一种口罩式隔音装置的制作方法

本发明涉及声音装置技术领域，尤其涉及一种口罩式隔音装置。

背景技术：

在通讯工具大量普及的当今社会，根据调查，每人每天平均拨打电话数量约为2个，平均通话时长约为40秒，在中国，每天就能产生约15亿的通话分钟数，但随之带来的问题也不可避免，人们常常无法选择适合的地点或时间去与来电人沟通，当沟通声音过大时会对周围的人造成噪音污染，特别是在图书馆或寝室这种地方，同时，有些人在通话时想要保持自己的私密性，不希望自己的通话内容被他人窃听。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种口罩式隔音装置。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明提供了一种口罩式隔音装置，包括口罩本体、换气装置和电路装置；

口罩本体包括罩板、侧挡板和横挡板，侧挡板与罩板转动连接，分别设置在罩板的左右两侧，横挡板与罩板固定连接，分别设置在罩板的上下两侧；

换气装置包括换气阀主体，设置在罩板外侧，所述换气阀本体的上下表面均设置有通气孔，上下表面的通气孔之间相互连通；

电路装置包括插头、插孔和收音装置，收音装置设置在罩板内侧，插孔设置在下方的横挡板上，插孔和插头分别与收音装置连接。

根据本发明，罩体为半径7-9cm，角度120°的圆弧结构，相对应在垂直平面内，罩体长度为9.5-11.1cm，宽度为6-8cm，厚度为2cm。

根据本发明，侧挡板为半径2-3cm，角度180°的圆弧结构，与罩体的连接处采用圆弧过渡。

根据本发明，横挡板的外圈与罩体紧密贴合，内圈为2-3cm，90°的圆弧，横挡板所在平面与罩体垂直放置。

根据本发明，通气孔成矩阵方式排列，通气孔横截面为直径为0.8-1.5mm的圆形。

根据本发明，通气孔之间存在通气管道，通气通道的走向为曲折回旋形式。

根据本发明，换气装置还包括换气阀盖，换气阀盖将换气阀本体完全罩住，换气阀盖的左右两侧和下部均设置有通气眼。

根据本发明，收音装置放在与换气装置相反的方向，收音装置和换气装置分别放置在罩板左右两侧。

根据本发明，罩板的外壳材质为聚碳酸酯材料，内壳材质为泡沫铝材料；侧挡板和横挡板的材质均为聚碳酸酯材料。

根据本发明，换气阀主体材质为泡沫塑料材质。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明有效地降低了通话过程中产生的声音分贝，防止说话人在打电话时产生噪音影响到周围人群；保证了使用过程中对话的高质量与流畅性，阻隔说话人的声音扩散到周边环境，还防止周围声音进入耳机影响通话质量，使说话人的声音直接传递给对方通话人；换气阀的设置实现了通话内容被隔绝的同时，还不会影响与外界环境的空气交换，整个装置可拆解，方便使用人随身携带以及使用。

附图说明

图1为本发明一种口罩式隔音装置的立体结构图；

图2为本发明一种口罩式隔音装置的罩板的底视图；

图3为本发明一种口罩式隔音装置的罩板的侧视图；

图4为本发明一种口罩式隔音装置的罩板的正视图；

图5为本发明一种口罩式隔音装置的换气阀主体的示意图；

图6为本发明一种口罩式隔音装置的换气阀主体a-a方向的示意图；

图7为本发明一种口罩式隔音装置的电路装置的示意图；

图8为本发明一种口罩式隔音装置的密闭压力场中频率响应曲线。

【附图标记说明】

1：罩板；2：侧挡板；3：横挡板；4：换气阀主体；5：插头；6：插孔；7：收音装置；41：通气孔；42：通气管道；71：接听键；72：声道。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

实施例1

本发明提供一种口罩式隔音装置，包括口罩本体、换气装置和电路装置。

口罩本体包括罩体1、侧挡板2和横挡板3，如图2-4所示，本实施例中的罩体1为半径7cm，角度120°的圆弧结构，在罩体1结构的平面图中，罩体1长度为10.5cm，宽度为7cm，厚度为2cm，这个尺寸是利用matlab软件对人脸结构进行分析后得到的最优尺寸，这个尺寸的罩体1可以对人脸进行最大化的覆盖，达到最佳的隔音效果。

口罩本体左右侧分别设置有侧挡板2，侧挡板2与罩体1之间利用铰链转动连接，连接位置采用圆弧过渡的方式，侧挡板2为半径2cm，角度180°的圆弧结构，这样的结构可以更温和的、无较大压强的与人脸贴合。

口罩本体上下侧分别设置有横挡板3，横挡板3与罩体1固定连接，所在平面与罩体1垂直放置，其中，横挡板3的外圈与罩体1紧密贴合，内圈必须保证贴合人脸的人中部位和下巴部位，因此不能过大，且要小于外圈，本实施例中内圈为3cm，90°的圆弧。

以上尺寸的口罩本体外观符合人体美学，能够最大化地覆盖人的嘴部，防止声音散失。

通常情况下，吸声能力α代表某种材料对于声音的吸收能力，公式为α＝e1/e，其中，e1为被介质吸收的能量，e为发射的总能量。

对于本实施例，罩体1内外表面覆盖有不同材料，其中内表面为泡沫铝材料，外表面为聚碳酸酯材料，泡沫铝材料可以轻松覆盖在聚碳酸酯材料表面。

在内表面隔音材料的选择上，目前市面上大多数ktv或工厂等地方使用的隔音材料都是质量中等、密度较高的结构材料，如钢板、铅板、混凝土墙等，这些结构材料质量较大，不适于作为本发明的隔音材料。

在外表面材料的选择上，通过对市面上的几种常见材料：布、塑料、纸壳、纱等进行试验，发现外表面的材料选择对声音的传播都没有实质性改变。

与木材、钢板、铁板等材料相比，泡沫铝无论针对高低频声音，都具有较强的吸声能力，可以有效地降低声音能量，具体到降低声音的分贝，并且，泡沫铝材料质地轻盈、易加工，内表面覆盖有泡沫铝材料的罩体易于折叠，携带方便，并且可以实现嘴部位置拱起，方便使用者进行通话。

侧挡板2与横挡板3采用与罩体1外表面相同的聚碳酸酯材料，聚碳酸酯材料透明无味，相对密度低，安全性好，具有良好的抗冲击性，覆盖在罩体1外表面可以有效减少罩体1的厚度，不易损坏，并且泡沫铝材料可以完美的贴合在聚碳酸酯材料的内层。

进一步，长时间佩戴此类口罩式装置时，说话过程中将会产生含有大量水分的热气，热气中的这些水分会在口罩内壁上液化，使口罩内部温度升高，湿度也大大增加。

在这一基础上，罩板1设置有换气装置，保证罩板1的内外气体的正常交换，在维持罩板1内外的气压平衡与温度平衡的同时，也可以有效地控制声音的传出与进入。

换气装置包括换气阀本体4和换气阀盖，整体设置在罩板1外侧，靠近侧挡板2的位置，避免与嘴部直接接触，进而影响隔音效果。

换气阀本体4的主要材质为泡沫塑料板，泡沫塑料板是一种以气体物质为分散相，以固体树酯为分散介质的分散体，这种材料质地轻、弹性好、导热系数低，并且加工方便，具有非常好的吸音能力。

如图5、图6所示，为了增加隔音效果，换气阀本体4的表面进行了微加工：在泡沫塑料板上穿孔，加工后的泡沫塑料板的上下表面设置了大量通气孔41，通气孔41以3*9矩阵方式排列，上下平行布置，这些上下平行的通气孔41通过通气管道42相互连通，，通气管道42的走向为曲折回旋结构，当气体通过通气孔41进入到换气阀本体4的内部时，气体会沿着这些具有曲折回旋结构的通气管道42排出，当声音进入通气孔41内，进入通气管道42中时，则会被泡沫塑料板材吸收，从而减少了声音的散失，防止声音扩散。

通气孔41的尺寸设置为0.8-1.5mm最为合适，这个尺寸既能够保证声音流失少，还不会造成工艺难度过高，加工困难。在此实施例中，通气孔41的横截面为直径1mm的圆形，可以在保证通气的同时，不对吸音效果产生影响。

由于换气阀本体4长期暴露在空气中很容易吸附灰尘，所以在换气阀主体4上方覆盖有换气阀盖，换气阀盖可以将换气阀主体4完全罩住，其中，换气阀盖的左右两侧和下部均设置有通气眼，这些通气眼的设置可以使空气顺利进入换气阀内部，实现口罩本体中气体的内外交换，还可以防止灰尘直接接触到换气阀本体4，令换气阀堵塞，影响隔音装置的使用效果。

进一步，电路装置包括插头5、插孔6和收音装置7，收音装置7设置在罩板1内侧，图7是电路装置的电路图，如图7所示，声道72分别与插孔6电性连接，收音装置7与接听键71并联后再与插孔6电性连接，通过操作接听键71可以完成声音的收集与转换。其中，插孔6的位置设置在下侧横挡板3上，插头5和插孔6分别位于收音装置7的两端，与收音装置7电性连接，收音装置7、声道72等均被收置在设置于收音装置7内的一块集成电路板上。

具体地，使用者将电路装置中的插头5插入到如手机、mp3等声源中，再将外置耳机的外置插头插入到电路装置中的设置在横挡板3下方的插孔6里，从声源传入进来的声音通过设置在收音装置7中的与插头5电性连接的凸字形声卡系统处理成电信号后，再流经左右声道传导到上方外置耳机上的听筒中；当使用话筒通话时，声音首先传递到话筒中，随后声音信息经由声卡系统处理成电信号再由插头5传递给声源。

进一步，电路装置需要放置在靠近侧挡板2的位置，由于罩板1的内表面覆盖有泡沫铝材料，泡沫铝硬度大，不容易加工，如果将带有话筒的收音装置7放在罩体1内表面的中间位置，则需要在罩体1内表面的泡沫铝材料上设置开孔用来放置收音装置7，这个操作不仅加工困难，还极易损坏材料，所以选择将收音装置7整体设置在罩板1与侧挡板3的连接位置，这样不仅容易加工，还不会影响到隔音效果。

优选地，电路装置的放置位置与换气装置的放置位置分别位于相反方向，本实施例中的电路装置和换气装置分别设置在罩板1的左右两侧，这样设置后，声音的传递与空气的流通可分别在罩板1的左右两侧各自进行，互不干扰。

本实施例中，采用仿真和测试相结合的方法研究和分析单体的各参数对受话器的影响，其中，受话器采用iec318耦合腔密封压力场中测试，如图8所示，iec318密闭压力场中仿真的阻抗和声压级的频率响应曲线，阻抗曲线上对应的第一个峰是由于附近膜片的顺性和振动质量引起的低频谐振，记为f0。压力场下，声压正比于膜片振动的幅度。对于一个弹簧振子系统，可分为弹性控制区、力阻控制区和质量控制区。弹性控制区指远小于谐振频率时，振动系统主要由弹性决定，其振幅为一常数；力阻控制区指谐振频率附近，振动系统主要由阻尼因子决定；质量控制区指远高于谐振频率时，振动系统主要由振动质量决定，其加速度为一常数。结合以上分析，压力场下，当频率低于f0时，声压级曲线近似为一平直曲线，f0附近的峰值由阻尼决定，高于f0时，声压级近似为-12db/oct。对于iec318耦合腔随着频率的升高，其等效的声阻抗并不能看成一个纯的腔体构成，故高频段实际并不符合上述的规律，根据以上的分析得到了这样两个结论：对工作在压力场下的受话器而言，要想提高低频灵敏度，最有效的手段是增大口罩式耳机膜片的顺性，另外，减轻振动系统的质量可提高高频部分的灵敏度。

针对吸声能力，本实施例明确了一个数学模型来分析各种材料的对于声音的吸收能力，实验中，测量得到的数据为声压的极大值与极小值的声压级之差，经过测试，确定测量公式为α＝4s/(s+1)²。其中α为吸声系数，s为驻波比，及测量数据的极大值与极小值的比。

实验过程中，本实施例测量了不同的材质，如木材，钢板，铁板等。经过测试，发现泡沫铝的新型材料最能满足本实施例的吸声需求，这种材料质量轻便，同时吸声比远远大于别的材料，因此泡沫铝最终被选作应用在本发明中的隔音装置的隔音材料。

表1为泡沫铝对实验所用的不同频率的声波的吸声比数据。

表1泡沫铝对实验所用的不同频率的声波的吸声比

使用者在使用本发明的过程中，可以有效地降低通话过程中产生的声音分贝，防止使用者在打电话时产生噪音影响到周围人群，不仅阻隔使用者的声音扩散到周边环境，还防止周围声音进入耳机影响通话质量，使使用者的声音可以直接传递给对方通话人，进而保证了对话的高质量与流畅性；换气装置的设置使通话内容在被隔绝的同时，还不会影响到与外界环境的空气交换，当需要隔音功能时，把外置耳机插入到本发明的插孔中，当不需要隔音功能时，则可拆除装置，使用外置耳机进行听歌、看视频等操作。

同时口罩主体上还设置有口罩带，口罩带分别与左右两侧的侧挡板2固定连接，在使用本发明时，使用者将口罩带套在耳朵上便可以轻松的将本发明固定在面部，整个装置使用方便，可随身携带及取用。

需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。凡是在本发明权利要求的范围内做出的各种变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。