[发明专利]呼吸面罩的差分双麦克降噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及呼吸面罩领域，尤其是一种呼吸面罩的差分双麦克降噪方法。 

  

背景技术

在航空和消防等领域内，呼吸面罩主要为飞行员和消防员等用户在工作时提供过滤供氧，是用户关键的个体防护装具，呼吸面罩安装有麦克，可为飞行员和消防员等用户在通话时使用。 

现行的呼吸面罩所安装的麦克为单麦克，在强噪声的使用环境条件下，单麦克在拾取用户在面罩体腔内正面说话的信号的同时，强噪声等背景噪声信号通过面罩体也被拾取进来。这样就使用户在面罩体腔内正面说话的信号和强噪声等背景噪声信号混合，导致单麦克拾取的声音质量变差。此外，单麦克在使用的过程中，由于其以非常近的距离正向面对用户的嘴唇，用户说话的气流会直接喷到单麦克上，就会发生较为严重的喷麦现象。可见，上述两种现象都会严重地影响用户的通话质量。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够有效滤除强噪声干扰、消除喷麦现象、大大提高通话质量的呼吸面罩的差分双麦克降噪方法。 

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种呼吸面罩的差分双麦克降噪方法，该方法包括下列顺序的步骤： 

（1）将两个相同的单麦克以差分连接方式连接，组成双麦克降噪单元，推导出两个单麦克之间的距离与其输出两路音频信号相位角之差的关系式，分析两路音频信号的叠加，给出相位角之差的临界值；

（2）分析呼吸面罩所应用环境中的背景强噪声的主要频率部分，确定需要呼吸面罩进行噪声抑制的主要频段；

（3）在两路音频信号相位角之差处于临界值内，且在呼吸面罩所需抑制的噪声频段内，推导出两个单麦克之间的距离，将两个单麦克以腔内点声源为中心同轴对称等距离安装在呼吸面罩内腔壁的两侧，两个单麦克之间的距离为上述推导出来的距离；

（4）当呼吸面罩所需抑制的噪声频段发生变化时，返回步骤（2），调整两个单麦克之间的距离。

由上述技术方案可知，当用户戴上本发明中的呼吸面罩说话时，用户说话的气流不再直接喷到两个对称安装在呼吸面罩内腔壁上的单麦克上，避免了喷麦现象；两个单麦克采用差分方式连接，输出差分信号，能很好地在后续传输过程中进行噪声抑制。总之，本发明极大地提高了噪声抑制能力，明显消除了喷麦现象，仅将现有的单麦克替换为差分连接的双麦克，结构变动小，并保持了原有的供氧防护性能。 

  

附图说明

图1、2分别为本发明采用直接差分连接方式、间接差分连接方式的降噪原理图； 

图3、6分别为本发明的降噪矢量分析图和降噪方法流程图；

图4、5均为本发明的降噪效果分析图。

  

具体实施方式

一种呼吸面罩的差分双麦克降噪方法，该方法包括下列顺序的步骤：（1）将两个相同的单麦克以差分连接方式连接，组成双麦克降噪单元，推导出两个单麦克之间的距离与其输出两路音频信号相位角之差的关系式，分析两路音频信号的叠加，给出相位角之差的临界值；（2）分析呼吸面罩所应用环境中的背景强噪声4的主要频率部分，确定需要呼吸面罩进行噪声抑制的主要频段；（3）在两路音频信号相位角之差处于临界值内，且在呼吸面罩所需抑制的噪声频段内，推导出两个单麦克之间的距离，将两个单麦克以腔内点声源3为中心同轴对称等距离安装在呼吸面罩内腔壁的两侧，两个单麦克之间的距离为上述推导出来的距离；（4）当呼吸面罩所需抑制的噪声频段发生变化时，返回步骤（2），调整两个单麦克之间的距离。如图6所示。 

如图1、2所示，所述的两个单麦克为第一、二单麦克1、2，第一、二单麦克1、2均紧密贴合在呼吸面罩的内腔壁上。所述的两个单麦克均为动圈麦克，第一、二单麦克1、2差分连接并沿两者中心线A-A两侧对称分布，点声源3为用户说话声，点声源3位于中心线A-A上并与第一、二单麦克1、2同轴，避免了用户说话声的气流直接喷到麦克风上，有效避免了喷麦现象，并且点声源3以无指向性的球面波对外传播。第一、二单麦克1、2为指向性麦克，通过其各自的振膜的受迫振动来实现对点声源3的声波的拾取。 

如图1所示，所述的差分连接方式采用直接差分连接方式，所述直接差分连接方式是以点声源3作为参考，两个单麦克的音频信号输出同相端首尾直接串联差分输出。当呼吸面罩周围环境中存在强噪声4时，对采用直接差分连接方式的呼吸面罩而言，两个单麦克所拾取的强噪声4中的低频信号的相位角差小于等于60^o，强噪声4中的低频信号能被很好地抑制，而强噪声4中的高频信号部分能够被呼吸面罩的罩体有效抑制。