專利名稱：風(fēng)噪聲抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電聲轉(zhuǎn)換器的使用，更具體地，涉及在麥克風(fēng)情況下減少 風(fēng)噪聲影響的裝置。
背景技術(shù)：
與麥克風(fēng)有關(guān)的風(fēng)噪聲問題是熟知的，己經(jīng)提出了許多解決方案。這 樣的提議通常需要使用復(fù)雜的信號(hào)處理設(shè)備，這相當(dāng)大地提高了麥克風(fēng)及 關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的成本。還提出了較簡(jiǎn)單的解決方案，如為麥克風(fēng)提供某種擋風(fēng) 板，這可以是行之有效的，但是卻太占空間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電聲轉(zhuǎn)換器裝置，包括覆蓋有用于預(yù)先減弱風(fēng)的耐 風(fēng)材料層的多個(gè)全向轉(zhuǎn)換器元件。將元件的輸出加在一起，以提供具有增 大的信號(hào)噪聲(即，風(fēng))比的輸出信號(hào)。.
優(yōu)選地，耐風(fēng)材料的外表面是特殊地被定形的，且由無縫地接合的多 個(gè)凸面組成。發(fā)明人己發(fā)現(xiàn)，在將外表面定形為形成三維雙曲線形狀時(shí)， 可以達(dá)到最佳效果。該轉(zhuǎn)換器元件或每個(gè)轉(zhuǎn)換器元件位于由定形后的耐風(fēng) 材料所限定的、以便完全的外露于風(fēng)中的容積內(nèi)。
該技術(shù)同樣適用于雙向及單向麥克風(fēng)，但效果較差。
實(shí)際上，優(yōu)選地使用最少三個(gè)麥克風(fēng)，但該技術(shù)在兩個(gè)麥克風(fēng)下亦具 效果。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是無需存在所需的聲源即可使本發(fā)明運(yùn)作。


為了使本發(fā)明更容易地被理解，將參考附圖以示例的方式來描述本發(fā) 明的實(shí)施例，附圖中
圖1圖示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的麥克風(fēng)裝置的第一實(shí)施例； 圖2圖示意性地示出了本發(fā)明的第二實(shí)施例；以及
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的、包含修改后電路的另一裝置的方塊圖。此 改進(jìn)的目的是檢測(cè)產(chǎn)生最大風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，并防止其輸出達(dá)到累加電 路。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例包括多個(gè)全向轉(zhuǎn)換器元件。全向轉(zhuǎn)換器元件是以下這 樣元件在該元件中，在外殼中存在單個(gè)端口，其中在外殼內(nèi)布置膜片， 使得所述膜片對(duì)來自不同方向的聲音作出等同的響應(yīng)。彼此之間相對(duì)的元 件的布置不是重要的，因?yàn)榭梢缘玫奖景l(fā)明的優(yōu)點(diǎn)而與元件相對(duì)于聲源所 面向的方向無關(guān)。換句話說，風(fēng)噪聲抑制效果并不受元件端口相對(duì)于聲源 的布置的顯著影響，也不受風(fēng)傳播方向的顯著影響。
然而，可能存在以下情況在該情況下，將元件相對(duì)于彼此地布置， 使得這些元件的端口與所需的聲源距離相等。在一個(gè)這樣的裝置中，元件 可以位于虛球表面，使得這些元件都與所需的聲源距離相等。
此外，應(yīng)當(dāng)利用薄的耐風(fēng)材料為麥克風(fēng)擋風(fēng)，所述耐風(fēng)材料可以包圍 這些麥克風(fēng)或至少被置于所有麥克風(fēng)元件所共有的所有外露的孔上。該材 料可以是薄氈或泡沫、或具有大小為大約125微米或更小的孔洞的網(wǎng)狀 物、或兩者的組合。泡沫可以類似于用來覆蓋頭戴耳機(jī)的耳機(jī)的材料，盡 管其它裝置也是有效的。該材料不應(yīng)對(duì)這些元件的頻率響應(yīng)造成顯著的不 利影響。
現(xiàn)在參考圖l，圖l示出了一種裝置，包括多個(gè)全向轉(zhuǎn)換器元件，這
多個(gè)全向轉(zhuǎn)換器元件位于由定形后的耐風(fēng)材料層io所限定的體積內(nèi)，其
中所述耐風(fēng)材料層IO是自撐式網(wǎng)狀物形式的，以便完全外露于風(fēng)中。換 句話說，這些元件的所有表面都等同地外露于風(fēng)的影響，以便處于無聲干
擾空間中。所述層是多孔的，并且具有優(yōu)選地大約小于125微米(優(yōu)選地 小于大約75微米，更優(yōu)選地40-50微米)的孔。如果需要，該網(wǎng)狀物可以與由薄氈或吸聲泡沫(與用來覆蓋頭戴耳機(jī)的耳機(jī)的材料相類似)組成 的層相組合?？梢圆捎枚喾N不同方式來將定形后的網(wǎng)狀物與氈或泡沫層相 組合，而不是簡(jiǎn)單地如圖2所示利用網(wǎng)狀物覆蓋氈或泡沫。舉例而言，氈 或泡沫可以覆蓋網(wǎng)狀物，或可以存在由網(wǎng)狀物和氈或泡沫組成的交替的 層，以在以增大體積為代價(jià)的情況下實(shí)現(xiàn)更好的風(fēng)噪聲抑制。因而，材料 10并不影響元件的頻率響應(yīng)。元件的輸出通過緩沖電路16來饋送并由累 加電路17加在一起(不是減去)。在累加之后，在被饋送至輸出緩沖器
19之前，由高通或帶通濾波電路對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行濾波。應(yīng)注意的是，元
件的端口應(yīng)面向不同的方向，以便不影響裝置的風(fēng)噪聲抑制性能。
在該實(shí)施例中，存在三個(gè)全向麥克風(fēng)，并且這三個(gè)全向麥克風(fēng)是相對(duì) 于彼此而布置的，以使得這三個(gè)麥克風(fēng)物理上定向于三維空間內(nèi)并可以指
向公共聲源。這些元件為如上述的材料IO所覆蓋。圖1中的B和D元件 物理上布置于相同的平面內(nèi)，但是元件B和D的端口通常指向含有聲源 的區(qū)域。換句話說，這兩個(gè)元件的端口在同一平面內(nèi)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(qū)域。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，圖2示出了一種麥克風(fēng)裝置，其中在遮風(fēng)屏內(nèi)布置四 個(gè)麥克風(fēng)，該遮風(fēng)屏是由如上所述包圍薄氈或泡沬層12的類型的細(xì)絲網(wǎng) 狀物10的外層形成的。麥克風(fēng)A、 B、 C及D被定向于三維空間內(nèi)面向 由點(diǎn)20表示的公共點(diǎn)，可以認(rèn)為該點(diǎn)是紙平面內(nèi)或紙平面外的空間中的 任何點(diǎn)。
如在圖1裝置的情況下，以傳統(tǒng)的方式對(duì)麥克風(fēng)的輸出進(jìn)行緩沖并累 加在一起，其中使用任何合適的模擬或數(shù)字技術(shù)進(jìn)行相等的加權(quán)或增益。 在累加之后，輸出經(jīng)過截止頻率是大約200赫茲的高通或帶通濾波器，以 便進(jìn)一步改進(jìn)風(fēng)噪聲抑制。將濾波器輸出饋送至驅(qū)動(dòng)器和放大器電路。如 果需要的話，也可以在相加過程之前執(zhí)行濾波。
應(yīng)注意的是，在麥克風(fēng)不指向聲源的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)抑制效應(yīng)； 麥克風(fēng)指向不同方向就可以了 。通過定向每個(gè)麥克風(fēng)使得該麥克風(fēng)的端口 根據(jù)應(yīng)用指向聲源，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減小風(fēng)噪聲。
全向元件可以位于具有耐風(fēng)材料層或由耐風(fēng)材料層形成的外殼內(nèi)。備選地，所述元件可以位于具有一個(gè)或更多個(gè)孔的箱中，在這種情況下僅需 要為孔覆蓋耐風(fēng)材料，盡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(huì)加重本發(fā)明的實(shí)際可制造性的負(fù)擔(dān)。包括 網(wǎng)狀物與氈或泡沫的組合在內(nèi)的聲障板的形狀對(duì)風(fēng)噪聲抑制性能有影響， 其中最佳性能是以多個(gè)凸形部分實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)選地，凸形部分構(gòu)成三維(通 常是雙曲線)形狀。具體地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)利用定形后的部分之間的收縮部分 形成屏幕能有效地?cái)_亂風(fēng)。 '
一個(gè)預(yù)期用法是，以某種方式安裝麥克風(fēng)元件，使得陣列相對(duì)于所需 的聲源處于相對(duì)固定的位置。在麥克風(fēng)供一現(xiàn)場(chǎng)演說使用情況下，該麥克 風(fēng)可以附著在懸臂的末端，所述懸臂本身是耳機(jī)或頭戴式耳機(jī)的一部分。 在另一實(shí)例中，麥克風(fēng)可被裝在頭罩上，該頭罩可以具有產(chǎn)生內(nèi)部有害風(fēng) 噪聲源的氧氣饋送口，或可以用于替換己有外部廣播裝置中的己有麥克 風(fēng)，其中麥克風(fēng)位于籠內(nèi)，該籠被布置為保持對(duì)著用戶臉部，而麥克風(fēng)本 身與用戶口部相隔限定的距離。應(yīng)用包含但不限于與移動(dòng)電話一起使用的 有線或藍(lán)芽PHF (個(gè)人免持)設(shè)備。麥克風(fēng)可以與相機(jī)一起使用以使得所 需的聲音大致來自相機(jī)前方，或?qū)嵸|(zhì)上可以用于捕獲來自任何方向的聲 音。說話者可是不動(dòng)的或在不對(duì)所需的影響風(fēng)噪聲抑制性能造成影響的情 況下移動(dòng)。
應(yīng)強(qiáng)調(diào)的是，圖l及圖2所描述的麥克風(fēng)元件將加強(qiáng)任何聲音，而不 論所需的聲源是否位于一個(gè)霍格鞒多個(gè)元件的端口前方。因此，不需要相
對(duì)于比方說口部精確地定位麥克風(fēng)，已發(fā)現(xiàn)，如圖1和圖2所描述的麥克
風(fēng)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 源附近并從而僅接收離軸信號(hào)。
圖3示出了具有電子電路的麥克風(fēng)陣列的框圖，所述電子電路用于執(zhí)
行信號(hào)處理，如果這是任何具體應(yīng)用所需要的，例如，如果一個(gè)或更多個(gè) 元件制造出不適當(dāng)?shù)男盘?hào)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(shù)字解決方案來實(shí)現(xiàn)這種功能。盡管未在此圖中被顯示，然
而這些麥克風(fēng)元件由前述公共的耐風(fēng)材料薄層io所覆蓋。將元件的輸出
饋送至可控緩沖器，可控緩沖器將這些信號(hào)與參考電壓相比較，以抑制來
自被影響最嚴(yán)重的元件的信號(hào)。爾后，在由濾波器電路18處理之后，將信號(hào)加在一起并饋送至輸出緩沖器19，其中該濾波器電路1 8以大約200
赫茲的截止頻率應(yīng)用高通或帶通濾波?？梢蕴峁┢渌莶ê蛶V波器， 以補(bǔ)償語音保真度的任何輕微損失。
麥克風(fēng)元件陣列替換傳統(tǒng)麥克風(fēng)，因此通過在制造期間并入于設(shè)備中
可用作該麥克風(fēng)的直接替換。這是可以通過以下方式來實(shí)現(xiàn)的在制造期 間，并入麥克風(fēng)元件及關(guān)聯(lián)的信號(hào)加法電路作為更大設(shè)備的組件。備選地， 麥克風(fēng)元件可以與其關(guān)聯(lián)的信號(hào)加法電路一起封裝，或不與其關(guān)聯(lián)的信號(hào) 加法電路一起封裝，并作為模塊提供給制造商。
全向轉(zhuǎn)換器元件的陣列，不論是否為模塊形式，均可被安裝于外殼內(nèi)， 該外殼可為耐水的或防濺的，但是為該外殼提供被耐風(fēng)材料層所覆蓋的孔 洞?？梢詾樵撏鈿ぬ峁┯糜趯⒃撛嚵懈街接脩舻牧硪患O(shè)備上的構(gòu) 件，例如利用彈簧夾。本發(fā)明可以具有廣泛的應(yīng)用，如，作為較大件設(shè)備 的組件部分，或作為較大設(shè)備的模塊。為了給出不同應(yīng)用的一些指示，現(xiàn) 在將描述多個(gè)實(shí)施例。這并不是窮舉的清單。
一種實(shí)施方案是，如前面指示的替換外部廣播麥克風(fēng)。另一實(shí)施方案
是，替換移動(dòng)電話或移動(dòng)電話的PHF器材的一部分中的麥克風(fēng)。另一實(shí)
施方案是，替換便攜式記錄設(shè)備內(nèi)的麥克風(fēng)。
另外的實(shí)施方案是，替換相機(jī)或攝影機(jī)、攝影手機(jī)、或其它便攜式通 信設(shè)備內(nèi)的麥克風(fēng)。這可以被指向用戶的麥克風(fēng)，以使得該用戶可以對(duì)正 在拍攝或錄制的場(chǎng)景作出評(píng)論。盡管上述裝置都是參考風(fēng)和麥克風(fēng)而公開 的，然而同樣的原則可以應(yīng)用于諸如水之類的其它流體，在這種情況下轉(zhuǎn) 換器通常稱作水聽器。'
此外，可以使用允許元件陣列占據(jù)非常小空間的半導(dǎo)體技術(shù)來制造全
向轉(zhuǎn)換器元件。MEM麥克風(fēng)有時(shí)稱作SiMIC (硅麥克風(fēng))。以適當(dāng)陣列的 形式使用微型全向轉(zhuǎn)換器元件使得本發(fā)明的方案可以應(yīng)用在助聽器中，所 述助聽器適用于微風(fēng)或大風(fēng)條件下(例如，戶外)的用戶。
另外可以有利的是，通過提供包括至少一個(gè)轉(zhuǎn)換器元件以及覆蓋于所 述轉(zhuǎn)換器元件上的耐風(fēng)材料在內(nèi)的電聲轉(zhuǎn)換器裝置，從前述實(shí)施例得到的 組合可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)噪聲的減小，其中該耐風(fēng)材料是網(wǎng)狀物形式的，該網(wǎng)狀物 具有尺寸上小于大約125微米的孔，并被定形為形成封閉的容積，該容積可以外露于風(fēng)中，并且被布置為包含該轉(zhuǎn)換器元件或每個(gè)轉(zhuǎn)換器元件。
盡管圖中示出了針對(duì)耐風(fēng)材料的簡(jiǎn)單形狀，然而研究已顯示，針對(duì)該 耐風(fēng)材料使用特殊形狀是有利的。如圖2所示，麥克風(fēng)元件位于細(xì)網(wǎng)狀物 的相對(duì)剛性的機(jī)殼內(nèi)，其中所述細(xì)網(wǎng)狀物從平面看具有多個(gè)凸形部分。該
機(jī)殼是自撐式的并且限定了空間容積。材料io覆蓋機(jī)殼容積的至少一部
分。麥克風(fēng)元件完全外露于該機(jī)殼體積中，但是優(yōu)選地與機(jī)殼的壁相隔開。 這樣，可以認(rèn)為麥克風(fēng)懸掛于機(jī)殼所限定的容積內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電聲轉(zhuǎn)換器裝置，包括多個(gè)全向轉(zhuǎn)換器元件、用于接收所述元件的輸出的構(gòu)件、用于將所述輸出加在一起的構(gòu)件、以及對(duì)外露于風(fēng)中的公共容積的至少一部分予以覆蓋的耐風(fēng)材料，所述轉(zhuǎn)換器包含于所述公共容積中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，每個(gè)轉(zhuǎn)換器面對(duì)唯一 的方向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，所述轉(zhuǎn)換器元件 是麥克風(fēng)元件，并且位于附著在用戶頭部的懸臂上，以便被定位成指向該 用戶的口部。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，所述元件是麥克 風(fēng)元件，并且位于頭罩上，以便指向用戶的口部。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，所述多 個(gè)元件是使用半導(dǎo)體微型制造技術(shù)而制造的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，所述耐 風(fēng)材料是網(wǎng)狀物形式的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，所述網(wǎng)狀物具有小于 大約125微米的孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的轉(zhuǎn)換器裝置，包括泡沫材料層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l至8中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，所述元 件的輸出受到濾波以便減小噪聲。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，所述濾波使用高通濾 波器。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，所述濾波器使 大約200赫茲以上的頻率通過。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中，所述耐風(fēng) 材料被定形為使至少一部分以凸曲線形狀形成。
13. —種轉(zhuǎn)換器模塊，包括外殼，在所述外殼內(nèi)提供有如前述或后續(xù)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器裝置，其中所述外殼的外表面在一個(gè)方向 上是半透性的，并且是防濺的或防水的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的模塊，其中，在防濺的或防水的外殼內(nèi) 鄰近每個(gè)麥克風(fēng)提供孔洞陣列。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的模塊，其中，以超模制封裝體形式 提供安裝構(gòu)件。
16. —種相機(jī)，包含根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器裝置或 模塊。
17. —種便攜式通信設(shè)備，包含根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述 的轉(zhuǎn)換器裝置或模塊。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的便攜式通信設(shè)備，其中，所述設(shè)備傳遞 數(shù)據(jù)以及聲音。
19. 一種助聽器，包含根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換器 裝置或模塊。
20. —種記錄設(shè)備，包含根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)換 器裝置或模塊。
全文摘要
一種用于減小風(fēng)噪聲的設(shè)備，由電聲轉(zhuǎn)換器裝置組成，所述電聲轉(zhuǎn)換器裝置包括至少兩個(gè)優(yōu)選地最少三個(gè)全向轉(zhuǎn)換器元件。為外露的結(jié)構(gòu)覆蓋至少一個(gè)耐風(fēng)材料薄層。將元件的電輸出加在一起，以提供具有增強(qiáng)的信號(hào)對(duì)風(fēng)噪聲比的輸出信號(hào)。可以對(duì)該信號(hào)進(jìn)行附加的信號(hào)處理，如濾波和/或電平敏感信號(hào)抑制。
文檔編號(hào)H04R1/08GK101658048SQ200880005054
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2008年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者戴維·赫爾曼 申請(qǐng)人:音重控股有限公司