風噪聲抑制裝置的製作方法

2023-10-29 05:14:27

專利名稱：風噪聲抑制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及電聲轉換器的使用，更具體地，涉及在麥克風情況下減少 風噪聲影響的裝置。
背景技術：
與麥克風有關的風噪聲問題是熟知的，已經提出了許多解決方案。這 樣的提議通常需要使用複雜的信號處理設備，這相當大地提高了麥克風及 關聯繫統的成本。還提出了較簡單的解決方案，如為麥克風提供某種擋風 板，這可以是行之有效的，但是卻太佔空間。

發明內容
本發明提供了一種裝置，包括覆蓋有用於預先減弱風的耐風材料層的 至少一個轉換器元件。所述耐風材料包括單獨的網狀物或與一個或更多個 薄泡沬和/或氈層相組合的網狀物，並且可以可選地包括附加的網狀物層。 優選地，耐風材料的外表面是特殊地被定形的，且由無縫地接合的多個凸 面組成。發明人己發現，在將外表面定形為形成立體雙曲線形狀時，可以 達到最佳效果。該轉換器元件或每個轉換器元件位於由定形後的耐風材料 所限定的、以便完全的外露於風中的容積內。
該技術同樣適用於全向麥克風，並且效果較差地適用於雙向及單向麥 克風。
實際上，優選的裝置使用最少三個麥克風，儘管所描述的耐風材料網 狀物在與一個或兩個麥克風一起使用時也提供了有利的風噪聲減小的效果。
本發明的優點是無需存在所需的聲源即可使本發明運作。


為了使本發明更容易地被理解，將參考附圖以示例的方式來描述本發 明的實施例，附圖中
圖1圖示意性地示出了根據本發明的麥克風裝置的第一實施例； 圖2圖示意性地示出了本發明的第二實施例；以及
圖3示出了根據本發明的、包含修改後電路的另一裝置的方塊圖。此 改進的目的是檢測產生最大風噪聲的麥克風，並防止其輸出達到累加電 路。
具體實施例方式
本發明的實施例包括一個或更多個轉換器元件。在提供了多於一個的 轉換器元件的情況下，通過將轉換器元件的輸出累加以產生單個輸出，可 以實現進一步的風噪聲減小效果。優選的是，使用全向轉換器元件，然而 也可以使用單向或雙向元件，但是性能水平較低。全向轉換器元件是以下 這樣元件在該元件中，在外殼中存在單個埠，其中在外殼內布置膜片， 使得所述膜片對來自不同方向的聲音作出等同的響應。彼此之間相對的元 件的布置不是重要的，因為可以通過將輸出累加來實現進一步的風噪聲減 小效果，而與元件相對於聲源所面向的方向無關，儘管在元件面向不同方 向時實現了最佳的性能。然而，可能存在以下情況在該情況下，將元件 相對於彼此地布置，使得這些元件的埠與所需的聲源距離相等。在一個 這樣的裝置中，元件可以位於虛球表面，使得這些元件都與期望的聲源距 離相等。
此外，應當利用薄的耐風材料為麥克風擋風，所述耐風材料可以包圍 這些麥克風或至少被置於所有麥克風元件所共有的所有外露的孔上。該材 料可以由具有大小為大約125微米或更小的孔洞的網狀物組成，所述網狀 物可以與薄氈或泡沫相組合。泡沫可以類似於用來覆蓋頭戴耳機的耳機的 材料，儘管其它裝置也是有效的。優選地，該材料不應對這些元件的頻率 響應造成顯著的不利影響。
現在參考圖l，圖l示出了一種裝置，包括多個全向轉換器元件，這多個全向轉換器元件覆蓋有網狀物形式的耐風材料層10，所述網狀物具
有大約小於125微米(優選地小於大約75微米，更優選地40-50微米) 的孔。網狀物例如可以由線製成。應注意，具有單個轉換器單元的裝置 中可以使用相同類型的耐風材料。如果需要，該網狀物可以與由薄氈或吸 聲泡沫(與用來覆蓋頭戴耳機的耳機的材料相類似)組成的層相組合。可 以採用多種不同方式來將定形後的網狀物與氈或泡沫層相組合，而不是簡 單地如圖2所示利用網狀物覆蓋氈或泡沬。舉例而言，氈或泡沫可以覆蓋 網狀物，或可以存在由網狀物和氈或泡沫以任何組合形式組成的交替的 層，以在以增大體積為代價的情況下實現更好的風噪聲抑制。因而，材料 10並不影響元件的頻率響應。
在本實施例中，提供了多個轉換器元件，這些元件的輸出通過緩衝電 路16來饋送並由累加電路17加在一起。在累加之後，在被饋送至輸出緩 衝器19之前，由高通或帶通濾波電路對這些信號進行濾波。應注意的是， 元件的埠應面向不同的方向。在提供單個轉換器元件的情況下，可以對 單個元件的輸出信號(而不是對上述累加後的輸出)應用相同的濾波技術。
在圖1的實施例中，存在三個全向麥克風，並且這三個全向麥克風是 相對於彼此而布置的，以使得這三個麥克風物理上定向於三維空間內。這 些元件為如上述的材料IO所覆蓋。圖1中的B和D元件物理上布置於相 同的平面內，但是元件B和D的埠通常指向含有聲源的區域。換句話 說，這兩個元件的埠在同一平面內但是指向不同角度。中間的元件C 物理上在含有元件B和D的平面的上方，但它是傾斜的。因此，元件C
同樣指向含有聲源的區域。
現在轉向圖2，圖2示出了一種麥克風裝置，其中在遮風屏內布置四 個麥克風，該遮風屏是由如上所述包圍薄氈或泡沫層12的類型的細網狀 物10的外層形成的，儘管可以與具有任何數目麥克風的裝置一起使用相 同的遮風屏。麥克風A、 B、 C及D被定向於三維空間內面向由點20表 示的公共點，可以認為該點是紙平面內或紙平面外的空間中的任何點。
如在圖1裝置的情況下，以傳統的方式對麥克風的輸出進行緩衝並累 加在一起，其中使用任何合適的模擬或數位技術進行相等的加權或增益。 在累加之後，輸出可以經過截止頻率是大約200赫茲的高通或帶通濾波器，以便進一步改進風噪聲抑制。將濾波器輸出饋送至驅動器和放大器電路。如果需要的話，或者在僅具有單個麥克風的裝置中，在沒有任何附加處理的情況下，也可以在相加過程之前執行濾波。
應注意的是，在麥克風不指向聲源的情況下，也可以實現風抑制效應；麥克風指向不同方向就可以了。通過定向每個麥克風使得該麥克風的埠根據應用指向聲源，可以實現進一步減小風噪聲。
全向元件可以位於具有耐風材料層或由耐風材料層形成的外殼內。備選地，所述元件可以位於具有一個或更多個孔的箱中，在這種情況下僅需要為孔覆蓋耐風材料，儘管此裝置不是理想的。.此外，這種材料可以是如上所描述的，從而這種材料不會加重本發明的實際可製造性的負擔。包括網狀物與氈或泡沫的組合在內的聲障板的形狀對風噪聲抑制性能有影響，其中最佳性能是以多個凸形部分實現的。優選地，凸形部分構成三維(通常是雙曲線)形狀。具體地，已經發現利用定形後的部分之間的收縮部分形成屏幕能有效地擾亂風。
一個預期用法是，以某種方式安裝麥克風元件，使得陣列相對於期望的聲源處於相對固定的位置。在麥克風供一現場演說使用情況下，該麥克風可以附著在懸臂的末端，所述懸臂本身是耳機或頭戴式耳機的一部分。在另一實例中，麥克風可被裝在頭罩上，該頭罩可以具有產生內部有害風噪聲源的氧氣饋送口 ，或可以用於替換已有外部廣播裝置中的已有麥克風，其中麥克風位於籠內，該籠被布置為保持對著用戶臉部，而麥克風本身與用戶口部相隔限定的距離。助聽器經歷風噪聲幹擾，並且可以得益於
本發明。應用包含但不限於與行動電話一起使用的有線或藍芽PHF (個人
免持)設備。麥克風可以與相機一起使用以使得所需的聲音大致來自相機前方，或實質上可以用於捕獲來自任何方向的聲音。說話者可是不動的或在不對所需的風噪聲抑制性能造成影響的情況下移動。
應強調的是，圖l及圖2所描述的麥克風元件將加強任何聲音，而不
論所需的聲源是否位於一個霍格鞽多個元件的埠前方。因此，不需要相對於比方說口部精確地定位麥克風，已發現，如圖1和圖2所描述的麥克風元件的陣列將令人滿意地工作，即使將該陣列非有利地定向在合適的聲源附近並從而僅接收離軸信號。圖3示出了具有電子電路的麥克風陣列的框圖，所述電子電路用於執行信號處理，如果這是任何具體應用所需要的，例如，如果一個或更多個元件製造出不適當的信號則最好將其從累加的輸出中排除。有許多方法可以使用模擬或數字解決方案來實現這種功能。儘管未在此圖中被顯示，然而這些麥克風元件由前述公共的耐風材料薄層IO所覆蓋。將元件的輸出饋送至可控緩衝器，可控緩衝器將這些信號與參考電壓相比較，以抑制來自被影響最嚴重的元件的信號。爾後，在由濾波器電路18處理之後，將
信號加在一起並饋送至輸出緩衝器19，其中該濾波器電路1 8以大約200赫茲的截止頻率應用高通或帶通濾波。可以提供其它陷波和帶通濾波器，以補償語音保真度的任何輕微損失。可以對來自單個元件的輸出應用類似的濾波技術，在這種情況下不需要累加。
麥克風元件陣列替換傳統麥克風，因此通過在製造期間併入於設備中
可用作該麥克風的直接替換。這是可以通過以下方式來實現的在製造期
間，併入麥克風元件及關聯的信號加法電路作為更大設備的組件。備選地，麥克風元件可以與其關聯的信號加法電路一起封裝，或不與其關聯的信號加法電路一起封裝，並作為模塊提供給製造商。
一個或更多個優選地全向轉換器元件的陣列，不論是否為模塊形式，均可被安裝於外殼內，該外殼可為耐水的或防濺的，但是為該外殼提供被耐風材料層所覆蓋的孔洞。可以為該外殼提供用於將該元件陣列附著到用戶的另一件設備上的構件，例如利用彈簧夾。本發明可以具有廣泛的應用，如，作為較大件設備的組件部分，或作為較大設備的模塊。為了給出不同應用的一些指示，現在將描述多個實施例。這並不是窮舉的清單。
一種實施方案是，如前面指示的替換外部廣播麥克風。另一實施方案
是，替換行動電話或行動電話的PHF器材的一部分中的麥克風。另一實施方案是，替換可攜式記錄設備內的麥克風。
另外的實施方案是，替換相機或攝影機、攝影手機、或其它可攜式通信設備內的麥克風。這可以被指向用戶的麥克風，以使得該用戶可以對正在拍攝或錄製的場景作出評論。儘管上述裝置都是參考風和麥克風而公開的，然而同樣的原則可以應用於諸如水之類的其它流體，在這種情況下轉換器通常稱作水聽器。此外，可以使用允許元件陣列佔據非常小空間的半導體技術來製造全
向轉換器元件。MEM麥克風有時稱作SiMIC (矽麥克風)。以適當陣列的
形式使用一個或更多個微型全向轉換器元件使得本發明的方案可以應用 在助聽器中，所述助聽器適用於微風或大風條件下(例如，戶外)的用戶。 儘管圖中示出了針對耐風材料的簡單形狀，然而研究已顯示，針對該耐風
材料使用特殊形狀是有利的。如圖2所示，所述一個或更多個麥克風元件 位於細網狀物的相對剛性的機殼內，其中所述細網狀物從平面看具有多個 凸形部分。
權利要求
1.一種電聲轉換器裝置，包括至少一個轉換器元件、以及覆蓋所述轉換器元件的耐風材料，其中，所述耐風材料是網狀物形式的，所述網狀物具有尺寸上小於大約125微米的孔並且被定形為形成封閉容積，所述封閉容積可以外露於風中並且被布置為包含該轉換器元件或每個轉換器元件。
2. 根據權利要求1所述的轉換器裝置，其中，所述網狀物具有40-50 微米的孔。
3. 根據權利要求2所述的轉換器裝置，其中，所述該轉換器元件或每個轉換器元件是全向元件。
4. 根據權利要求l、 2或3所述的轉換器裝置，其中，所述耐風材料包括氈或泡沫材料層。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的轉換器裝置，其中，所述耐風材料被定形為形成多個凸面部分。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的轉換器裝置，其中，所述耐風材料被定形為形成總體上三維雙曲線形狀。
7. 根據權利要求5或6所述的轉換器裝置，其中，所述耐風材料的外表面是以收縮部分形成的。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的轉換器裝置，其中，存在多 個轉換器元件，以及對所述元件的輸出進行累加，其中每個轉換器元件面 向唯一的方向。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的轉換器裝置，其中，所述該 轉換器元件或每個轉換器元件是麥克風元件，並且位於附著到用戶頭部的 懸臂上以被定位成指向用戶口部。
10. 根據權利要求1至8中任一項所述的轉換器裝置，其中，所述該轉換器元件或每個轉換器元件是麥克風元件，並且位於頭罩上以指向用戶 口部。
11. 根據權利要求1至IO中任一項所述的轉換器裝置，其中，有多個元件是使用半導體微型製造技術而製造的。
12. 根據權利要求1至8中任一項所述的轉換器裝置，其中，對所述 該元件或每個元件的輸出進行濾波以減小噪聲。
13. 根據權利要求12所述的轉換器裝置，其中，所述濾波使用高通 或帶通濾波器。
14. 根據權利要求12或13所述的轉換器裝置，其中，所述濾波器使 大約200赫茲以上的頻率通過。
15. —種轉換器模塊，包括外殼，在所述外殼內提供如前述或後續任 一權利要求所述的轉換器裝置，其中，所述外殼的外表面在一個方向上是 半透性的，並且是防濺的或防水的。
16. 根據權利要求15所述的模塊，其中，在所述防濺的或防水的外 殼內鄰近每個麥克風提供孔洞陣列。
17. 根據權利要求15或16所述的模塊，其中，以超模製封裝體形式 提供安裝構件。
18. —種相機，包含根據前述權利要求中任一項所述的轉換器裝置或 模塊。
19. 一種可攜式通信設備，包含根據權利要求1至n中任一項所述的轉換器裝置或模塊。
20. 根據權利要求19所述的可攜式通信設備，其中，所述設備傳遞數據以及聲音。
21. —種助聽器，包含根據權利要求1至17中任一項所述的轉換器 裝置或模塊。
22. —種記錄設備，包含根據權利要求1至17中任一項所述的轉換 器裝置或模塊。
全文摘要
一種用於減小風噪聲的設備，由電聲轉換器裝置組成，所述電聲轉換器裝置具有至少一個轉換器元件。為外露的結構覆蓋至少一個耐風材料薄層，所述耐風材料薄層是網狀物形式的，並且可選地包括由氈、泡沫、和/或網狀物以任何組合形式組成的一個或更多個其他層。在提供多個元件的情況下，可以將這些元件的電輸出加在一起，以提供具有更高的信號對風噪聲比的輸出信號。可以對該信號進行附加的信號處理，如濾波和/或位電平感信號抑制。
文檔編號H04R1/08GK101658049SQ200880005095
公開日2010年2月24日 申請日期2008年2月18日 優先權日2007年2月16日
發明者戴維·赫爾曼 申請人:音重控股有限公司