耳机的制作方法

本发明涉及电子技术领域，特别是涉及一种耳机。

背景技术：

耳机是当代音频产品的重要产品形态，调查显示，耳机的音质、佩戴舒适性、耳机续航、易用性、降噪、通话质量等均是影响消费者购买的主要因素。传统的耳机，在较为安静的办公环境通话性能尚佳，但在公共场所，使用耳机通话和音频播放时音量容易被环境噪音覆盖，从而导致通话声音传递受到干扰，导致使用体验性较差。

基于上述不足，市面上出现了基于骨传导技术设计的耳机，最常见的产品形态为耳挂式骨传导耳机。但目前的骨传导耳机一般只具备骨传导扬声器单一功能。目前的骨传导耳机，一般在耳机壳体内部设置骨传导扬声器，骨传导扬声器将电信号转化成机械振动信号，该机械振动信号经过人体耳部骨骼传递至听觉神经。而送话部分通常采用拾音麦克风方案，即通过拾音孔拾取声音信号，实现通话。

但是，该方案仍然存在噪音干扰的问题，即通过拾音孔拾取的声音除了有说话者的声音外，还含有外部环境的噪音，特别是非单一噪声源的强噪声复杂环境下，通话性能较差。

技术实现要素：

鉴于上述状况，有必要提供一种耳机，以解决现有技术中的耳机在噪声复杂环境下通话性能差的问题。

一种耳机，包括耳挂、送话器组件和扬声器组件，所述耳挂的一端设有固定部，所述送话器组件固设于所述固定部的内侧，所述扬声器组件固设于所述固定部的外侧，佩戴所述耳机时，所述送话器组件插入人耳耳道内，所述扬声器组件位于人耳一侧且与人体面部骨头抵靠，所述送话器组件包括第一骨传导壳体、置于所述第一骨传导壳体内部空腔中的骨传导送话器，以及固设于所述第一骨传导壳体外侧的耳塞，所述骨传导送话器与所述第一骨传导壳体的一侧内壁采用硬接触方式连接，所述第一骨传导壳体靠近所述耳塞的一侧表面的形状与人体耳廓内三角区域形状适配，所述骨传导送话器的骨导音通过所述第一骨传导壳体进行拾取，所述扬声器组件包括第二骨传导壳体和置于所述第二骨传导壳体内的骨传导扬声器。

进一步的，上述耳机，还包括橡胶套，所述橡胶套套设于所述第一骨传导壳体的表面，且所述橡胶套的外表面向上延伸出一耳撑。

进一步的，上述耳机，其中，所述第一骨传导壳体靠近所述耳塞的一侧上端固设有传动件，所述耳撑的内部设有第一共振腔，所述耳撑的根部开口，所述传动件穿过所述耳撑的根部的开口伸入至所述第一共振腔中。

进一步的，上述耳机，其中，所述第一共振腔的长径比为3:1~8:1，所述第一骨传导壳体内部的空腔的长径比为1:1.5~1：5。

进一步的，上述耳机，其中，所述第一骨传导壳体的外表面延伸出一安装管，所述安装管的内部具有第二共振腔，所述第二共振腔与所述第一骨传导壳体的内部空腔连通，所述安装管远离所述第一骨传导壳体的一端封闭且与所述耳塞固定连接。

进一步的，上述耳机，其中，所述第二共振腔的长径比为3:1~8:1。

进一步的，上述耳机，其中，所述送话器组件还包括与所述骨传导送话器电性连接的前置放大模块，所述前置放大模块用于对所述骨传导送话器拾取的骨导音进行放大处理。

进一步的，上述耳机，其中，所述前置放大模块包括依序串联连接的一级放大电路、二级放大电路和三级放大电路，其中，

所述一级放大电路包括滤波电路和与所述滤波电路连接的放大单元，所述放大单元包括第一放大器和并联连接在所述第一放大器反相输入端和输出端的反馈电阻，所述第一放大器的反相输入端连接骨传导送话器，所述第一放大器的输出端与所述二级放大电路连接；

所述二级放大电路包括第二放大器、第一可调电阻、第二可调电阻和第三放大器，以及串联连接在所述第二放大器的反相输入端的第一电阻和第一电容，所述第一可调电阻并联连接在所述第二放大器的反相输入端和输出端之间，所述第二放大器的输出端与所述第三放大器的反相输入端之间串联有第二电阻，所述第二可调电阻的两端分别与该第一电阻的输入端和该第二电阻的输出端连接，所述第三放大器的输出端与所述三级放大电路连接；

所述三级放大电路包括第四放大器、第三可调电阻、第四可调电阻和第五放大器，以及串联连接在所述第四放大器的反相输入端的第三电阻和第二电容，所述第三可调电阻并联连接在所述第四放大器的反相输入端和输出端之间，所述第四放大器的输出端与所述第五放大器的反相输入端之间连接有第四电阻，所述第四可调电阻的两端分别与所述第三电阻的输入端和所述第四电阻的输出端连接，所述第五放大器的输出端与功放连接，且所述第五放大器的输出端通过第五可调电阻与其反相输入端连接。

进一步的，上述耳机，其中，所述第一骨传导壳体靠近所述耳塞的一侧表面的宽度为15~25mm，长度为18~28mm。

进一步的，上述耳机，其中，所述固定部上开设有连接孔，所述第一骨传导壳体的一侧延伸出连接杆，所述连接杆插接于所述连接孔内，所述第二骨传导壳体与所述耳挂一体成型。

本发明中的耳机，将送话器组件设计成入耳式，有效地屏蔽外部噪音，并且骨传导送话器与第一骨传导壳体结构上采用定位硬接触方式，骨传导送话器与人体耳廓内三角区域各骨骼相抵靠，佩戴者说话时发出的机械振动信号能够直接通过骨传导送话器转化成电信号，送话性能提升明显。

附图说明

图1为本发明第一实施例中的耳机的结构示意图；

图2为本发明第一实施例中的耳机的爆炸示意图；

图3为本发明第一实施例中的第一骨传导壳体的结构示意图；

图4为本发明第一实施例中的橡胶套的结构示意图；

图5为图4中沿着a-a剖面线的剖视图；

图6为本发明第一实施例中不同共振腔影响下骨传导送话器的频响曲线图；

图7为本发明第一实施例中不同共振腔影响下骨传导送话器的失真曲线图；

图8为本发明第二实施例中前置放大模块中一级放大电路和二级放大电路的结构示意图；

图9为本发明第二实施例中前置放大模块中三级放大电路的结构示意图；

图10为第一电源输出电路示意图；

图11为第二电源输出电路示意图；

图12为第三电源输出电路示意图；

图13为本发明第二实施例中骨传导送话器含前置放大模块和不含前置放大模块两种情况下的频响曲线图；

图14为本发明第二实施例中骨传导送话器含前置放大模块和不含前置放大模块两种情况下的失真曲线图。

主要元件符号说明：

送话器组件10；扬声器组件20；固定件30；连接杆40；第一骨传导壳体11；骨传导送话器12；耳塞13；泄压孔14；前壳111；后壳112；橡胶套50；传动件15；耳撑51；第一共振腔511；安装管16；第二骨传导壳体21；骨传导扬声器22；一级放大电路60；二级放大电路70；三级放大电路80；滤波电路61；放大单元62；第一放大器u1；反馈电阻r3；第二放大器u2；第一可调电阻vr1；第二可调电阻vr2；第三放大器u3；第一电阻r7；第一电容c11；第二电阻r11；第四放大器u4；第三可调电阻vr3；第四可调电阻vr4；第五放大器u5；第三电阻r14；第二电容c16；第四电阻r19，第五可调电阻vr5。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供该实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1和图2，为本发明第一实施例中的耳机，包括固定件和固定于该固定件上的送话器组件10和扬声器组件20。该固定件30可单纯用于固定送话器组件10和扬声器组件20，也可同时用于耳部的佩戴，例如该固定件30为与耳部形状适配的耳挂或挂钩。该固定件30的一端设有固定部，该送话器组件10固定于该固定部的内侧，该扬声器组件20固定于该固定部的外侧。该固定件30内设有蓄电池，该送话器组件10和扬声器组件20分别与蓄电池通过导线连接。佩戴该耳机时，该送话器组件10插入人耳耳道，而该扬声器组件20位于人耳一侧且与人体面部骨头（如人耳颧骨位置）抵靠。

该送话器组件10包括第一骨传导壳体11、置于第一骨传导壳体11内的骨传导送话器12，以及固设于第一骨传导壳体11外侧的耳塞13。该耳塞13采用硅胶材质，将其塞入耳道后，可以起到耳道密封作用，防止外部声音传递至人耳中。该第一骨传导壳体11包括可相互盖合的前壳111和后壳112，前壳111与后壳112围合形成可容纳物体的空腔，该骨传导送话器12置于该空腔中。该骨传导送话器12与该前壳111结构上采用定位硬接触方式连接，该骨传导送话器12的骨导音通过第一骨传导壳体进行拾取。该第一骨传导壳体11上开设有泄压孔14，以用于调节声音阻尼，获得较佳的声学特性。

如图3所示，该前壳111靠近耳塞13的一侧的表面呈弧面形状，且与人体耳廓内三角区域形状适配，佩戴该耳机时，该前壳111大致贴附于人体耳甲腔区域。需要说明的是，该前壳111与耳部的接触面积尺寸需合适，若过大与人耳贴合不紧密，若接触面积过小则影响声音传递效果。因此，根据耳道模型大数据分析得知，为了更好的贴合人体耳廓，将该前壳111靠近耳塞13的一侧表面的宽度为设计为15~25mm，长度为18~28mm。

进一步的，为了提高耳机的佩戴舒适性以及提高该耳机与耳道的密封性，该第一骨导壳体11上套设有橡胶套50，如图4和图5所示，该橡胶套50的形状与该前壳111的形状适配，即该橡胶套50包覆在该前壳111的外表面。该橡胶套50采用软质材料，例如为硬度较低的硅胶或形状记忆材料制作，通过该材料制备的橡胶套50可根据每个人的人体耳廓三角区域形态自适应变化，符合人体工程学设计，具有较好的佩戴舒适性。

佩戴该耳机时，将耳塞13塞入耳道内，该橡胶套50与人体耳廓三角区域密封安装，此时，该第一骨传导壳体11通过该橡胶套50与人体耳廓内三角区域各骨骼相抵靠。该第一骨传导壳体11与人体耳廓内三角区域的骨骼形成较大面积的接触，声波传递介质面积较大，佩戴者说话时发出的机械振动信号能够快速传递至骨传导送话器12，并通过骨传导送话器12转化成电信号，送话性能提升明显。该结构设计能够解决现有技术当中由于入耳式耳机空间结构限制，骨传导送话器体积小，导致与耳朵骨骼部位有效接触点单一，送话性能较差的问题。

除此之外，将耳塞13塞入耳道内，能够将外部声音与耳道隔离，有效避免环境噪音的干扰。并且该橡胶套50紧密贴附在耳廓三角区域，使整个耳朵部位处于全密封的状态，不被外界声音干扰，进一步的提高了耳机的密封隔噪性能。基于此，该耳机产品可以做到完全密封，防水防尘等耐环境适应性较好，可应用于演唱会、强高噪、严酷作业环境下作业人员、或军事领域。

进一步的，该第一骨传导壳体11靠近耳塞13的一侧上端固设有传动件15。该传动件15固定在前壳111上，其位置与人耳轮廓内三角区上方的骨骼区域对应，即佩戴耳机时，该传动件15与耳朵轮廓三角区上方的骨骼区域抵靠，进一步的增加了耳部的振动信号的传递路径。

该橡胶套50的一侧延伸出一耳撑51，该耳撑51的外形与人耳内侧的轮廓适配，该耳撑51可采用硅胶材质或形状记忆材料，该耳撑51可利用硅胶自身的弹力固定在耳朵内侧。该耳撑51的内部具有第一共振腔511，传动件15穿过耳撑51根部的开口伸入至该第一共振腔511中，人说话时耳部产生的振动通过耳撑51传递至第一共振腔511内，并在该第一共振腔511中产生共振，从而增大了声源的辐射面积，提高了声音能量的辐射效率，使其具有较好的振幅。从而使佩戴者说话时的振动更好地传递至该传动件15和第一骨传导壳体11上，继而传递至骨传导送话器12上，提高了声波的传递效率。

需要说明的是，共振腔也叫共鸣腔，是本实施例中引用的一种特殊的声腔结构，用于调节声音信号特性。人说话时，耳朵的不同部位都产生了不同频率的振动，振动信号在腔体内产生共振共鸣，可以提高信号拾取强度和拓宽频响范围，以及提高声音能量的辐射效率。

进一步的，该第一共振腔511的长径比较大，即腔体呈棒状，该第一共振腔511各处的内径基本相等。佩戴该耳机时，该耳撑51完全抵靠在人耳内侧，作为一个较大的震动传播介质来传播佩戴者说话时发出的机械振动信号，此时该第一共振腔511中的声场在径向方向上均匀，只有在轴向方向上传播，因此通过该第一共振腔511的设置可以使耳撑51感受到的振动信号沿着轴向方向传播至耳撑51的根部到达该传动件15上继而传递至第一骨传导壳体11上，最终到达骨传导送话器12。

需要说明的是，腔体的长径比越大共振腔长越大，结合耳机自身体积的限制，本实施例中该第一共振腔511的长径比设计为3:1~8:1。

可以理解的是，该第一骨传导壳体11的内部的空腔呈扁平状或盘状，即该空腔的长径比较小，例如该空腔的长径比为1:1.5~1：5。此时声场在轴向方向均匀，而只在径向方向上传播，因此，该第一骨传导壳体11上的振动信号可以大幅度地传递至骨传导送话器12上。

因此，本实施例中提供了两种形式的共振腔，该第一共振腔511的棒状结构设计可以使第一共振腔511内的振动信号沿着轴向方向传递至第一骨传导壳体11上，并在该第一骨传导壳体11的空腔的作用下以辐射方式传递至骨传导送话器12上。通过该第一共振腔511和该第一骨传导壳体11内的空腔的设置，一方面起到增强信号的作用，另一方面还可以提高振动信号的传递效率。

经试验发现，将骨传导送话器12设计成入耳式的方案虽然能够有效的屏蔽外界干扰，但是其最大的问题在于拾取到的振动信号较弱，导致通话性能差。因此针对其存在的问题，本实施例中的耳机一方面在结构设计上最大程度上与人耳接触，另一方面，通过两种不同形式的共振腔的设置有效地控制振动信号的传播路径，以及增强信号强度和提高振动信号的传递效率，提高通话性能。

进一步的，该第一骨传导壳体11的外表面延伸出一安装管16，该安装管16的内部具有第二共振腔（图未示），该第二共振腔与第一骨传导壳体11的内部空腔连通，该安装管16远离第一骨传导壳体11的一端封闭，且该安装管16的封闭端穿过橡胶套50与耳塞13固定连接。

该第二共振腔为一端封闭，另一端与第一骨传导壳体11的内部腔体连通的结构，以形成一个新的声波传递路径。具体的，该第二共振腔体采用细长结构（如棒状），该第二共振腔各处的内径基本相等，其腔体的长径比为3:1~8:1。

该耳塞13固定在该安装管16上，佩戴该耳机时，该耳塞13与人耳紧密接触，佩戴者说话时的振动通过耳塞传递至该安装管16，并在第二共振腔产生共振，并继而沿着该第二共振腔的轴向方向传播至第一骨传导壳体11内的空腔中，并且在该第一骨传导壳体11的空腔的作用下以辐射方式传递至骨传导送话器12上，进一步的提高了骨传导送话器12拾取的声波强度。

进一步的，为了说明该第一共振腔和第二共振腔对该骨传导送话器声学特性的影响，分别针对仅含第一共振腔，仅含第二共振腔，同时含有第一共振腔和第二共振腔，和不含第一共振腔和第二共振腔四种情况下分别进行声学特性测试，得到对应情况下的频响曲线和失真曲线。请参阅图6和图7中分别为频响曲线和失真曲线，l1为同时包含第一共振腔和第二共振腔情况下的声学特性客观测试曲线，l2为仅包含第一共振腔情况下的声学特性客观测试曲线，l3为仅包含第二共振腔情况下的声学特性测试曲线，l4为不含有第一共振腔和第二共振腔情况下的声学特性曲线。从声学特性客观测试曲线来看，增加第一、第二共振腔后，频响曲线表现为灵敏度更高，即声信号强度更大，失真曲线更低，表示声音音质更好。

需要的说明的是，在本发明的其他实施例中，该第一共振腔和第二共振腔可以以择一的方式存在，即仅通过第一共振腔和第一骨传导壳体11内的空腔的作用，或者仅通过第二共振腔和第一骨传导壳体11内的空腔的作用，均能实现对振动信号的增强和信号传递效率的提高，这两种方案均在本发明的保护范围内。

进一步的，该第一骨传导壳体11的后壳112为硬质塑料材质，材料致密性较高，对传输路径中的噪声进行有效衰减，有较好的隔音保护效果，该隔音塑料层对骨传导送话器起到较好的隔离外界噪声作用。

该扬声器组件20包括第二骨传导壳体21和置于第二骨传导壳体21内的骨传导扬声器22。使用该耳机连接终端设备接打电话或播放音频时，骨传导扬声器22将电信号转化为不同频率的机械振动，该机械振动信号经过第二骨传导壳体21的前壳逐渐传递至耳朵软骨、颅骨、骨迷路、内耳淋巴液传递、螺旋器、听神经、听觉中枢，以形成清晰的声音。

进一步的，为了提升该骨传导无线耳机的佩戴稳定性，该固定件30设计为耳挂，其形状与人耳轮廓适配，用于将该耳机固定在耳朵上。耳挂的一端固定部上开设有连接孔，第一骨传导壳体11的一侧延伸出连接杆40，该连接杆40插接于该连接孔内，也即，送话器组件10通过连接杆40插入并锁定在耳挂的连接孔内，以保证送话器组件与耳挂的连接稳定性。第二骨传导壳体21与耳挂一体成型，便于材料加工和产品维修。

进一步的，该耳挂内部设有电池仓，蓄电池设于该电池仓内，用于对该送话器组件10以及该扬声器组件20的电子器件进行供电。其中，该耳挂呈弧形设置以贴合耳廓，因此，蓄电池也对应呈现弧形设置，在蓄电介质相同的情况下，该异形蓄电池相比于传统矩形、圆形电池体积更大，因此蓄电池容量提升明显，从而有效提升该骨传导真无线耳机的续航时间。

本实施例中的耳机，将送话器组件设计成入耳式，有效地屏蔽外部噪音，骨传导送话器与第一骨传导壳体结构上采用定位硬接触方式，骨传导送话器与人体耳廓内三角区域各骨骼相抵靠，佩戴者说话时发出的机械振动信号能够直接通过骨传导送话器转化成电信号，送话性能提升明显。并且，通过第一共振腔体、第二共振腔体以及第一骨传导壳体内的腔体的特殊共振腔结构的设计来增强振动信号和提高振动信号传递效率，提高送话器组件的拾音效果。

本发明第二实施例提供了一种耳机，其与第一实施例中的耳机的结构基本相同，不同之处在于，该送话器组件还包括前置放大模块，该前置放大模块置于该第一骨传导壳体11内，且与骨传导送话器12电性连接，该前置放大模块用于对骨传导送话器拾取的骨导音进行放大处理。

具体的，请参阅图8至图9，该前置放大模块包括依序串联连接的一级放大电路60、二级放大电路70和三级放大电路80。该一级放大电路60具有带通、滤波、放大调节功能，调节带通为200-5000hz，涵盖了语音段的300-3400hz范围。该二级放大电路70和三级放大电路80具有限波和信号放大功能，针对骨导送话器550hz的谐振点进行限波处理，获得较好的失真曲线。

具体的，该一级放大电路60包括滤波电路61和与滤波电路61连接的放大单元62，该放大单元62包括第一放大器u1和并联连接在第一放大器u1反相输入端和输出端的反馈电阻r3，该第一放大器u1的反相输入端连接骨传导送话器，该第一放大器u1的输出端与二级放大电路70连接。

该二级放大电路70包括第二放大器u2、第一可调电阻vr1、第二可调电阻vr2和第三放大器u3，以及串联连接在该第二放大器u2的反相输入端的第一电阻r7和第一电容c11。该第一可调电阻vr1并联连接在该第二放大器u2的反相输入端和输出端之间。该第二放大器u2的输出端与该第三放大器u3的反相输入端之间连接有第二电阻r11，该第二可调电阻vr2的两端分别与该第一电阻r7的输入端和该第二电阻r11的输出端连接。该第三放大器u3的输出端与三级放大电路80连接。

该三级放大电路80包括第四放大器u4、第三可调电阻vr3、第四可调电阻vr4、第五放大器u5，以及串联连接在该第四放大器u4的反相输入端的第三电阻r14和第二电容c16。该第三可调电阻vr3并联连接在该第四放大器u4的反相输入端和输出端之间。该第四放大器u4的输出端与该第五放大器u5的反相输入端通过第四电阻r19连接，该第四可调电阻vr4的两端分别与该第三电阻r14的输入端和该第四电阻r19的输出端连接。该第五放大器u5的输出端与功放连接，且第五放大器u5的输出端通过第五可调电阻vr5连接至第五放大器u5的反相输入端。

该第一放大器u1的同相输入端vcc/2接入第一电源输出电路；该第二放大器u2和第三放大器u3的同相输入端vcc/2-2分别接入第二电源输出电路；该第四放大器u4和第五放大器u5的同相输入端vcc/2-3分别接入第三电源输出电路。该第一电源输出电路如图10所示，该第二电源输出电路如图11所示，该第三电源输出电路如图12所示，该第一电源输出电路、第二电源输出电路和第三电源输出电路分别连接电源vcc，且由电阻和电容组成。

该第一可调电阻vr1、第二可调电阻vr2、第三可调电阻vr3、第四可调电阻vr4和第五可调电阻vr5的阻值可调，可以调节增益放大倍数。以克服送话器器件的性能差异，保证整机的频响和灵敏度一致性。

本实施例中，前置放大模块用于对输入的弱信号（骨传导送话器的拾振信号）进行放大，并且控制本级电路的噪声电平不能高于输入端的噪声电平，同时还对信号带宽进行控制、对频率响应进行调节、对失真进行控制，即起到带通滤波作用。

本实施例中通过设置前置放大模块，可以实现调频增益功能，传统的骨导送话器由于自身的特性，其频响曲线比较差，声音音质偏硬，听感较差，无任何音质可言。通过此电路，可以做到300-5000hz语音段频率范围频响曲线平滑、失真较低。此电路对300hz以前和5000hz以后的非语音段进行了衰减，可以起到降噪效果，即衰减掉低频（如25hz附近）的发动机噪声和高频噪声。

进一步的，为了说明前置放大模块对骨传导送话器声学特性的影响，针对本实施例中包含前置放大模块的耳机和无前置放大模块的耳机分别进行声学特性测试，得到对应情况下的频响曲线和失真曲线如图13和图14所示。从图13和图14中可知，包含前置放大器的骨传导送话器，频响曲线表现为灵敏度更高，即声信号强度更大，失真曲线更低，表示声音音质更好。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。