知外界聲音的狀態(tài)。當(dāng)外界聲強(qiáng)值超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，比較電路101立刻改變輸出狀態(tài)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路102也自動(dòng)跳變?yōu)闀悍€(wěn)態(tài)，此時(shí)電子開關(guān)104斷開，聲音信號(hào)的傳輸通路被切斷，此時(shí)佩戴者處于聽力被保護(hù)的狀態(tài)。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路102暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時(shí)間，即電子開關(guān)104的斷開時(shí)間，由觸發(fā)電路中電阻R、電容C的參數(shù)確定。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路102可以配置成可重觸發(fā)和不可重觸發(fā)兩種形式，本實(shí)用新型優(yōu)選為可重觸發(fā)式單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路，以保證外界聲強(qiáng)較強(qiáng)時(shí)可提供持續(xù)的聽力保護(hù)。本實(shí)用新型提供的智能聽力保護(hù)器，所述控制模塊202、麥克風(fēng)203和揚(yáng)聲器204經(jīng)過(guò)小型化后可集成在所述耳罩201或耳塞的內(nèi)部，所述智能聽力保護(hù)器最終在外觀上與現(xiàn)有耳罩或耳塞相似，但同時(shí)具有聽力保護(hù)和感知外界聲音信息的雙重功能。本實(shí)用新型提供的智能聽力保護(hù)器還可配置成耳塞加耳罩雙重隔離保護(hù)的形式，此時(shí)麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和控制模塊的電氣連接方式不變，但麥克風(fēng)203設(shè)置在耳罩外部,揚(yáng)聲器204設(shè)置在耳塞內(nèi)部，控制模塊202集成在耳罩內(nèi)部。佩戴者使用時(shí)先將耳塞插入耳道，再將耳罩罩住外耳部，此時(shí)可實(shí)現(xiàn)噪聲雙重隔離的功能，獲得更好的保護(hù)效果，同時(shí)不影響感知外界環(huán)境信息。本實(shí)用新型提供的智能聽力保護(hù)器采用聲音傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)外部環(huán)境的聲強(qiáng)狀態(tài)，在有損聽力的大響度噪聲出現(xiàn)時(shí)，通過(guò)電子開關(guān)自動(dòng)短時(shí)切斷聲音信號(hào)的傳輸，起到保護(hù)聽力的作用；在沒有大響度噪聲的一般情況下，能夠適度放大外界微弱的聲音信號(hào)，增強(qiáng)佩戴者對(duì)外部環(huán)境的感知能力。需要指出的是，本實(shí)用新型提供的智能聽力保護(hù)器采用隔音耳罩或耳塞來(lái)衰減外界噪聲，隔音耳罩或耳塞一般能將噪聲衰減20-30dB，保證噪聲不會(huì)超過(guò)聽力損傷閾值即達(dá)到目的，并不會(huì)完全消除噪聲。因此，在控制模塊從電路上切斷聲音信號(hào)的傳輸通路時(shí)，佩戴者仍能聽到經(jīng)過(guò)衰減的部分噪聲，不會(huì)明顯影響其對(duì)外界環(huán)境的感知能力。
權(quán)利要求1.一種智能聽力保護(hù)器，包括麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，其特征在于，還包括控制模塊，所述控制模塊包括比較電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路、電子開關(guān)、濾波電路、功率放大電路、音量調(diào)節(jié)器和閾值調(diào)節(jié)器；比較電路的一個(gè)輸入端與麥克風(fēng)連接，比較電路的另一個(gè)輸入端與閾值調(diào)節(jié)器連接，比較電路的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸入端連接；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸出端與電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接；電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與電子開關(guān)的輸入控制端連接；麥克風(fēng)輸出的音頻信號(hào)經(jīng)電子開關(guān)傳輸至濾波電路的輸入端；濾波電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，功率放大電路同時(shí)與音量調(diào)節(jié)器連接，功率放大電路的輸出端與揚(yáng)聲器連接。
2.一種智能聽力保護(hù)器，包括麥克風(fēng)、揚(yáng)聲器和電源，其特征在于，還包括控制模塊，所述控制模塊包括比較電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路、電子開關(guān)、濾波電路、功率放大電路、音量調(diào)節(jié)器和閾值調(diào)節(jié)器；比較電路的一個(gè)輸入端與麥克風(fēng)連接，比較電路的另一個(gè)輸入端與閾值調(diào)節(jié)器連接，比較電路的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸入端連接；單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸出端與電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路的輸入端連接；電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與電子開關(guān)的輸入控制端連接；麥克風(fēng)輸出的音頻信號(hào)輸出至濾波電路的輸入端，濾波電路的輸出端與功率放大電路的輸入端連接，功率放大電路同時(shí)與音量調(diào)節(jié)器連接，功率放大電路的輸出端與揚(yáng)聲器連接；為濾波電路或功率放大電路供電的電源其輸出端連接至電子開關(guān)的輸入端，電子開關(guān)的輸出端連接至濾波電路或功率放大電路的電源輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種智能聽力保護(hù)器。技術(shù)方案為包括麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器，其特征在于，還包括控制模塊，所述控制模塊包括比較電路、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路、電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路、電子開關(guān)、濾波電路、功率放大電路、音量調(diào)節(jié)器和閾值調(diào)節(jié)器。比較電路的一個(gè)輸入端與麥克風(fēng)連接，另一個(gè)輸入端與閾值調(diào)節(jié)器連接，比較電路的輸出端與單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路連接。單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路的輸出端依次與電平轉(zhuǎn)換與驅(qū)動(dòng)電路、電子開關(guān)的輸入控制端連接，麥克風(fēng)輸出的音頻信號(hào)經(jīng)電子開關(guān)傳輸至濾波電路、功率放大電路。該裝置既能自主屏蔽各種突發(fā)性的大響度噪聲，起到保護(hù)聽力的作用，又能合理放大以語(yǔ)音為代表的外界有益聲音信息，保證佩戴者對(duì)外部環(huán)境的感知能力不受影響。
文檔編號(hào)H04R25/00GK203072154SQ20132005585
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者雷兵, 馮瑩, 王楨, 劉飛, 朱莉玨 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)