專利名稱：呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及呼吸面罩領(lǐng)域，尤其是一種呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法。
背景技術(shù)：
在航空和消防等領(lǐng)域內(nèi)，呼吸面罩主要為飛行員和消防員等用戶在工作時(shí)提供過濾供氧，是用戶關(guān)鍵的個(gè)體防護(hù)裝具，呼吸面罩安裝有麥克，可為飛行員和消防員等用戶在通話時(shí)使用。現(xiàn)行的呼吸面罩所安裝的麥克為單麥克，在強(qiáng)噪聲的使用環(huán)境條件下，單麥克在拾取用戶在面罩體腔內(nèi)正面說話的信號的同時(shí)，強(qiáng)噪聲等背景噪聲信號通過面罩體也被拾取進(jìn)來。這樣就使用戶在面罩體腔內(nèi)正面說話的信號和強(qiáng)噪聲等背景噪聲信號混合，導(dǎo)致單麥克拾取的聲音質(zhì)量變差。此外，單麥克在使用的過程中，由于其以非常近的距離正向面對用戶的嘴唇，用戶說話的氣流會(huì)直接噴到單麥克上，就會(huì)發(fā)生較為嚴(yán)重的噴麥現(xiàn)象。可見，上述兩種現(xiàn)象都會(huì)嚴(yán)重地影響用戶的通話質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效濾除強(qiáng)噪聲干擾、消除噴麥現(xiàn)象、大大提高通話質(zhì)量的呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，該方法包括下列順序的步驟
(1)將兩個(gè)相同的單麥克以差分連接方式連接，組成雙麥克降噪單元，推導(dǎo)出兩個(gè)單麥克之間的距離與其輸出兩路音頻信號相位角之差的關(guān)系式，分析兩路音頻信號的疊加，給出相位角之差的臨界值；
(2)分析呼吸面罩所應(yīng)用環(huán)境中的背景強(qiáng)噪聲的主要頻率部分，確定需要呼吸面罩進(jìn)行噪聲抑制的主要頻段；
(3)在兩路音頻信號相位角之差處于臨界值內(nèi)，且在呼吸面罩所需抑制的噪聲頻段內(nèi)，推導(dǎo)出兩個(gè)單麥克之間的距離，將兩個(gè)單麥克以腔內(nèi)點(diǎn)聲源為中心同軸對稱等距離安裝在呼吸面罩內(nèi)腔壁的兩側(cè)，兩個(gè)單麥克之間的距離為上述推導(dǎo)出來的距離；
(4)當(dāng)呼吸面罩所需抑制的噪聲頻段發(fā)生變化時(shí)，返回步驟(2)，調(diào)整兩個(gè)單麥克之間的距離。由上述技術(shù)方案可知，當(dāng)用戶戴上本發(fā)明中的呼吸面罩說話時(shí)，用戶說話的氣流 不再直接噴到兩個(gè)對稱安裝在呼吸面罩內(nèi)腔壁上的單麥克上，避免了噴麥現(xiàn)象；兩個(gè)單麥克采用差分方式連接，輸出差分信號，能很好地在后續(xù)傳輸過程中進(jìn)行噪聲抑制。總之，本發(fā)明極大地提高了噪聲抑制能力，明顯消除了噴麥現(xiàn)象，僅將現(xiàn)有的單麥克替換為差分連接的雙麥克，結(jié)構(gòu)變動(dòng)小，并保持了原有的供氧防護(hù)性能。


圖1、2分別為本發(fā)明采用直接差分連接方式、間接差分連接方式的降噪原理圖； 圖3、6分別為本發(fā)明的降噪矢量分析圖和降噪方法流程 圖4、5均為本發(fā)明的降噪效果分析圖。
具體實(shí)施例方式一種呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，該方法包括下列順序的步驟(1)將兩個(gè)相同的單麥克以差分連接方式連接，組成雙麥克降噪單元，推導(dǎo)出兩個(gè)單麥克之間的距離與其輸出兩路音頻信號相位角之差的關(guān)系式，分析兩路音頻信號的疊加，給出相位角之差的臨界值；(2)分析呼吸面罩所應(yīng)用環(huán)境中的背景強(qiáng)噪聲4的主要頻率部分，確定需要呼吸面罩進(jìn)行噪聲抑制的主要頻段；(3)在兩路音頻信號相位角之差處于臨界值內(nèi)，且在呼吸面罩所需抑制的噪聲頻段內(nèi)，推導(dǎo)出兩個(gè)單麥克之間的距離，將兩個(gè)單麥克以腔內(nèi)點(diǎn)聲源3為中心同軸對稱等距離安裝在呼吸面罩內(nèi)腔壁的兩側(cè)，兩個(gè)單麥克之間的距離為上述推導(dǎo)出來的距離；(4)當(dāng)呼吸面罩所需抑制的噪聲頻段發(fā)生變化時(shí)，返回步驟(2)，調(diào)整兩個(gè)單麥克之間的距離。如圖6所示。如圖1、2所示，所述的兩個(gè)單麥克為第一、二單麥克1、2，第一、二單麥克1、2均緊密貼合在呼吸面罩的內(nèi)腔壁上。所述的兩個(gè)單麥克均為動(dòng)圈麥克，第一、二單麥克1、2差分連接并沿兩者中心線A-A兩側(cè)對稱分布，點(diǎn)聲源3為用戶說話聲，點(diǎn)聲源3位于中心線A-A上并與第一、二單麥克1、2同軸，避免了用戶說話聲的氣流直接噴到麥克風(fēng)上，有效避免了噴麥現(xiàn)象，并且點(diǎn)聲源3以無指向性的球面波對外傳播。第一、二單麥克I、2為指向性麥克，通過其各自的振膜的受迫振動(dòng)來實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)聲源3的聲波的拾取。如圖I所示，所述的差分連接方式采用直接差分連接方式，所述直接差分連接方式是以點(diǎn)聲源3作為參考，兩個(gè)單麥克的音頻信號輸出同相端首尾直接串聯(lián)差分輸出。當(dāng)呼吸面罩周圍環(huán)境中存在強(qiáng)噪聲4時(shí)，對采用直接差分連接方式的呼吸面罩而言，兩個(gè)單麥克所拾取的強(qiáng)噪聲4中的低頻信號的相位角差小于等于60°，強(qiáng)噪聲4中的低頻信號能被很好地抑制，而強(qiáng)噪聲4中的高頻信號部分能夠被呼吸面罩的罩體有效抑制。如圖2所示，所述的差分連接方式采用間接差分連接方式，所述間接差分連接方式是以點(diǎn)聲源3作為參考，兩個(gè)單麥克的音頻信號輸出同相端依次經(jīng)過差分電路5、濾波網(wǎng)絡(luò)6差分輸出。對采用間接差分連接方式的呼吸面罩而言，濾波網(wǎng)絡(luò)6和差分電路5能夠?qū)?qiáng)噪聲4中的高頻信號進(jìn)行有效抑制。如圖3所示，基于一定距離同軸對稱分布的兩個(gè)相同單麥克對同軸上的同一個(gè)點(diǎn)聲源3信號的拾取存在相位角之差，且不同頻率信號部分的相位角之差不相同的原理，推導(dǎo)出點(diǎn)聲源3信號的頻率/、兩個(gè)單麥克拾取點(diǎn)聲源3信號后輸出的兩路音頻信號的相位角之差#、兩個(gè)單麥克之間距離u的關(guān)系式如下
權(quán)利要求
1.一種呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，該方法包括下列順序的步驟 (1)將兩個(gè)相同的單麥克以差分連接方式連接，組成雙麥克降噪單元，推導(dǎo)出兩個(gè)單麥克之間的距離與其輸出兩路音頻信號相位角之差的關(guān)系式，分析兩路音頻信號的疊加，給出相位角之差的臨界值； (2)分析呼吸面罩所應(yīng)用環(huán)境中的背景強(qiáng)噪聲的主要頻率部分，確定需要呼吸面罩進(jìn)行噪聲抑制的主要頻段； (3)在兩路音頻信號相位角之差處于臨界值內(nèi)，且在呼吸面罩所需抑制的噪聲頻段內(nèi)，推導(dǎo)出兩個(gè)單麥克之間的距離，將兩個(gè)單麥克以腔內(nèi)點(diǎn)聲源為中心同軸對稱等距離安裝在呼吸面罩內(nèi)腔壁的兩側(cè)，兩個(gè)單麥克之間的距離為上述推導(dǎo)出來的距離； (4)當(dāng)呼吸面罩所需抑制的噪聲頻段發(fā)生變化時(shí)，返回步驟(2)，調(diào)整兩個(gè)單麥克之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，其特征在于所述的點(diǎn)聲源為用戶的說話聲，所述的兩個(gè)單麥克緊密貼合在呼吸面罩的內(nèi)腔壁上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，其特征在于所述的差分連接方式采用直接差分連接方式，所述直接差分連接方式是以點(diǎn)聲源作為參考，兩個(gè)單麥克的音頻信號輸出同相端首尾直接串聯(lián)差分輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，其特征在于所述的差分連接方式采用間接差分連接方式，所述間接差分連接方式是以點(diǎn)聲源作為參考，兩個(gè)單麥克的音頻信號輸出同相端依次經(jīng)過差分電路、濾波網(wǎng)絡(luò)差分輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，其特征在于基于一定距離同軸對稱分布的兩只相同單麥克對同軸上的同一個(gè)點(diǎn)聲源信號的拾取存在相位角之差，且不同頻率信號部分的相位角之差不相同的原理，推導(dǎo)出點(diǎn)聲源信號的頻率/、兩個(gè)單麥克拾取點(diǎn)聲源信號后輸出的兩路音頻信號的相位角之差J、兩個(gè)單麥克之間距離-的關(guān)系式如下
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，其特征在于所述的兩個(gè)單麥克均為動(dòng)圈麥克。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，其特征在于由公式(I)和#絕對值的臨界值f，推導(dǎo)出處于呼吸面罩所需噪聲抑制頻段中兩路輸出音頻信號的，在其臨界值f以內(nèi)時(shí)，兩個(gè)單麥克之間的距離r。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種呼吸面罩的差分雙麥克降噪方法，該方法包括下列順序的步驟將兩個(gè)相同的單麥克以差分連接方式連接，推導(dǎo)出兩個(gè)單麥克之間的距離與其輸出兩路音頻信號相位角之差的關(guān)系式，給出相位角之差的臨界值；確定需要呼吸面罩進(jìn)行噪聲抑制的主要頻段；推導(dǎo)出兩個(gè)單麥克之間的距離，將兩個(gè)單麥克以腔內(nèi)點(diǎn)聲源為中心同軸對稱等距離安裝在呼吸面罩內(nèi)腔壁的兩側(cè)，兩個(gè)單麥克之間的距離為上述推導(dǎo)出來的距離；當(dāng)呼吸面罩所需抑制的噪聲頻段發(fā)生變化時(shí)，返回第二步，調(diào)整兩個(gè)單麥克之間的距離。本發(fā)明極大地提高了噪聲抑制能力，明顯消除了噴麥現(xiàn)象，僅將現(xiàn)有的單麥克替換為差分連接的雙麥克，結(jié)構(gòu)變動(dòng)小，并保持了原有的供氧防護(hù)性能。
文檔編號H04R1/26GK102638740SQ201210035630
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者宮博, 徐承, 王朋, 馬敏 申請人:合肥訊飛數(shù)碼科技有限公司