抑制噪声的方法以及装置制造方法及图纸

主动噪声抑制系统是用在噪声的环境下，它包括了二个话筒噪声抑制系统。在二个话筒间的回波可以基本上被抵消或抑制。抵消噪声是使用第一和第二线性回波抵消器，它模拟在二个话筒间声波路径的延迟和传送特性，其第一作用是：噪声抑制系统作为一种听力保护器，基本上抵消全部或大部分被耳机二个话筒所收到的噪声，其第二作用是，本发明专利技术的噪声抑制系统可作为一种抑制噪声的通讯系统，允许带耳机的人听到语言信号而又抑制了背景噪声。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术是有关声学装置，详细的说本专利技术是在有噪声环境下抑制噪声的系统。专利技术的背景在许多场合下存在着有害的噪声。譬如，工厂中的机器、飞机发动机、汽车交通等产生的噪声强度有损于听觉，干扰语言的交流。有害噪声的主要组分是来自噪声源的直接声波d(t)。有害噪声的第二组分是直接声波到反射面反射回来的回波，如建筑物的外墙或者内墙。在空旷的环境下，噪声主要是直接噪声。当在一般环境下，总是存在着从主要声源到达建筑物或墙面反射回来的回波，这个回波加在原来直接的噪声上。在有限的封闭环境下，同一个声波在内墙和室内物体的表面余产生多次回波r(t).话筒收到的噪声s(t)包括直接声波d(t)和由反射回来的多次反射波。譬如在采矿工业中的一个主要问题是反射回响噪声，通常采矿是地下，在一个封闭的地点进行的，由基本匀质材料的反射墙围绕着，日常使用的强大的采矿设备产生着声音响声，在这种噪声环境下，使采矿工人语言交流非常困难，除此之外，直接噪声再加上从矿道表面的回响和矿道中采矿设备响声会导致很高的噪声强度，伤害工人的听觉，很多文献都记载着人长期暴露在高强噪声下有丧失听力的危险。噪声的消除人们已有了各种来降低噪声强度的装置，最直接的办法是围绕着噪声源放置消声板以减少声音强度，把这种消声板放在反射墙面和其他物体的前面，切断声波的路径，许多吸声材料可以消耗声能，把它转换成热能，某些消声板，在高频声源下很有效，但是，这些消声板体积巨大，在低频声源下并不有效，在某些工业企业中，如矿山采用此种消声板是不切实用的。另外有一种称谓主动消除噪声装置，用发射一种人造的声音来抵消有害的噪声以达到消除噪声的目的。主动消除噪声系统采用了一个话筒、一个放大器和一个扬声器，扬声器安置成能在一定区域内抵消噪声，一般是安置在操作人员附近的区域。话筒用来测量与来自远处直接噪声源有关的局部区域的的噪声，放大器驱动了扬声器使之产生一种振幅相同、相位相反的声音来抵消局部区域的声音。虽用这种办法可以显著地减低声音，但是这只是在指定的区域内而在其他区域不能降低噪声。除此之外，这样的布局易于产生干涉声场，反令在其他区域中增加噪声强度。上述系统的另一种形式是包括了一个第二话筒，放在接收噪声的地点，使第二话筒的输出是消除噪声的误差测量，用来调整在闭路循环系统中自适应滤波器的系数，更进一步减少在第二话筒接收到的噪声。另一种主动消除噪声的系统是把话筒放在非常接近于噪声源旁，可以说是一个点声源。信号处理电路产生了一个相位相反的信号，这个信号以话筒及扬声器之间的距离来调整，这种系统局限用于单一频率发射的点声源，对由巨大振动的表面所产生的噪声，这种复杂的振动产生一组宽频带的噪声，因此工作效果并不理想。另一种主动消除噪声系统采用了一对话筒和操作人员佩带的耳机，第一个话筒检测到背景噪声的讯号样本。第二个话筒放在离第一个话筒有一些距离处，从它检测到背景噪声的第二个讯号样本。为了消处噪声，通过一个自适应滤波器来处理从第二个话筒得到的讯号，且合成与从一个话筒得到的信号相位相反，处理过的从第二话筒中得到的讯号有助于抵消从一个话筒到达的噪声讯号，这样耳机主动减少了噪声进入人耳的强度，工人戴上这种耳在噪声区中起到了保护听力的作用，但是这种耳机阻止了工人听到警铃的声音，也阻止了工人之间的语言交流。总而言之，上面所说的主动消除操声系统在带有复杂回响构造对较高的噪声背景环境下，特别是在有限的区间，如通常遇到的采矿工业，工作都不理想。增强语言交流消除噪声系统除了保护听力外，也用作通讯系统，帮助工人在噪声环境下听到讲话的讯号。降低噪声通讯系统从背景噪声合成讯号的成分中区分出想要听到的讲话成分。用消除减少背景噪声成分增高信噪比，从而提高了听到语言的质量。有一种消除噪声系统采用了一对话筒连接到工人带的耳机上，第一个话筒(对人声)检测到第一讯号包括了想听到的语言加上背景中的噪声，第二个话筒(对噪声)放在离第一个话筒一定距离处，检测到讯号样本，包括了大部分的背景噪声和小部分想听到的语言讯号，从第二个话筒得到的讯号(背景噪声)在自适应滤波器中处理，减掉从第一个话筒得到的讯号(语言加上背景噪声)，以此来减少或消除第一个信号中背景噪声的成分。既然第二个话筒是放在离第一个话筒一定的距离处，背景噪声的讯号样本(在第二个话筒处)并不是与在到达第一个话筒的相同的背景噪声讯完全一样。自适应滤波器的功用是在补偿从第一个和第二个话筒到达的背景噪声的声波路径。美国专利5754665(授于Hosoi)显示了一种采用二个话筒、二个自适应滤波器的双重消除噪声器，用于汽车中电话扬声器系统，第一个和第二个话筒分别放在靠近驾驶员和乘客处，当第一个话筒用于讲话，第二个话筒则用来收集噪声，反之亦然，采用第一个自适应滤波器可以得到降低噪声了的第一个语言讯号，当第二个话筒用作对话时，第一个话筒用来收集噪声，采用第二个自适应滤波器来得到降低噪声了的第一个语言讯号，这两个降低噪声的讯号加在一起组成了送出去的对话声音讯号。专利技术的小结为了消除有害的噪声，必须准确估计要消除的噪声，在空旷的环境下，即噪声源可以近似地作为一个点源，二个话筒可以根据需要放在足够远处，离每个话筒仍会收到一基本上相似估计的背景噪声，但是，在限定环境内由多种声波回射引起混响噪声，声场是非常复杂的。在这个环境中每一个点上有着非常不同的背景噪声信号，二个话筒放得越远，声场越是不相似，其结果是在限定环境内使用分得很开的话筒，想准确估计抵消的噪声是困难的。如果把二个话筒移得很近，第二个话筒应该能较好估计想要消除的第一个话筒中的噪声，但是，如果把二个话筒放得很近，每个话筒会产生附加的回声，影响另一个话筒，这就是说第一个话筒会像一个扬声器(声源)，输送声场的回波，影响第二个话筒，同样地，第二个话筒也会像一个扬声器(声源)，输送声场的回波，影响第一个话筒，所以，第一个话筒的讯号包括了背景噪声和背景噪声的反射的总和，这样就引起很差地估计想消除的噪声。本专利技术体现双话筒的噪声抑制系统，其中二个话筒间回波实质上是抵消抑制了。从一个话筒到另一个话筒的混响是用第一和第二线性回波抵消了。每个线性回波的补偿器设计模拟二个话筒间声程延迟和传送特性。本专利技术是概括在一副戴在人耳外的耳机中，这副耳机本身是摸制单元，包括整体双话筒，电池，耳塞形扬声器及电子讯号处理，这种耳机容易戴带不会影响语言交流及实际工作。第一部分，根据本专利技术的抑制噪声系统用来作为听力保护器，基本上全部或大部消除影响到耳机中话筒中的噪声。第二部分，根据本专利技术的抑制噪声系统用来作为抑制噪声的通话系统，消除了背景噪声而使戴耳机的工人能听到语言讯号。附图的图解附图说明图1是表示使用本专利技术的双重回波预测线性补偿器的方块图。图2是图画形式表示根据本专利技术似戴带在人耳的耳机，声场如何传到耳机。图3是以图画形式表示在限定空间内回响噪声场。图4是表示回响的声音如何经过不同路径到达本专利技术抑制噪声系统的双话筒上。图5和图6是表示本专利技术中的双话筒之间的回响。图7A表示体现本专利技术的双回波线性补偿器的方块图。图7B表示根据本专利技术的图7A所示的双回波线性补偿器的回声预测电路的方块图。图8表示体现本专利技术第一部分的抑制噪声系统。图9表示体现本专利技术第二部分的抑制噪声的通话系统。图10是根据本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
在用第一、第二话筒收到声音讯号和用扬声器来产生声音讯号的通讯系统中，一种用来仰制从所说的第一、第二话筒收到的噪声的方法，这种方法包括：从第一个话筒收到第一讯号；从第二个话筒收到第二讯号；在第一自适应滤波器中处理第一讯号来提供第一 预测回波讯号；从第一讯号中减去第一预测回波讯号提供了第一自适应滤波器控制信号，第一自适应滤波器对第一自适应滤波控制讯号有反应，来修改第一自适应滤波器的参数；从第二讯号中减去第一预测回波讯号来提供第一混响讯号；在第二自适应滤波器处 理第二讯号来提供第二预测回波讯号；从第二讯号中减去第二预测回声讯号来提供第二自适应滤波器控制信号，第二自适应滤波器对第二自适应滤波器控制讯号有反应来修改第二自适应滤波器的参数；从第一讯号中减去第二预测回波讯号来提供第二混响讯号； 把第一混响讯号和第二混响讯号加起来形成一个给扬声器的输出信号；这样从第一和第二话筒的噪音基本上被仰制了。

【技术特征摘要】
GB 1999-9-27 9922654.01.在用第一、第二话筒收到声音讯号和用扬声器来产生声音讯号的通讯系统中，一种用来仰制从所说的第一、第二话筒收到的噪声的方法，这种方法包括从第一个话筒收到第一讯号；从第二个话筒收到第二讯号；在第一自适应滤波器中处理第一讯号来提供第一预测回波讯号；从第一讯号中减去第一预测回波讯号提供了第一自适应滤波器控制信号，第一自适应滤波器对第一自适应滤波控制讯号有反应，来修改第一自适应滤波器的参数；从第二讯号中减去第一预测回波讯号来提供第一混响讯号；在第二自适应滤波器处理第二讯号来提供第二预测回波讯号；从第二讯号中减去第二预测回声讯号来提供第二自适应滤波器控制信号，第二自适应滤波器对第二自适应滤波器控制讯号有反应来修改第二自适应滤波器的参数；从第一讯号中减去第二预测回波讯号来提供第二混响讯号；把第一混响讯号和第二混响讯号加起来形成一个给扬声器的输出信号；这样从第一和第二话筒的噪音基本上被仰制了。2.根据权利要求1的方法，其中说明了在第一自适应滤波器中处理第一讯号提供第一预测回波讯号的步骤，更包括了延迟第一讯号的步骤即延迟第一信号的数值基本上等于从第二话筒到第一话筒间传送声波的时间延迟。3.根据权利要求2的方法，说明了在第一自适应滤波器中处理第一讯号来提供第一预测回波讯号的步骤，更包括了调整第一自适应滤波器，来获得与从第二话筒到第一话筒声波路径的基本相同转换特性的步骤。4.根据权利要求3的方法，说明了在第二自适应滤波器中处理第二讯号来提供第二预测回波讯号的步骤，更进一步包括了延迟第二讯号的步骤，即延迟第二讯号的数值基本上等于第一话筒到第二话筒间声波传送的时间延迟。5.根据权利要求4的方法，说明了在第二自适应滤波器中处理第二讯号来提供第二预测回波讯号的步骤，更包括了调整第二自适应滤波器来从第一话筒到第二话筒声波路径的基本相同转换特性的步骤。6.根据权利要求1的方法，更包括了检测语言的存在，反应在第一、第二讯号中，当检测到有语言时，暂时停止第一、第二自适应滤波器的工作。7.在用第一、第二话筒来收到声音讯号和扬声器来产生声音讯号的通讯系统中，一种用来仰制从第一和第二话筒收到的噪声的装置，这种装置包括了从第一话筒收到第一讯号的装置；从第二话筒收到第二讯号的装置；在第一自适应滤波器中处理第一讯号来提供第一预测回波讯号的装置；从第一讯号中减去第一预测回波讯号来提供第一自适应滤波器控制讯号的装置。第一自适应滤波器对第一自适应滤波器控制讯号有反应来修改第一自适应滤波器的参数；从第二讯号中减去第一预测回波讯号来提供第一混响讯号的装置；在第二自适应滤波器中处理第二讯号来提供第二预测回波讯号的装置；从第二讯号中减去第二预测回波讯号来提供第二自适应滤波器控制讯号装置，第二自适应滤波器对第二自适应滤波器控制信号有反应来修改第二自适应滤波器的参数；从第一讯号中减去第二预测回波讯号来提供第二混响讯号的装置；相加第一混响讯号和第二混响讯号来形成扬声器输出信号的装置，其中从第一和第二话筒收到的噪声基本上被仰制了。8.根据权利要求7的装置，这些用在第一自适应滤波器来处理第一讯号以提供第一预测回波讯号的装置，更包括了延迟第一讯号，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：马文杰贝尔，
申请(专利权)人：杰贝尔合作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]