專利名稱：一種抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種便攜式通訊設(shè)備麥克風(fēng)端的噪聲抑制方法，尤其是一種能夠有效
抑制由氣流吹到麥克風(fēng)端及產(chǎn)品殼體而產(chǎn)生的風(fēng)噪聲的方法。
背景技術(shù)：
對于需要在戶外使用的通訊設(shè)備，風(fēng)成噪聲對麥克風(fēng)的影B向，就成為傳聲質(zhì)量好
壞的首要限制因素，也成為一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)考慮。風(fēng)成噪聲對麥克風(fēng)端的影響，主要分為
兩種，一種是風(fēng)本身產(chǎn)生的包含了旋渦及波動(dòng)的氣流紊亂，其功率譜由低頻部分主導(dǎo)；另一
種是風(fēng)與麥克風(fēng)相作用而產(chǎn)生的紊亂，這部分的功率譜由較高的頻率部分主導(dǎo)。風(fēng)成噪聲
的功率譜分布還與風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)速越大，功率譜的主導(dǎo)部分也會(huì)相應(yīng)向高頻移動(dòng)。 風(fēng)噪聲的另一個(gè)特點(diǎn)是相關(guān)性很差，而語音則是具有很強(qiáng)相關(guān)性的信號。 對于通訊產(chǎn)品麥克風(fēng)端的風(fēng)成噪抑制，目前主要的技術(shù)路線有四種，一種是采用
算法降噪，也即數(shù)字信號處理，屬于主動(dòng)降噪；一種是采用聲學(xué)方法，包括選用聲學(xué)參數(shù)合
理配置的聲學(xué)結(jié)構(gòu)及聲學(xué)材料，以及與此相適應(yīng)的麥克風(fēng)單元，屬于被動(dòng)降噪；一種是運(yùn)用
骨傳導(dǎo)原理等進(jìn)行風(fēng)噪抑制；第四種就是綜合運(yùn)用前三種的一種或幾種。 采用聲學(xué)手段進(jìn)行風(fēng)噪抑制，具有不消耗電能，對高低風(fēng)速均具有較穩(wěn)定的降噪
效果等特點(diǎn)。 由于單指向性麥克風(fēng)具有較好的指向性及信噪比，就在一些便攜式通訊設(shè)備，尤 其是無線耳機(jī)中得到了應(yīng)用。但風(fēng)噪聲的相關(guān)性差的特點(diǎn)，使得單指向性麥克風(fēng)對風(fēng)噪聲 很敏感；而全指向性麥克風(fēng)天然的具有對風(fēng)噪聲的相對于指向性麥克風(fēng)的不敏感性，因此 多用于經(jīng)常在戶外環(huán)境下使用的便攜式通訊設(shè)備中。 隨著便攜式通訊設(shè)備的流行，如手機(jī)、話務(wù)耳機(jī)，藍(lán)牙耳機(jī)，風(fēng)成噪聲更成為一個(gè) 嚴(yán)重的問題。這是因?yàn)榇祟惍a(chǎn)品與風(fēng)接觸面積相對來說很大，使用時(shí)靠近手、臂、頭，這些人 體界面與風(fēng)相作用，會(huì)產(chǎn)生額外的氣流紊亂。 而且，由于此類產(chǎn)品的體積小型化趨勢，如若滿足風(fēng)噪聲抑制的目的，麥克風(fēng)產(chǎn)品 通常所使用的風(fēng)罩的體積就太大而不能應(yīng)用。因此，通常的便攜式通訊設(shè)備很少提供風(fēng)噪 抑制的功能。
目前，有幾種針對便攜式通訊設(shè)備麥克風(fēng)端風(fēng)噪聲抑制的技術(shù)，如專利
US4625827， US2006034476A1， W02004112424A1， W02005067653A2等所提供的技術(shù)方案。但
這些技術(shù)方案的實(shí)施要么需要較大空間，難以真正應(yīng)用于便攜式通訊設(shè)備中；要么運(yùn)用的
聲結(jié)構(gòu)使得麥克風(fēng)靈敏度大大降低，信噪比較差，要么實(shí)際降噪效果并不明顯。 因此，客觀上就需要一種小體積、耗能少、高信噪比、對風(fēng)噪聲具有抑制作用的方
案，能夠應(yīng)用于便攜式通訊設(shè)備麥克風(fēng)端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，針對便攜式通訊設(shè)備(如無線
3耳機(jī))提供一種小體積風(fēng)罩結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)耗能少、高信噪比、對風(fēng)噪聲具有抑制作用的麥克 風(fēng)端。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，包括有前蓋板和后蓋板，其 中 前蓋板或后蓋板為聲學(xué)多孔材料； 前蓋板和后蓋板之間有一腔壁，使前蓋板與腔壁之間或后蓋板與腔壁之間形成一 空腔狀的聲通道； 該腔壁上附著有彈性材料； 麥克風(fēng)置于前聲通道或后聲通道內(nèi)的一端，且麥克風(fēng)的入聲孔朝向聲通道的空 腔； 麥克風(fēng)包有由橡膠套圍成的殼體，橡膠殼體具有開口以露出麥克風(fēng)的入聲孔。 由本發(fā)明的實(shí)施，確實(shí)可以實(shí)現(xiàn)耗能少、高信噪比、對風(fēng)噪聲具有抑制作用的目 的。


圖1A是本發(fā)明在耳機(jī)前蓋板開入聲孔時(shí)的實(shí)施例主視圖。 圖IB是本發(fā)明在耳機(jī)前蓋板開入聲孔時(shí)的實(shí)施例A-A剖視圖。 圖1C是本發(fā)明在耳機(jī)前蓋板開入聲孔時(shí)降風(fēng)噪的示意圖。 圖ID是本發(fā)明在耳機(jī)前蓋板開入聲孔時(shí)的另一實(shí)施例A-A剖視圖。 圖2A是本發(fā)明在耳機(jī)后蓋板開入聲孔時(shí)的實(shí)施例后視圖。 圖2B是本發(fā)明在耳機(jī)后蓋板開入聲孔時(shí)的實(shí)施例A-A剖視圖。 圖2C是本發(fā)明在耳機(jī)后蓋板開入聲孔時(shí)的另一實(shí)施例A-A剖視圖。 圖3為本發(fā)明中所使用的麥克風(fēng)單體的橡膠殼體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4為聲學(xué)多孔材料加于前蓋板實(shí)施例的示意圖。 圖5為聲學(xué)多孔材料加于后蓋板實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的意圖部分或全部將在以下描述中體現(xiàn)。 本發(fā)明提供的為一種耗能少、高信噪比，且能有效抑制風(fēng)噪聲的裝置，主要應(yīng)用于 便攜式通訊設(shè)備中麥克風(fēng)端，具體體現(xiàn)為一種風(fēng)罩結(jié)構(gòu)，包括具有一定尺度及間隔的多個(gè) 入聲孔，入聲口后貼具有一定厚度、孔徑及空隙率的聲學(xué)多孔材料，多孔材料和麥克風(fēng)后腔 壁之間留有空腔，腔壁上附一層彈性材料，如橡膠。負(fù)責(zé)信號接收的麥克風(fēng)置于風(fēng)罩結(jié)構(gòu)的 一段，麥克風(fēng)包有由橡膠套圍成的殼體，橡膠殼體應(yīng)具有一定大小的開口以露出麥克風(fēng)單 體的入聲孔。 優(yōu)選地，本發(fā)明為一種應(yīng)用于藍(lán)牙耳機(jī)中的風(fēng)罩結(jié)構(gòu)，所用換能器為全指向性麥 克風(fēng)。在耳機(jī)一面機(jī)殼開了一系列具有一定尺度的入聲孔，任意兩個(gè)入聲孔之間均有一定 間隔。 多入聲孔設(shè)計(jì)是利用了風(fēng)噪聲空間上的不相關(guān)性以及語音信號的相關(guān)性。 一定間隔的兩個(gè)入聲孔，進(jìn)入的風(fēng)噪信號可認(rèn)為是不相關(guān)的，相疊加是3dB的增益，而語音信號是 相關(guān)的，相疊加是6dB的增益，從而增加了信噪比。另外，多孔結(jié)構(gòu)也可以使得麥克風(fēng)單體 的接收出現(xiàn)指向性。指向性及信噪比增加的程度，與入聲孔的尺寸及入聲孔的間距有很大 關(guān)系。 入聲孔后貼有一定厚度、孔徑及空隙率等的聲學(xué)多孔材料，以形成較平緩的速度 梯度層，平滑風(fēng)中的紊流，從而降低風(fēng)噪聲。 聲學(xué)多孔材料和后腔壁形成的空腔中包含一定量的相對穩(wěn)定的氣體，在作為語音 匯集通道的時(shí)候也起到了平穩(wěn)氣流的作用。 藍(lán)牙耳機(jī)機(jī)殼內(nèi)部同時(shí)具有麥克風(fēng)端及受話器端，由于耳機(jī)體積小，回聲就成為 一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)考慮。后腔壁上附的彈性材料，主要起減震及減弱回聲的作用。
以下通過對實(shí)施例的闡釋，可更加清晰地說明本發(fā)明的意圖。 本發(fā)明的下述具體實(shí)施方案一般性地涉及一種應(yīng)用于藍(lán)牙耳機(jī)麥克風(fēng)端的風(fēng)罩 結(jié)構(gòu)，附圖中組成風(fēng)罩的相關(guān)結(jié)構(gòu)及元件的幾何尺寸由具體產(chǎn)品定義。 需要說明的是，本發(fā)明可以在聲學(xué)多孔材料的前面增設(shè)一開設(shè)有入聲孔的前蓋板 或后蓋板，也可以直接采用聲學(xué)多孔材料作為前蓋板或后蓋板，為敘述上的方便，先描述在 聲學(xué)多孔材料前面再設(shè)有前蓋板或后蓋板的實(shí)施例。
實(shí)施例1 請參閱圖1A，為藍(lán)牙耳機(jī)100中風(fēng)罩結(jié)構(gòu)的前側(cè)視圖，耳機(jī)殼體130的前蓋板140 上開了一系列具有一定尺寸及間隔的入聲孔101。 圖1B為該實(shí)施方案的剖視圖，腔壁105的前面(即圖1B的左面)設(shè)有一前蓋板 140，在前蓋板104的內(nèi)側(cè)面上粘結(jié)有一層聲學(xué)多孔材料102，腔壁上附一層彈性材料104， 由聲學(xué)多孔材料102與彈性材料104圍成一聲通道103。 麥克風(fēng)110位于靠近受話器120的一端，此種放置的主要考慮是能夠充分利用語 音信號與風(fēng)噪信號相干性的不同以提高信噪比。由于耳機(jī)的佩戴方式，決定了語音信號的 入射方向與前蓋板140的夾角為銳角，也即進(jìn)入聲通道的語音信號速度方向朝向受話器一 端，從而語音信號可以在麥克風(fēng)形成相干增強(qiáng)。 結(jié)合圖3所示，麥克風(fēng)110是套設(shè)在一橡膠套320內(nèi)，該橡膠套開設(shè)有入聲口 330， 麥克風(fēng)的導(dǎo)線柱340伸出橡膠套320之外；圖3為本發(fā)明中所使用的將麥克風(fēng)單體套設(shè)在 橡膠殼體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。 前蓋板的入聲孔101其邊緣做圓滑處理，以盡量減少風(fēng)生漩渦的生成。入聲孔的 尺寸及孔間距的最佳值可由實(shí)驗(yàn)測得(該實(shí)驗(yàn)方法為公知技術(shù)，本發(fā)明不作詳細(xì)描述)。
聲學(xué)多孔材料102可為各種材質(zhì)的纖維物質(zhì)，如毛氈、無紡布等，也可為各種材質(zhì) 的具有一定目數(shù)的密織網(wǎng)，如金屬網(wǎng)、尼龍網(wǎng)，也可為具有一定孔徑及空隙率的多孔熔結(jié) 材料，如熔塑材料、泡沫鋁等；聲學(xué)多孔材料102應(yīng)具有一定厚度，優(yōu)選地此厚度應(yīng)不小于 lmm。當(dāng)聲學(xué)多孔材料102為密織網(wǎng)時(shí)，目數(shù)應(yīng)不小于24X 110/英寸，若單層網(wǎng)厚度不夠，可 為多層網(wǎng)，網(wǎng)間以方便的方式進(jìn)行固定；當(dāng)聲學(xué)多孔材料102為多孔熔結(jié)材料時(shí)，可為不均 勻孔徑通孔材料或均勻孔徑通孔材料，空隙率在65% 75%之間，孔徑在0. Olmm 0. 2mm 之間。 優(yōu)選地，聲學(xué)多孔材料102為具有一定厚度的由不同密度材料復(fù)合而成的聲學(xué)材料，如由金屬網(wǎng)、毛氈、熔塑三種材料通過粘合而成的復(fù)合材料。 彈性材料104具有一定厚度，主要起減震及回聲消減的作用。 聲通道103是由聲學(xué)多孔材料102與彈性材料104所圍成的較狹窄的聲通道，由
于聲學(xué)多孔材料102的作用，聲通道103內(nèi)圍了一層相對靜止的空氣層。當(dāng)有風(fēng)吹來時(shí)，聲
通道103中的壓強(qiáng)要大于外界大氣壓，對信號中攜帶的風(fēng)噪聲能夠起到一定的平滑和阻擋
作用。特別地，聲通道103中也可以充滿密度較小的材料，如玻璃棉等。 本實(shí)施例中，麥克風(fēng)110安裝位于靠近受話器120結(jié)構(gòu)一端，此種放置的主要考慮
是能夠充分利用語音信號與風(fēng)噪信號相干性的不同以提高信噪比。由于耳機(jī)的佩戴方式，
決定了語音信號的入射方向與前蓋板140的夾角為銳角，也即進(jìn)入聲通道的語音信號速度
方向朝向受話器一端，從而語音信號可以在麥克風(fēng)形成相干增強(qiáng)。 降風(fēng)噪示意圖如圖1C所示。風(fēng)噪聲與以一定角度入射的語音信號20—起入射到 耳機(jī)前蓋板140上，入射信號經(jīng)過多個(gè)入聲孔101進(jìn)入聲學(xué)多孔材料102，由于聲學(xué)多孔材 料102的平滑作用，風(fēng)噪聲10的能量得到了消減，而語音信號20則幾乎不消減的進(jìn)入聲通 道103，經(jīng)過聲通道103的穩(wěn)流作用，風(fēng)噪聲得到進(jìn)一步的衰減，經(jīng)過衰減的不相關(guān)的風(fēng)噪 聲與幾乎沒有衰減過的語音信號入射到麥克風(fēng)單體里，從而最終得到了較高的信噪比。
諸如藍(lán)牙耳機(jī)一類的小體積通訊設(shè)備中回聲問題比較突出，特別是麥克風(fēng)單體 110與受話器端120靠的比較近的時(shí)候?；诖朔N考慮，本發(fā)明可以將麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)110移至 遠(yuǎn)離受話器120的一端，如圖1D所示。
實(shí)施例2 由于耳機(jī)前蓋板受風(fēng)影響較后蓋板大，為取得較好的風(fēng)噪抑制效果，可將入聲孔 開在后蓋板上。 圖2A是本發(fā)明在耳機(jī)后蓋板開入聲孔時(shí)的實(shí)施例后視圖。腔壁205的后面(即
圖2B的右面)的后蓋板250內(nèi)側(cè)面上粘結(jié)有一層聲學(xué)多孔材料202，腔壁205上附一層彈
性材料204 ;由聲學(xué)多孔材料202與彈性材料204所圍成一較狹窄的聲通道203。 由于后蓋板還包括受話器220端的結(jié)構(gòu)及耳掛，且后蓋板250靠人體較近，因此用
來開入聲孔的空間較前蓋板少。 圖2B是本發(fā)明在耳機(jī)后蓋板開入聲孔時(shí)的實(shí)施例剖視圖。 圖2C是本發(fā)明在耳機(jī)后蓋板開入聲孔時(shí)將麥克風(fēng)及其橡膠套210移至遠(yuǎn)離受話 器220的一端的剖視圖。 由于風(fēng)向相對于耳機(jī)機(jī)體是隨機(jī)的，某些風(fēng)向下，入聲孔邊緣與風(fēng)相互作用，有可
能會(huì)加劇風(fēng)噪聲。 實(shí)施例3 圖4為聲學(xué)多孔材料作為透聲結(jié)構(gòu)加于前蓋板時(shí)的示意圖，與實(shí)施例1基本相同， 只是本實(shí)施例中去掉了入聲孔結(jié)構(gòu)，而是直接使用厚度不小于2mm的聲學(xué)多孔材料401作 為透聲結(jié)構(gòu)，風(fēng)罩結(jié)構(gòu)由聲學(xué)多孔材料401、聲通道402、橡膠層403和腔壁404構(gòu)成。此風(fēng) 罩結(jié)構(gòu)構(gòu)成相對簡單，更容易工業(yè)實(shí)現(xiàn)。 聲學(xué)多孔材料401為具有一定硬度及厚度的金屬網(wǎng)或熔結(jié)材料。當(dāng)聲學(xué)多孔材料 401為金屬密織網(wǎng)時(shí)，目數(shù)應(yīng)不小于24X110/英寸，厚度若單層網(wǎng)厚度不夠，可為多層網(wǎng)， 網(wǎng)間以方便的方式進(jìn)行固定；當(dāng)多孔材料為多孔溶結(jié)材料時(shí)，可為不均勻孔徑通孔材料或均勻孔徑通孔材料，空隙率在65% 75%之間，孔徑在0. 01mm 0. 2mm之間。
實(shí)施例5 圖5為聲學(xué)材料作為透聲結(jié)構(gòu)加于后蓋板時(shí)的示意圖，與實(shí)施例2基本相同，只是 在本實(shí)施例中去掉了入聲孔結(jié)構(gòu)，而是直接使用厚度不小于2mm的聲學(xué)多孔材料501作為 透聲結(jié)構(gòu)，風(fēng)罩結(jié)構(gòu)由聲學(xué)多孔材料501、聲通道502、橡膠層503和腔壁504構(gòu)成。
聲學(xué)多孔材料501作為透聲結(jié)構(gòu)具有一定硬度及厚度的金屬網(wǎng)或熔結(jié)材料。當(dāng)多 孔材料為金屬密織網(wǎng)時(shí)，目數(shù)應(yīng)不小于24X110/英寸，厚度若單層網(wǎng)厚度不夠，可為多層 網(wǎng)，網(wǎng)間以方便的方式進(jìn)行固定；當(dāng)多孔材料為多孔熔結(jié)材料時(shí)，可為不均勻孔徑通孔材料 或均勻孔徑通孔材料，空隙率在65% 75%之間，孔徑在0. 01mm 0. 2mm之間。
權(quán)利要求
一種抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，包括有前蓋板和后蓋板，其中前蓋板或后蓋板為聲學(xué)多孔材料；前蓋板和后蓋板之間有一腔壁，使前蓋板與腔壁之間或后蓋板與腔壁之間形成一空腔狀的聲通道；該腔壁上附著有彈性材料；麥克風(fēng)置于前聲通道或后聲通道內(nèi)的一端，且麥克風(fēng)的入聲孔朝向聲通道的空腔；麥克風(fēng)包有由橡膠套圍成的殼體，橡膠殼體具有開口以露出麥克風(fēng)的入聲孔。
2. 如權(quán)利要求1所述的抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，其中，前蓋板朝外一面安裝有風(fēng)罩，該風(fēng) 罩上設(shè)有入聲孔。
3. 如權(quán)利要求1所述的抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，其中，后蓋板朝外一面安裝有風(fēng)罩，該風(fēng) 罩上設(shè)有入聲孔。
4. 如權(quán)利要求1所述的抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，其中，聲學(xué)多孔材料為纖維物質(zhì)或密織網(wǎng)。
5. 如權(quán)利要求4所述的抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，其中，纖維物質(zhì)為毛氈、無紡布或具有孔 徑及空隙的多孔熔結(jié)材料。
6. 如權(quán)利要求4所述的抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，其中，密織網(wǎng)為金屬網(wǎng)或尼龍網(wǎng)。
7. 如權(quán)利要求4所述的抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，其中，具有孔徑及空隙的多孔熔結(jié)材料 為熔塑材料或泡沫鋁。
8. 如權(quán)利要求1所述的抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，其中，該腔壁上附著的彈性材料為橡膠。
全文摘要
一咱抑制風(fēng)噪聲的麥克風(fēng)，包括有前蓋板和后蓋板，其中前蓋板或后蓋板為聲學(xué)多孔材料；前蓋板和后蓋板之間有一腔壁，使前蓋板與腔壁之間或后蓋板與腔壁之間形成一空腔狀的聲通道；該腔壁上附著有彈性材料；麥克風(fēng)置于前聲通道或后聲通道內(nèi)的一端，且麥克風(fēng)的入聲孔朝向聲通道的空腔；麥克風(fēng)包有由橡膠套圍成的殼體，橡膠殼體具有開口以露出麥克風(fēng)的入聲孔。由本發(fā)明的實(shí)施，可以實(shí)現(xiàn)耗能少、高信噪比、對風(fēng)噪聲具有抑制作用的目的。
文檔編號H04R1/08GK101742371SQ200810225788
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者姜朋欣, 張向東, 王俊理, 趙燕鵬, 黃瑩 申請人:濰坊歌爾電子有限公司