一种主动降噪耳机的制作方法

本实用新型属于耳机技术领域，具体地说，是涉及一种主动降噪耳机。

背景技术：

随着人们对耳机音质要求的不断提高，越来越多的耳机集成了主动降噪的功能，传统的ANC使用了MIC来完成对噪声信号的采集，通过芯片内部的降噪算法实现降噪功能。

按照降噪原理，可将ANC分为前馈和后馈两种，若要实现前馈和后馈两种降噪，需要使用两个MIC采集噪声，成本较高。而且，采用MIC进行噪声采集，实现前馈降噪，对结构声腔设计、组装等要求较高，导致设计成本较高。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种主动降噪耳机，降低了成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

一种主动降噪耳机，包括耳壳、加速度传感器、扬声器、控制单元；所述扬声器和加速度传感器分别固定在耳壳的内表面，所述加速度传感器采集振动信号，并将采集到的振动信号进行处理后发送至控制单元，所述控制单元根据接收到的信号生成反相信号，并输出至扬声器。

进一步的，所述加速度传感器固定在耳壳内表面上靠近扬声器的位置。

又进一步的，所述扬声器固定在耳壳内部前端的内表面上，所述加速度传感器固定在耳壳内部前端的内表面上靠近扬声器的位置。

更进一步的，所述耳壳包括前壳和后壳，所述前壳和后壳可拆卸地固定在一起。

再进一步的，所述扬声器固定在前壳的内表面，所述加速度传感器固定在前壳的内表面上靠近扬声器的位置。

进一步的，所述扬声器通过卡座卡接在耳壳的内表面上。

又进一步的，所述加速度传感器贴设在耳壳的内表面上。

更进一步的，所述控制单元包括前馈控制器、叠加单元、前馈延时单元、后馈延时单元、滤波单元、后馈控制器；所述加速度传感器的输出端通过第一开关与前馈控制器的输入端连接，所述前馈控制器根据接收到的信号生成反相信号并输出，所述前馈控制器的输出端与叠加单元的一个输入端连接，所述叠加单元的另一个输入端与音频信号源的输出端连接，所述叠加单元的输出端与前馈延时单元的输入端连接，所述前馈延时单元的输出端与扬声器连接；所述加速度传感器的输出端通过第二开关与后馈延时单元的输入端连接，所述后馈延时单元的输出端与滤波单元的一个输入端连接，所述滤波单元的另一个输入端与音频信号源的输出端连接，所述滤波单元的输出端与后馈控制器的输入端连接，所述后馈控制器根据接收到的信号生成反相信号并输出，所述后馈控制器的输出端与叠加单元的一个输入端连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的主动降噪耳机，通过在耳壳的内表面固定扬声器和加速度传感器，利用加速度传感器采集耳壳外部和内部的环境噪声信号，并发送至控制单元，控制单元根据接收到的信号生成反相信号，并输出至扬声器，在人耳处消除外部环境噪声和内部环境噪声的干扰，实现主动降噪，达到前馈降噪和后馈降噪的效果；即通过采用一个加速度传感器即可实现现有技术中两个麦克的作用，降低了成本；而且降低了对耳壳内部的结构设计要求，降低了设计成本。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的主动降噪耳机的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型所提出的主动降噪耳机的一个实施例的电路结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

本实施例的主动降噪耳机，主要包括耳壳P、加速度传感器、扬声器、控制单元等，参见图1所示；扬声器和加速度传感器分别固定在耳壳P的内表面，加速度传感器采集振动信号，并将采集到的振动信号进行处理后发送至控制单元，控制单元根据接收到的信号生成反相信号，并输出至扬声器。

由于加速度传感器固定在耳壳P的内表面上，耳壳外部的环境噪声传输至耳壳P引起耳壳振动，该振动信号被加速度传感器采集，因此加速度传感器可以采集外部环境噪声；由于加速度传感器固定在耳壳P的内表面上，耳壳内部的环境噪声（主要由扬声器发声产生）引起耳壳振动（以及空气振动），被加速度传感器采集，因此加速度传感器可以采集内部环境噪声；因此，加速度传感器既可以采集外部环境噪声，也可以采集内部环境噪声，加速度传感器将采集到的信号发送至控制单元，控制单元根据接收到的信号生成反相信号，并输出至扬声器（如果此时音频信号源输出有用声音信号，则反相信号与有用声音信号叠加后输出至扬声器），经扬声器传输至人耳，而且人耳同时也接收到外部环境噪声信号和内部环境噪声信号，即反相信号与噪声信号在人耳处叠加，从而消除外部环境噪声和内部环境噪声的干扰，实现主动降噪，达到前馈降噪和后馈降噪的效果。

本实施例的主动降噪耳机，通过在耳壳P的内表面固定扬声器和加速度传感器，利用加速度传感器采集耳壳外部和内部的环境噪声信号，并发送至控制单元，控制单元根据接收到的信号生成反相信号，并输出至扬声器，在人耳处消除外部环境噪声和内部环境噪声的干扰，实现主动降噪，达到前馈降噪和后馈降噪的效果；即通过采用一个加速度传感器即可实现现有技术中两个麦克的作用，降低了成本；而且降低了对耳壳内部的结构设计要求，降低了设计成本。

本实施例利用高灵敏度的加速度传感器实现降噪，可以降低对声腔设计的要求，只需将加速度传感器固定于耳壳内表面，通过耳壳传导振动，进而转换成电信号，实现外部环境噪声信号的采集，进而实现前馈降噪；另外，该加速度传感器也可以采集扬声器输出的声音，采集内部环境噪声信号，实现后馈降噪，这样就可以使用一只加速度传感器使前馈、后馈两种降噪方式同时工作。

本实施例通过使用一个高灵敏度的加速度传感器实现主动降噪功能，使用一个加速度传感器就可以实现前馈、后馈两种降噪方式，同时，也可以解决传统前馈降噪声腔设计困难的问题。

在本实施例中，加速度传感器固定在耳壳P内表面上靠近扬声器的位置，以便于加速度传感器采集到扬声器发出的较强的信号。若是二者位置离得较远，扬声器发出的信号传输至加速度传感器时可能已经衰减，影响加速度传感器接收到的信号强度，进而影响降噪效果。

作为本实施例中的一种优选设计方案，扬声器固定在耳壳P内部前端的内表面上，加速度传感器固定在耳壳P内部前端的内表面上靠近扬声器的位置，加速度传感器尽量靠近扬声器，以便于采集到扬声器发出的较强的信号。

在本实施例中，耳壳P包括前壳和后壳，前壳和后壳可拆卸地固定在一起，既便于拆装，又便于扬声器和加速度传感器的安装和维修。

作为本实施例中的一种优选设计方案，扬声器固定在前壳的内表面，加速度传感器固定在前壳的内表面上靠近扬声器的位置，以便于采集到扬声器发出的较强的信号。

在本实施例中，扬声器通过卡座卡接在耳壳P的内表面上，既实现扬声器与耳壳的稳定可靠连接，又便于拆装和维修更换。作为本实施例的另一种优选设计方案，扬声器贴设在耳壳P的内表面上，既实现扬声器与耳壳的稳定可靠连接，又便于拆装和维修更换。

在本实施例中，加速度传感器贴设在耳壳P的内表面上，既实现扬声器与耳壳的稳定可靠连接，又便于拆装和维修更换。

在本实施例中，控制单元主要包括前馈控制器G1、叠加单元、前馈延时单元Dff、后馈延时单元Dfb、滤波单元、后馈控制器G2等，参见图2所示。

加速度传感器G-Sensor的输出端与前馈控制器G1之间设置有第一开关，第一开关用于控制加速度传感器G-Sensor与前馈控制器G1之间信号传输线路的通断；加速度传感器G-Sensor的输出端与后馈延时单元Dfb之间设置有第二开关，第二开关用于控制加速度传感器G-Sensor与后馈延时单元Dfb之间信号传输线路的通断。

加速度传感器G-Sensor的输出端通过第一开关与前馈控制器G1的输入端连接，前馈控制器根据接收到的信号生成反相信号并输出，前馈控制器G1的输出端与叠加单元的一个输入端连接，叠加单元的另一个输入端与音频信号源的输出端连接，叠加单元将两个输入端接收到的信号进行叠加后输出，叠加单元的输出端与前馈延时单元Dff的输入端连接，前馈延时单元Dff将接收到的信号进行延时后输出，前馈延时单元Dff的输出端与扬声器连接。

加速度传感器G-Sensor的输出端通过第二开关与后馈延时单元Dfb的输入端连接，后馈延时单元Dfb将接收到的信号进行延时后输出，后馈延时单元Dfb的输出端与滤波单元的一个输入端连接，滤波单元的另一个输入端与音频信号源的输出端连接，滤波单元将从一个输入端接收到的信号中滤除另一个输入端接收到的信号，滤波单元的输出端与后馈控制器G2的输入端连接，后馈控制器G2根据接收到的信号生成反相信号并输出，后馈控制器G2的输出端与叠加单元的一个输入端连接。

耳机开机上电时，控制第一开关闭合、第二开关断开，加速度传感器G-Sensor采集信号，该信号包含有外部环境噪声信号和内部环境噪声信号，然后输出信号经第一开关传输至前馈控制器G1，前馈控制器根据接收到的信号生成反相信号并输出至叠加单元的一个输入端，叠加单元将该反相信号与音频信号源输出的有用声音信号叠加后，输出至前馈延时单元Dff进行延时，经过延时后输出至扬声器，驱动扬声器发声，扬声器发出的信号中包含有有用声音信号和反相的噪声信号。扬声器发出的信号传输至人耳，而且，人耳同时接收到外部环境噪声信号和内部环境噪声信号，即有用声音信号、反相的噪声信号、原始噪声信号（包括外部噪声信号和内部噪声信号）在人耳处叠加，从而消除噪声干扰，实现初步降噪。

扬声器发声后，控制第一开关断开、第二开关闭合，加速度传感器G-Sensor采集信号，该信号包含有外部环境噪声信号、内部环境噪声信号、有用声音信号，然后输出信号经第二开关传输至后馈延时单元Dfb进行延时，经过延时后输出至滤波单元的一个输入端，滤波单元将从一个输入端接收到的信号中滤除另一个输入端接收到的有用声音信号后，传输至后馈控制器G2，此时后馈控制器G2接收到的信号均为噪声信号，后馈控制器G2根据接收到的信号生成反相信号并输出至叠加单元的一个输入端，叠加单元将该反相信号与音频信号源输出的有用声音信号叠加后，输出至前馈延时单元Dff进行延时，经过延时后输出至扬声器，驱动扬声器发声，扬声器发出的信号中包含有有用声音信号和反相的噪声信号。扬声器发出的信号传输至人耳，而且，人耳同时接收到外部环境噪声信号和内部环境噪声信号，即有用声音信号、反相的噪声信号、原始噪声信号（包括外部噪声信号和内部噪声信号）在人耳处叠加，从而消除噪声干扰，实现进一步降噪。

通过设计上述的控制单元，既实现了主动降噪，达到了前馈降噪和后馈降噪的效果，而且电路结构简单、便于搭建、成本较低。

在控制单元中还设置有开关控制单元，开关控制单元根据扬声器是否发声控制第一开关和第二开关的开闭。当开关控制单元没有接收到扬声器发出的信号时，控制第一开关闭合、第二开关断开；当开关控制单元接收到扬声器发出的信号时，控制第一开关断开、第二开关闭合。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。