呼吸器面罩语音增强装置和方法
【技术领域】
[0001]本文描述了语音增强装置和包括语音增强装置的呼吸器面罩、以及增强呼吸器面罩佩戴者的语音传输的方法。
【背景技术】
[0002]呼吸器面罩被用于广泛多种环境，诸如油漆室、谷物贮藏库、具有危险生物材料的实验室、包含某些化学烟雾的环境等。呼吸器面罩通常适于接收多个过滤器单元以及专门设计用于其中要使用面罩的危险环境的其他附接件。因此，只是通过改变过滤器，同一面罩主体可用于多种不同的危险环境。这种改变过滤器的简易性通过允许制造用于多种环境的单个面罩而使得面罩非常节省成本。
[0003]呼吸器面罩与佩戴者的面部限定清洁的空气包层。清洁的空气包层包括清洁的空气源并由面罩、面罩与佩戴者面部的密封部分以及面罩的呼气阀界定。
[0004]呼吸器面罩有两种一般设计:局部面具呼吸器面罩和完全面具呼吸器面罩。局部面具呼吸器面罩通常包封佩戴者的口部和鼻部，并且与邻接佩戴者面部上鼻部和口部的部分形成密封。当使用局部面具呼吸器面罩时，眼睛是未受保护的。完全面具呼吸器面罩是大得多的单元，并且除佩戴者的鼻部和口部之外还包封佩戴者的眼睛。
[0005]另外，呼吸器面罩可区分为正压装置或负压装置。正压装置通常包括具有或不具有过滤器的外部泵或加压容器，该外部泵或加压容器是清洁的空气源并且迫使空气进入面罩中。负压呼吸器面罩依靠佩戴者吸气所产生的负压起作用。吸气在清洁空气包层的内部产生负压并且将空气吸取到呼吸器面罩中。一般来讲，借助负压通过一个或多个过滤器吸取环境空气。过滤器使空气清洁，并且空气随后被吸取到面罩的清洁空气包层中以供佩戴者吸气。
[0006]因为面罩盖住了佩戴者的口部，故进行了许多尝试以增强与呼吸器面罩结合时语音的理解度。无源装置是纯机械的，并且有源装置涉及通过功率放大装置实现的某种形式的增强。最常见的无源通信装置是音膜。虽然音膜是可用的，但它们所提供的增强的理解度水平是有限的。
[0007]有源语音传输装置可提供更好的语音增强，但可能受操作这些单元所需的功率限制。一些有源语音放大单元的例子描述于美国专利4，352，353,4, 508, 936,4, 989，596、4，980，926,5, 138，666,5, 224，473,5, 224，474,6, 382，206 等。
【发明内容】
[0008]本文描述了语音增强装置和包括语音增强装置的呼吸器面罩、以及增强呼吸器面罩佩戴者的语音传输的方法。
[0009]在一个或多个实施例中，本文所述的语音增强装置和方法在呼吸器面罩的清洁空气包层中检测第一频率范围内的声能并使用扬声器在清洁空气包层的外部传送补偿声能。在一个或多个实施例中，补偿声能是在涵盖所检测到的第一频率范围的一部分的一个或多个预定衰减频率范围内传送的。在一个或多个实施例中，可在一个或多个衰减频率范围内传送具有一致或不一致的衰减振幅特征的补偿声能。
[0010]在一个或多个实施例中，一个或多个预定衰减频率范围可基于语音增强装置所用于的一般呼吸器面罩或特定类型的呼吸器面罩的衰减特性来选择。呼吸器面罩的衰减特性可描述为语音的频率范围中未通过面罩或通过而具有减小的振幅的一个或多个部分。本文所述的语音增强装置和方法可通过在清洁空气包层的外部传送一个或多个衰减频率范围内的补偿声能来补偿由呼吸器面罩引起的衰减。在这样做时，本文所述的语音增强装置和方法可提高呼吸器面罩佩戴者附近的人对语音的理解度。在一个或多个实施例中，可在一个或多个衰减频率范围内传送具有一致或不一致的衰减振幅特征的补偿声能。
[0011]因为本文所述的语音增强装置和方法传送在整个语音频率范围的仅一部分内的和/或具有一个或多个所选择的衰减振幅特征的声能，所以相比于例如被设计来传送更广泛的频率范围内的声能的系统，使用本文所述的语音增强装置和方法增强语音所需的功率可减少，该更广泛的频率范围例如使用本文所述的语音增强装置和方法在清洁空气包层内检测到的全部频率范围。
[0012]在一个方面，如本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例可包括:面罩主体，该面罩主体被配置成在呼吸器面罩与佩戴者的口部和鼻部之间限定清洁的空气包层；和语音增强装置。该语音增强装置包括:被配置成附接至面罩主体的麦克风，该麦克风进一步被配置成当附接至面罩主体时在清洁空气包层内检测声能；被配置成在清洁空气包层的外部产生声能的扬声器；和可操作地连接至扬声器和麦克风的控制器。
[0013]在一个或多个实施例中，控制器可被配置成:从麦克风接收语音信号，其中该语音信号指示由麦克风检测到的在第一频率范围内的声能；以及向扬声器传送输出信号，其中输出信号被配置成引起扬声器发出补偿声能，其中补偿声能是在涵盖第一频率范围的一部分的一个或多个预定衰减频率范围下发出的，并且其中在一个或多个预定衰减频率范围中的每个预定衰减频率范围内，补偿声能包括预定衰减振幅特征。
[0014]在本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例中，在一个或多个预定衰减频率范围中的至少一个预定衰减频率范围内，预定衰减振幅特征是一致的。
[0015]在本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例中，在一个或多个预定衰减频率范围中的至少一个预定衰减频率范围内，预定衰减振幅特征是不一致的。
[0016]在本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例中，语音增强装置包括选择器，该选择器可操作地连接至控制器且被配置成从两个或更多个不同的预定衰减频率范围中选择一个或多个预定衰减频率范围。
[0017]在本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例中，语音增强装置包括选择器，该选择器可操作地连接至控制器且被配置成从两个或更多个不同的预定衰减振幅特征中选择一个或多个预定衰减振幅特征。
[0018]在本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例中，麦克风、扬声器和控制器连同可操作地连接至控制器的功率源一起位于外壳中，并且其中外壳被配置成附接至面罩主体。在一个或多个实施例中，呼吸器面罩包括端口，并且其中语音增强装置的外壳包括被配置成选择性地附接至端口的配件。
[0019]在本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例中，麦克风附接至外壳，该外壳被配置成附接至面罩主体；并且其中扬声器和控制器位于辅助外壳中。
[0020]在本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例中，一个或多个预定衰减频率范围仅包括一个预定衰减频率范围。
[0021]在本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例中，一个或多个预定衰减频率范围包括约10，OOOHz或更小的上限。
[0022]在本文所述的呼吸器面罩的一个或多个实施例中，一个或多个预定衰减频率范围包括约300Hz或更大的下限。
[0023]在另一方面，被配置成附接至如本文所述呼吸器面罩的语音增强装置的一个或多个实施例可包括:被配置成在呼吸器面罩的清洁空气包层内检测声能的麦克风；被配置成在清洁空气包层的外部产生声能的扬声器，麦克风被配置成在清洁空气包层内检测声能；和可操作地连接至麦克风和扬声器的控制器。在一个或多个实施例中，控制器可被配置成:从麦克风接收语音信号，其中该语音信号指示由麦克风检测到的在第一频率范围内的声能；以及向扬声器传送输出信号，其中输出信号被配置成引起扬声器发出补偿声能，其中补偿声能是在涵盖第一频率范围的一部分的一个或多个预定衰减频率范围下发出的，并且其中在一个或多个预定衰减频率范围中的每个预定衰减频率范围内，补偿声能包括预定衰减振幅特征。
[0024]在本文所述的语音增强装置的一个或多个实施例中，在一个或多个预定衰减频率范围中的至少一个预定衰减频率范围内，预定衰减振幅特征是一致的。
[0025]在本文所述的语音增强装置的一个或多个实施例中，在一个或多个预定衰减频率范围中的至少一个预定衰减频率范围内，预定衰减振幅特征是不一致的。
[0026]在本文所述的语音增强装置的一个或多个实施例中，语音增强装置包括选择器，该选择