Foreliggende oppfinnelse angår fremgangsmåte og anordning for å dempe utenfrakommende støy som når trommehinnen, og for å forbedre forståelsen av elektro-akustisk kommunikasjon av den art som angitt i innledningen til henholdsvis krav 1 og krav 7.The present invention relates to a method and device for dampening external noise that reaches the eardrum, and for improving the understanding of electro-acoustic communication of the kind stated in the introduction to claim 1 and claim 7 respectively.
Det tekniske feltet for oppfinnelsen er konstruksjonen av akustisk beskyttelse for øret.The technical field of the invention is the construction of acoustic protection for the ear.
Passive lydbeskyttende innretninger er kjent i form av hodesett eller ørelapper anbragt over ørene for å beskytte personen som må forbli i svært støyfylte omgivelser. Slike innretninger er anvendt f.eks. av arbeidere som arbeider i visse typer verksteder, av kjørere som kjører svært støyfylte kjøretøyer (fly, tanks,....), av bakkepersonale ved fly-plasser , etc..Passive sound protection devices are known in the form of headsets or earmuffs placed over the ears to protect the person who must remain in very noisy environments. Such devices are used e.g. by workers who work in certain types of workshops, by drivers who drive very noisy vehicles (planes, tanks,...), by ground staff at airports, etc..
Slike hodesett innbefatter generelt en lapp av absorberende materiale som omhyller øret.Such headsets generally include a patch of absorbent material that envelops the ear.
Ved denne lydisolasjonstypen blir innfallende luftbårne lydbølger dempet ved refleksjon og ved absorpsjon i material-massen som virker som en passiv skjerm.With this type of sound insulation, incident airborne sound waves are dampened by reflection and by absorption in the material mass which acts as a passive screen.
Erfaring viser at passive lydbeskyttende innretninger ikke er svært effektive for lyder av lav frekvens og spesielt ved frekvenser i området under 500 Hz. For å være effektive ved slike frekvenser vil hodesettene kreve uoverkommelige tettheter eller tykkelser på materialet.Experience shows that passive soundproofing devices are not very effective for sounds of low frequency and especially at frequencies in the range below 500 Hz. To be effective at such frequencies, the headsets will require prohibitive densities or thicknesses of the material.
Lydisolerende hodesett er kjent som dessuten innbefatter en høyttaler eller en elektro-akustisk transduser inne i hver ørelapp for å tillate brukeren å høre meldinger som blir sendt av elektro-akustiske innretninger.Sound-isolating headsets are known which also include a speaker or an electro-acoustic transducer inside each earlobe to allow the wearer to hear messages sent by electro-acoustic devices.
Problemet som skal bli løst er å forbedre virkningsgraden til hodesettene og andre passive lydbeskyttende innretninger ved å tilføre apparater for å forbedre dempningen av lydene til de utenforliggende lydene som ligger i frekvensområdet hvor passive innretninger ikke er svært effektive.The problem to be solved is to improve the effectiveness of the headsets and other passive sound protection devices by adding devices to improve the attenuation of the sounds of the external sounds that lie in the frequency range where passive devices are not very effective.
Apparat kjent som en aktiv akustisk demper er også kjent, som tjener til å dempe noe lyd for å bringe dem til å interferere med andre lyder som er satt opp i fasemotsetning med lydene som skal bli dempet.Apparatus known as an active acoustic attenuator is also known, which serves to attenuate some sound so as to cause them to interfere with other sounds which are set up in phase opposition to the sounds to be attenuated.
Første forsøk fant sted rundt 1953-1956 og har blitt beskrevet av 01son og May.First attempts took place around 1953-1956 and have been described by 01son and May.
Den akustiske demperen som er foreslått av disse forfatterne innbefatter en mikrofon forbundet med en høyttaler via en elektronisk forsterker på en slik måte at høyttaleren frembringer trykk innenfor hulrommet som motstår trykket dannet av den innfallende bølgen tatt opp av mikrofonen. Dersom den innfallende bølgen er vilkårlig støy, er dempningen tilveiebragt ved hjelp av denne metoden ikke svært god, og metoden gir dessuten opphav til instabilitet på grunn av resonanser ved visse frekvenser ("howlaround", eller Larsen-effekten).The acoustic attenuator proposed by these authors includes a microphone connected to a loudspeaker via an electronic amplifier in such a way that the loudspeaker generates pressure within the cavity which resists the pressure generated by the incident wave picked up by the microphone. If the incident wave is arbitrary noise, the attenuation provided by this method is not very good, and the method also gives rise to instability due to resonances at certain frequencies ("howlaround", or the Larsen effect).
I 1955-1956 ble Hawley's og Simshauer's arbeid publisert inspirert av 01son's arbeid. For å unngå resonanser på grunn av lydtilbakekobling foreslår Eawley å lage lydbeskyttende hodesett som dempet kun noen art av uønsket støy, som var enten i form av ren harmonisk lyd eller ellers i form av svært smalbåndet støy. Slike hodesett kan kun dempe støy av en form bestemt på forhånd, og de demper ikke støy som ligger innenfor et bredt frekvensområde.In 1955-1956 Hawley's and Simshauer's work was published inspired by 01son's work. In order to avoid resonances due to sound feedback, Eawley proposes to create sound-proofing headsets that attenuated only some kind of unwanted noise, which was either in the form of pure harmonic sound or else in the form of very narrow-band noise. Such headsets can only dampen noise of a predetermined form, and they do not dampen noise that lies within a wide frequency range.
På sidene 399 og 403 til "Inter Noise 1983" beskriver Chaplin og Smith en anti-støyanaordning som muliggjør harmonisk lyd å bli dempet ved å gjøre interferens med en synkron lyd i fasemotsetning, da generert ved hjelp av en synthesizer styrt av digital elektronikk. Slike anordninger, som anvender en lyd som er synkron med lydene som skal bli dempet, kan bli anvendt kun for å dempe støy dannet av en ren frekvens sammen med dens harmoniske. Enhver variasjon i frekvensen til lyden må være langsom for å gjøre det mulig for digital behandling å korrigere frekvensen til tilbakekoblingssignalet. Behovet for en synkroniserende signalinnretning betyr at en støy-annullerer må være anordnet for hver støykilde. Den digitale elektronikken er komplisert og dyr å anvende. Denne metoden er således ikke nyttig for å forbedre virkningsgraden til passive lydbeskyttende innretninger ment for bruk ved sterkt støyfylte omgivelser hvor lydfeltet i det vesentlige består av vilkårlig støy.On pages 399 and 403 of "Inter Noise 1983" Chaplin and Smith describe an anti-noise device which enables harmonic sound to be attenuated by interfering with a synchronous sound in phase opposition, then generated by means of a synthesizer controlled by digital electronics. Such devices, which use a sound that is synchronous with the sounds to be attenuated, can be used only to attenuate noise formed by a pure frequency together with its harmonics. Any variation in the frequency of the sound must be slow to enable digital processing to correct the frequency of the feedback signal. The need for a synchronizing signal device means that a noise canceller must be provided for each noise source. The digital electronics are complicated and expensive to use. This method is thus not useful for improving the effectiveness of passive sound protection devices intended for use in highly noisy environments where the sound field essentially consists of arbitrary noise.
Fransk patent nr. 75 34 024 beskriver aktive lydabsorberende innretninger for å dempe plane lydbølger som forplanter seg langs en kanal.French Patent No. 75 34 024 describes active sound absorbing devices for dampening plane sound waves propagating along a channel.
Fransk patent nr. 83 13 502 beskriver regulatoranordninger for et elektro-akustisk system ved hvilket et filter er inkorporert mellom opptakselementet og høyttaleren, idet filteret har en overføringsfunksjon som er invers av over-før ingsfunksj onen til enheten sammensatt av høyttalerne og rommet i hvilket føringen finner sted.French Patent No. 83 13 502 describes regulator devices for an electro-acoustic system in which a filter is incorporated between the recording element and the speaker, the filter having a transfer function which is the inverse of the transfer function of the unit composed of the speakers and the space in which the guide occurs.
Det anvendte filteret er et ikke-rekursivt programmerbart digitalfilter av konvolveringstypen forsynt med en inngangs-sampler.The filter used is a non-recursive programmable digital filter of the convolution type provided with an input sampler.
Dette patentet beskriver også en innretning for å dempe støy som forplanter seg langs en leder, hvilken innretning innbefatter en mikrofon forbundet med flere høyttalere ved hjelp av et elektronisk system innbefattende et filter av den digitale konvolveringsfiltertypen som bevirker at elektriske signaler blir riktig filtrert for å minimalisere støyen.This patent also describes a device for suppressing noise propagating along a conductor, which device includes a microphone connected to multiple speakers by means of an electronic system including a filter of the digital convolution filter type which causes electrical signals to be properly filtered to minimize the noise.
Innretningen beskrevet i disse tidligere kjente publika-sjonene krever hovedtilpasning for å kunne nyttes i kombinasjon med bærbare, passive lydbeskyttende innretninger, slik som hodesett eller øreplugger.The device described in these previously known publications requires major adaptation in order to be used in combination with portable, passive sound protection devices, such as headsets or earplugs.
Sistnevnte publikasjon beskriver aktive akustiske dempere som hver innbefatter et digitalt filter som gir en kompleks overføringsfunksjon som er det inverse av overføringsfunk-sjonen til et elektro-akustisk system. En slik løsning som innbefatter et digitalt filter krever en prosessorenhet som skal bli anvendt i sann tid og består av en dyr løsning som er vanskelig å bruke med en passiv lydbeskyttende innretning for å gå rundt omkring med.The latter publication describes active acoustic attenuators which each include a digital filter which provides a complex transfer function which is the inverse of the transfer function of an electro-acoustic system. Such a solution that includes a digital filter requires a processor unit to be used in real time and consists of an expensive solution that is difficult to use with a passive sound protection device to carry around.
TJS-patent A-4 494 074 beskriver øretelefoner innbefattende en mikrofon og en elektro-akustisk transduser forbundet via en tilbakekoblingssløyfe innbefattende en forforsterker, en signaladderer, kompensasjonskretser innbefattende filtere, og en forsterker for å drive transduseren.TJS patent A-4 494 074 describes earphones including a microphone and an electro-acoustic transducer connected via a feedback loop including a preamplifier, a signal adder, compensation circuits including filters, and an amplifier to drive the transducer.
GB-A-2 160 072 beskriver aktive støydempere forbundet med øretelefoner. Hver demper innbefatter en mikrofon forbundet med en elektro-akustisk transduser via en tilbakekoblings-sløyfe innbefattende en inverterende forsterker.GB-A-2 160 072 describes active noise suppressors associated with earphones. Each attenuator includes a microphone connected to an electro-acoustic transducer via a feedback loop including an inverting amplifier.
DE-A-2 925 134 beskriver aktiv anordning for å tilveiebringe beskyttelse mot ekstern støy, idet anordningen innbefatter en mikrofon forbundet med en elektro-akustisk sender via en tilbakekoblingssløyfe vist skjematisk, innbefattende en forsterker og valgfritt innbefattende et justerbart høypass-eller lavpassfilter. Noen av disse tidligere kjente publika-sjonene nevner tilstedeværelsen av et filter i tilbake-koblingssløyfen, men ingen av dem spesifiserer hvorledes filteret velges og hvilken overføringsfunksjon det skulle ha for å tilveiebringe den best mulige dempningen.DE-A-2 925 134 describes an active device for providing protection against external noise, the device including a microphone connected to an electro-acoustic transmitter via a feedback loop shown schematically, including an amplifier and optionally including an adjustable high-pass or low-pass filter. Some of these previously known publications mention the presence of a filter in the feedback loop, but none of them specify how the filter is selected and what transfer function it should have to provide the best possible attenuation.
Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe aktiv dempningsinnretning forbundet med innretningen som begrenser et hulrom rundt øret, idet dempningsinnretningen innbefatter et filter hvis overføringsfunksjon er bestemt på basis av den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen til hulrommet på en slik måte for således å tilveiebringe god aktiv dempning over et bredt frekvensområde, og spesielt innbefattende lavfrekvenslyd for hvilke passive lydbeskyttelsesanord-ninger ikke er svært effektive.The purpose of the present invention is to provide an active damping device associated with the device which limits a cavity around the ear, the damping device including a filter whose transfer function is determined on the basis of the open loop transfer function of the cavity in such a way as to provide good active damping over a wide frequency range, and especially including low-frequency sound for which passive sound protection devices are not very effective.
Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for å dempe utenforliggende støy som når trommehinnen er av den typen ved hvilken øret er tilknyttet passiv lydbeskyttelsesinnretning som sammen begrenser et hulrom med en mikrofon, og en elektro-akustisk transduser er anbragt inne i hulrommet, idet mikrofonen og transduseren forbindes ved hjelp av en tilbake-koblingssløyfe innbefattende en forsterker med konstant forsterkning og et filter for å utgjøre en aktiv lydbeskyttelse.The method according to the present invention for dampening extraneous noise that reaches the eardrum is of the type in which the ear is connected to a passive sound protection device which together limits a cavity with a microphone, and an electro-acoustic transducer is placed inside the cavity, the microphone and the transducer being connected by using a feedback loop including a constant gain amplifier and a filter to provide active noise protection.
Formålet med oppfinnelsen er tilveiebragt ved hjelp av en fremgangsmåte ved hvilken overføringsfunksjonen C(w) til filteret er en kompleks polynomisk funksjon og den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w) til enheten utgjort av transduseren, mikrofonen og hulrommet begrenset av den passive lydbeskyttelsesinnretningen og øret måles, idet koeffisienten til den polynomiske funksjonen C(w) beregnes slik at produktet til den konstante forsterkningen for forsterkeren multiplisert med modulen til den åpne sløyfe-overføringsfunksjonen |H(w)| og ved modulen til overførings-funksjonen til filteret |c(w)| er mye større enn 1 over frekvensområdet hvor den passive lydbeskyttelsesinnretningen er av lav virkningsgrad, mens den fastholder stabiliteten ved tilbakekoblingssystemet.The object of the invention is achieved by means of a method in which the transfer function C(w) of the filter is a complex polynomial function and the open-loop transfer function H(w) of the unit consisting of the transducer, the microphone and the cavity limited by the passive sound protection device and the ear is measured, where the coefficient of the polynomial function C(w) is calculated such that the product of the constant gain for the amplifier multiplied by the modulus of the open-loop transfer function |H(w)| and by the modulus of the transfer function of the filter |c(w)| is much greater than 1 over the frequency range where the passive sound protection device is of low efficiency, while maintaining the stability of the feedback system.
Anordningen ifølge oppfinnelsen for dempning av utenfrakommende lyd innbefatter passiv lydbeskyttende innretning for å begrense et hulrom rundt hvert øre og dessuten en mikrofon og en elektro-akustisk transduser som er anbragt inne i hulrommet og som er innbyrdes forbundet ved hjelp av en tilbakekoblingssløyfe innbefattende en forsterker med konstant forsterkning og et filter, som sammen utgjør en aktiv lyddemper.The device according to the invention for attenuating external sound includes passive sound protection device to limit a cavity around each ear and furthermore a microphone and an electro-acoustic transducer which is placed inside the cavity and which is interconnected by means of a feedback loop including an amplifier with constant gain and a filter, which together form an active silencer.
Formålet med oppfinnelsen tilveiebringes ved hjelp av en anordning av den innledningsvis nevnte art hvis karakte-ristiske trekk fremgår av krav 7.The object of the invention is achieved by means of a device of the kind mentioned at the outset, the characteristic features of which appear in claim 7.
Oppfinnelsen tilveiebringer en innretning som skal bli forbedret ved å forbinde den med en aktiv lyddemper innbefattende i dens tilbakekoblingssløyfe et filter for optimalisering av virkningsgraden til den passive lydbeskyttende innretningen over et bredt frekvensområde.The invention provides a device to be improved by connecting it to an active silencer including in its feedback loop a filter for optimizing the efficiency of the passive sound protection device over a wide frequency range.
Det er kjent at passive lydbeskyttende innretninger er dårlige dempere ved lyd med lav frekvens., dvs. lyder med frekvenser under 500 Hz, hvilke lyder er svært vanlige ved noe støy, f.eks. kjøretøyers motorstøy.It is known that passive sound protection devices are poor attenuators for low-frequency sounds, i.e. sounds with frequencies below 500 Hz, which sounds are very common with some noise, e.g. vehicle engine noise.
Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse forbedrer lyddempningen blant annet ved hjelp av en tilbakekoblings-sløyfe innbefattende en forsterker med konstant forsterkning og et filter som fortrinnsvis er et analogfilter av polynomtypen, hvis komponenter er konstruert slik at forholdet mellom det totale akustiske trykket inne i hulrommet og det ved trommehinnen og det akustiske trykket på grunn av utenfrakommende støy som har passert gjennom den passive lydbeskyttende innretningen forblir lav over hele frekvensområdet som skal bli dempet.The device according to the present invention improves sound attenuation, among other things, by means of a feedback loop including an amplifier with constant gain and a filter which is preferably an analog filter of the polynomial type, the components of which are designed so that the ratio between the total acoustic pressure inside the cavity and that at eardrum and the acoustic pressure due to extraneous noise that has passed through the passive sound protection device remains low over the entire frequency range to be attenuated.
Konstruksjonen av et analogt polynomfilter er en teknikk som er velkjent for fagmannen på området.The construction of an analog polynomial filter is a technique well known to those skilled in the art.
Modulen til den totale overføringsfunksjonen til en tilbake-koblingssløyfe i samsvar med oppfinnelsen er lik produktet av den konstante forsterkningen (K) til forsterkeren multiplisert med modulen til filteroverføringsfunksjonen |C(w)| og multiplisert med modulen til den åpne sløyfeoverføringsfunk-sjonen |H(w)|, dvs. da målt mellom inngangen til transduseren og utgangen fra mikrofonen.The modulus of the total transfer function of a feedback loop according to the invention is equal to the product of the constant gain (K) of the amplifier multiplied by the modulus of the filter transfer function |C(w)| and multiplied by the modulus of the open-loop transfer function |H(w)|, i.e. then measured between the input of the transducer and the output of the microphone.
Modulen og argumentet til den åpne sløyfeoverføringsfunk-sjonen H(w) kan bli målt og opptegnet ved hjelp av injisering av et hvitt støysignal inn i transduser inngangen og ved samtidig å utsette signalet og signalet utsendt av mikrofonen for en spektrumanalysering.The modulus and argument of the open-loop transfer function H(w) can be measured and recorded by injecting a white noise signal into the transducer input and simultaneously subjecting the signal and the signal emitted by the microphone to a spectrum analysis.
Med modulen og argumentet til den åpne sløyfeoverføringsfunk-sjonen for en passiv dempeinnretning utstyrt med en elektro-akustisk transduser og med en mikrofon med en gitt anbrin-gelse, er det mulig å beregne verdien for de passive komponentene for et filter slik at modulen til overføringsfunk-sjonen for filteret følger en gitt regel over frekvensområdet som skal bli dempet, mens den fremdeles tilfredsstiller stabilitetskriteriet for således å unngå å frembringe enhver resonans på grunn av "howlaround" eller Larsen-effekt.With the modulus and argument of the open-loop transfer function for a passive attenuator equipped with an electro-acoustic transducer and with a microphone of a given placement, it is possible to calculate the value of the passive components of a filter such that the modulus of the transfer function -tion for the filter follows a given rule over the frequency range to be attenuated, while still satisfying the stability criterion to thus avoid producing any resonance due to "howlaround" or Larsen effect.
Anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse kan likeledes vel brukes for å dempe kontinuerlig støy og impulsstøy, dvs. støy av den art generert ved sjokklyder eller detoneringer, som avgir en amplitude som varierer svært hurtig. Dette er gjort mulig av det faktum at den elektroniske behandlingen finner sted i sann tid.The device according to the present invention can also be used to dampen continuous noise and impulse noise, i.e. noise of the kind generated by shock sounds or detonations, which emit an amplitude that varies very quickly. This is made possible by the fact that the electronic processing takes place in real time.
I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives med viste ikke-begrensende utførelsesformer av 'oppfinnelsen og med henvis-ning til tegningen, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk totalriss av den lydbeskyttende anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser et snitt gjennom et øre utstyrt med anordning ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 3 viser et diagram over komponentene til anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 4 viser en kurve over modulen til lydspektrumet inne i et gitt passivt hodesett når den eksterne støyen er hvit støy. Fig. 5 viser en kurve over dempningen tilveiebragt ved å bruke anordningen i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Fig. 6 viser et diagram over komponenten til en anordning ifølge foreliggende oppfinnelse for å gjøre det mulig å høre meldinger sendt over en elektro-akustisk bane. Fig. 7 viser et snitt gjennom et øre forsynt med anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 1 viser et diagram av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse anbragt over øret til en person for å dempe utenforliggende støy som oppfattet av personen.In what follows, the invention will be described with non-limiting embodiments of the invention shown and with reference to the drawing, where: Fig. 1 shows a schematic overview of the sound protection device according to the present invention. Fig. 2 shows a section through an ear equipped with a device according to the present invention. Fig. 3 shows a diagram of the components of the device according to the present invention. Fig. 4 shows a curve over the module of the sound spectrum inside a given passive headset when the external noise is white noise. Fig. 5 shows a curve of the attenuation provided by using the device in accordance with the present invention. Fig. 6 shows a diagram of the component of a device according to the present invention for making it possible to hear messages sent over an electro-acoustic path. Fig. 7 shows a section through an ear fitted with the device according to the present invention. Fig. 1 shows a diagram of the device according to the present invention placed over the ear of a person to dampen external noise as perceived by the person.
Denne anordningen innbefatter passive lydbeskyttende innretninger bestående av f.eks. to klokker ld og lg som omgir hvert øre og som er innbyrdes forbundet med et hodebånd 2 for å danne et hodesett. Klokkene ld og lg er anbragt på sidene av hodet og sammen med hodet begrenser de respektive hulrom hver omhyllende korresponderende det ytre øret. Hvert slikt hulrom er lukket og innbefatter to hulrom, det første korresponderer med innsiden av klokken, og det andre korresponderer med hørehulrommet begrenset av øremuslingen, den ytre ørekanalen og trommehinnen.This device includes passive sound protection devices consisting of e.g. two bells 1d and lg which surround each ear and which are interconnected by a headband 2 to form a headset. The bells ld and lg are placed on the sides of the head and, together with the head, limit the respective cavities each enveloping the corresponding outer ear. Each such cavity is closed and includes two cavities, the first corresponding to the interior of the bell, and the second corresponding to the auditory cavity bounded by the pinna, the external ear canal and the eardrum.
Klokkene ld og lg utgjør passive lydbeskyttende anordninger for reflektering og absorbering av en del av lydbølgene, som derved demper støyen som når øret. Klokkene ld og lg kan bli erstattet av andre passive lydbeskyttende anordninger, f.eks. ved hjelp av plugger anbragt ved inngangen til hver ytre ørekanal. I dette tilfelle er det lukkede hulrommet satt sammen av et første halvåpent halvhulrom innbefattende ørepluggene og dens miniatyriserte transdusere, sammen med det andre halvhulrom som består av trommehinnen og den ytre ørekanalen.The bells ld and lg constitute passive sound protection devices for reflecting and absorbing part of the sound waves, which thereby dampens the noise that reaches the ear. The bells ld and lg can be replaced by other passive sound protection devices, e.g. by means of plugs placed at the entrance to each external ear canal. In this case, the closed cavity is composed of a first semi-open semi-cavity containing the earplugs and its miniaturized transducers, together with the second semi-cavity consisting of the tympanic membrane and the external ear canal.
Erfaringer viser at passive lydbeskyttende anordninger demper lyd med lav frekvens heller dårlig.Experience shows that passive sound protection devices dampen low-frequency sound rather poorly.
Flg. 4 viser en kurve med lydfrekvensene opptegnet langs X-aksen og med modulen til overføringsfunksjonen opptegnet langs Y-aksen for en mikrofon anbragt inne i en passiv klokke som vist på fig. 1 og med ekstern hvit støy.Follow 4 shows a curve with the sound frequencies plotted along the X-axis and with the modulus of the transfer function plotted along the Y-axis for a microphone placed inside a passive clock as shown in fig. 1 and with external white noise.
Det skal bemerkes at overføringsfunksjonen H(w) er en kompleks funksjon som uttrykker forholdet mellom Fourier-transformasjon S(w) til et signal som forlater en anordning og Fourier-transformasjon E(w) til et signal tilført inngangen til anordningen, dvs. H(w) = S(w)/E(w).It should be noted that the transfer function H(w) is a complex function expressing the relationship between the Fourier transform S(w) of a signal leaving a device and the Fourier transform E(w) of a signal applied to the input of the device, i.e. H (w) = S(w)/E(w).
Fig. 4 viser således hvorledes støynivået i forhold til decibel måles inne i hulrommet begrenset av en av klokkene ld eller lg ved hver frekvens inneholdt i den utenforliggende støyen. Det skal bemerkes at ved frekvenser under 600 Hz er den tilveiebragte dempningen mindre god enn ved høyere frekvenser.Fig. 4 thus shows how the noise level in relation to decibels is measured inside the cavity limited by one of the clocks ld or lg at each frequency contained in the external noise. It should be noted that at frequencies below 600 Hz the damping provided is less good than at higher frequencies.
Problemet som skal bli løst er å tillegge aktiv beskyttende anordning på passiv lydbeskyttende anordning for å tilveiebringe dempning hovedsakelig ved de frekvenser som unnslipper fra den passive dempningen under forutsetning av at den aktive anordningen også kan forbedre dempningen ved høyere frekvenser enn allerede dempet av den passive anordningen.The problem to be solved is to add active protective device to passive sound protective device to provide attenuation mainly at the frequencies that escape from the passive attenuation provided that the active device can also improve the attenuation at higher frequencies than already attenuated by the passive device .
Fig. 2 viser et snitt gjennom et øre hvor den ytre ørekanalen 3, trommehinnen 16 og øremuslingen 4 er vist inne i en isolasjonsklokke 1 innbefattende en foring 5 av celleformet materiale som er presset mot huden rundt det ytre øre.Fig. 2 shows a section through an ear where the outer ear canal 3, eardrum 16 and auricle 4 are shown inside an isolation bell 1 including a lining 5 of cellular material which is pressed against the skin around the outer ear.
Fig. 2 viser en elektro-akustisk transduser 6, f.eks. en liten høyttaler som er understøttet av en del 7 festet på isolasjonsklokken 1. Den utstrålende flaten til høyttaleren 6 er rettet mot øret. Den er anbragt i det vesentlige motsatt åpningen til den ytre ørekanalen 3 og fortrinnsvis ved en kort avstand fra nevnte åpning, f.eks. en avstand på omkring et par cm. Transduseren 6 er forbundet ved hjelp av en elektrisk leder med en terminal A. Fig. 2 viser også en mikrofon 8 som er anbragt inne i den ytre ørekanalen 3 eller mellom den utstrålende flaten til høyttaleren 6 og innløpet til kanalen 3, og som er forbundet via en leder med en terminal B. Fig. 1 viser et hus 9 som inneholder de elektroniske komponentene og kretsene som henholdsvis forbinder terminal A med terminal B på et av ørene, og terminalen A' med B' på det andre øret. Fig. 3 viser et teoretisk diagram over en del gjennom det lukkede hulrommet 10 korresponderende med koblingen av det åpne hulrommet til klokken med det åpne ørehulrommet, og i hvilken en elektro-akustisk transduser 6 og en mikrofon 8 er anbragt. Mikrofonen 8 er forbundet med transduseren 6 ved hjelp av en elektronisk krets innbefattende en forsterker 11 med konstant forsterkning K og et aktivt filter 12 av analogtypen, dvs. et filter innbefattende selektive filtre forbundet med passive komponenter (kondensatorer eller motstander). Fig. 3 viser terminalene A og B synlig på fig. 1 og 2.Fig. 2 shows an electro-acoustic transducer 6, e.g. a small speaker which is supported by a part 7 fixed on the isolation bell 1. The radiating surface of the speaker 6 is directed towards the ear. It is placed essentially opposite the opening of the outer ear canal 3 and preferably at a short distance from said opening, e.g. a distance of about a couple of cm. The transducer 6 is connected by means of an electrical conductor to a terminal A. Fig. 2 also shows a microphone 8 which is placed inside the outer ear canal 3 or between the radiating surface of the loudspeaker 6 and the inlet of the canal 3, and which is connected via a conductor with a terminal B. Fig. 1 shows a housing 9 which contains the electronic components and circuits which respectively connect terminal A with terminal B on one of the ears, and terminal A' with B' on the other ear. Fig. 3 shows a theoretical diagram of a part through the closed cavity 10 corresponding to the connection of the open cavity of the watch with the open ear cavity, and in which an electro-acoustic transducer 6 and a microphone 8 are placed. The microphone 8 is connected to the transducer 6 by means of an electronic circuit including an amplifier 11 with constant gain K and an active filter 12 of the analog type, i.e. a filter including selective filters connected to passive components (capacitors or resistors). Fig. 3 shows the terminals A and B visible in fig. 1 and 2.
Interferens finner sted i den ytre ørekanalen mellom to motstående akustiske trykk.Interference takes place in the external ear canal between two opposing acoustic pressures.
Det første trykket er på grunn av støy som kommer utenfra gjennom klokken 1 og er dempet 1 en større eller mindre grad avhengig av dens frekvens. Etter anvendelse av Fourier-transformasjon kan det akustiske trykket bli fremstilt av en kompleks funksjon Po(w) hvor w er vinkelfrekvensen korresponderende med hver frekvens f (dvs. w = 2nf).The first pressure is due to noise coming from outside through the clock 1 and is attenuated 1 to a greater or lesser degree depending on its frequency. After application of Fourier transformation, the acoustic pressure can be produced by a complex function Po(w) where w is the angular frequency corresponding to each frequency f (ie w = 2nf).
Det andre trykket er et trykk som resulterer fra bølgene sendt ut av transduseren 6 på basis av signaler utsendt av mikrofonen 8, da forsterket av forsterkeren 11 og transfor-mert av filteret 12. Kretsen som går fra mikrofonen via forsterkeren, filteret og høyttaleren og går tilbake til inngangen til mikrofonen består av en tilbakekoblingssløyfe som er lukket i det ytre øre.The second pressure is a pressure resulting from the waves emitted by the transducer 6 on the basis of signals emitted by the microphone 8, then amplified by the amplifier 11 and transformed by the filter 12. The circuit that goes from the microphone via the amplifier, the filter and the speaker and goes back to the input of the microphone consists of a feedback loop that is closed in the outer ear.
Man lar P(w) betegne den komplekse funksjon som representerer Fourier-transformasjon av det resulterende trykket.Let P(w) denote the complex function that represents the Fourier transform of the resulting pressure.
K lar man betegne konstant forsterkning av forsterkeren.Let K denote constant gain of the amplifier.
H (w) lar man betegne den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen mellom punktene A og B.Let H (w) denote the open loop transfer function between points A and B.
C(w) lar man betegne overføringsfunksjonen til filteret 12.Let C(w) denote the transfer function of the filter 12.
Antas det at tilbakekoblingssløyfen er lukket, kan det totale trykket P(w) bli skrevet ved å anvende Fourier-transformasjon til å bli lik summen av innfallende trykk Po(w) og trykket på grunn av tilbakekoblingen som er lik:Assuming that the feedback loop is closed, the total pressure P(w) can be written by applying the Fourier transform to be equal to the sum of the incident pressure Po(w) and the pressure due to the feedback which is equal to:
K.H(w).C(w).P(w).K.H(w).C(w).P(w).
Dette gir opphav til følgende ligninger:This gives rise to the following equations:
(1) P(w) = Po(w) + K.H(w).C(w).P(w)(1) P(w) = Po(w) + K.H(w).C(w).P(w)
(2) P(w)/Po(w) = l/(l-K.H(w).C(w))(2) P(w)/Po(w) = l/(l-K.H(w).C(w))
Disse ligninger viser at den akustiske dempningen P(w) som når øret kan bli dempet over et gitt frekvensområde dersom forholdet P/Po kan bli redusert over dette området, dvs. dersom det er mulig å tilveiebringe en verdi for det komplekse produktet K.H(w).C(w) som er mye større enn en, mens man ikke desto mindre unngår resonansfenomen ved visse frekvenser.These equations show that the acoustic attenuation P(w) that reaches the ear can be attenuated over a given frequency range if the ratio P/Po can be reduced over this range, i.e. if it is possible to provide a value for the complex product K.H(w ).C(w) which is much larger than one, while nevertheless avoiding the resonance phenomenon at certain frequencies.
Der ville ikke være noe punkt i dempningsstøyen over et område av frekvenser, dersom dette også skulle gi opphav til stigning til enda mer ubekvem interferensstøy på grunn av "howlaround"-effekt.There would be no point in the damping noise over a range of frequencies, if this were also to give rise to even more uncomfortable interference noise due to the "howlaround" effect.
Undersøkelse av ligningen (2) viser at dersom det er mulig å tilveiebringe et filter med en overføringsfunksjon C(w) = H_1("w) over hele det gitte frekvensområdet, så ville alt som skulle være nødvendig være en forsterkning med en forsterkning K som er mye høyere for å tilveiebringe svært god støydempning over frekvensområdet.Examination of equation (2) shows that if it is possible to provide a filter with a transfer function C(w) = H_1("w) over the entire given frequency range, then all that would be required would be a gain with a gain K which is much higher to provide very good noise reduction over the frequency range.
Det er mulig å tilnærme seg en overføringsfunksjon som er det inverse av den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen ved å anvende digitale filtre forbundet med en prosessorenhet, men denne løsningen er imidlertid tungvinn og dyr og er ikke i stand til å arbeide i sann tid, som er nødvendig ved tilbakekoblingssystemet.It is possible to approximate a transfer function that is the inverse of the open-loop transfer function by using digital filters connected to a processing unit, but this solution is however cumbersome and expensive and is not capable of working in real time, which is required by the feedback system.
Filteret 12 anvendt ved anordningen vist på fig. 1 til 3 er et analogfilter som er lite og billig og som ikke kan tilveiebringe en overføringsfunksjon som er det inverse av den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen.The filter 12 used in the device shown in fig. 1 to 3 is an analog filter that is small and cheap and cannot provide a transfer function that is the inverse of the open loop transfer function.
Den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w) kan bli målt ved å utelate huset 9 og ved å tilføre et elektrisk inngangssignal til terminalen A korresponderende med hvit støy, og ville ta opp fra B det elektriske utgangssignalet utsendt av mikrofonen 8.The open loop transfer function H(w) can be measured by omitting the housing 9 and by applying an electrical input signal to the terminal A corresponding to white noise, and would pick up from B the electrical output signal emitted by the microphone 8.
Disse to elektriske inngangs- og utgangssignalene skulle så samtidig bli tilført en spektralanalysator programmert for å utføre analog-til-digital overføring på begge signalene og for å beregne den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w) som korresponderer med diskrete frekvenser.These two electrical input and output signals were then simultaneously fed to a spectrum analyzer programmed to perform analog-to-digital conversion on both signals and to calculate the open-loop transfer function H(w) corresponding to discrete frequencies.
Spektrumanalysatoren innbefatter en skjerm på hvilken den fremviser, som en funksjon av frekvensen, både fasen til overføringsfunksjonen og variasjoner i dens modul.The spectrum analyzer includes a screen on which it displays, as a function of frequency, both the phase of the transfer function and variations in its modulus.
Spektrumanalyser viser at den åpne sløyfeoverføringsfunk-sjonen, dvs. forholdet mellom Fourier-transformasjonen til utgangssignalet ved punktet B og inngangssignalet ved punktet A, avhenger i stor grad av form og volum til hulrommet 10 og også av de respektive posisjonene til transduseren 6 og mikrofonen 8 relativt hulrommet.Spectrum analyzes show that the open loop transfer function, i.e. the ratio between the Fourier transform of the output signal at point B and the input signal at point A, depends to a large extent on the shape and volume of the cavity 10 and also on the respective positions of the transducer 6 and the microphone 8 relative to the cavity.
Laboratoriestudier har vist at faseforskyvning og variasjoner i modulen til den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen kan bli redusert.Laboratory studies have shown that phase shift and variations in the modulus of the open-loop transfer function can be reduced.
Istedenfor å anvende den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen E(w) direkte, kan denne overføringsfunksjonen bli optimalisert før den elektroniske behandlingen. Optimalisering av en overføringsfunksjon som eksisterer i en tilbakekoblingssløyfe gjør det mulig å tilveiebringe større aktiv akustisk dempning over et vidt frekvensområde. Optimalisering av den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen kommer på det samme som utførel-sen av "pseudo-1inearisering" derav, slik at modulen og fasen til H(w) er konstant, og faseforskyvningen er liten over frekvensområdene som skal bli dempet i samsvar med oppfinnel-sens prinsipp. I jo større grad overføringsfunksjonen E(w) er lineær, jo mer kan den elektroniske behandlingen for tilbakekoblingen bli forenklet.Instead of using the open-loop transfer function E(w) directly, this transfer function can be optimized before the electronic processing. Optimizing a transfer function existing in a feedback loop makes it possible to provide greater active acoustic attenuation over a wide frequency range. Optimizing the open-loop transfer function amounts to performing "pseudo-linearization" thereof, so that the modulus and phase of H(w) are constant, and the phase shift is small over the frequency ranges to be damped in accordance with the invention principle. The more the transfer function E(w) is linear, the more the electronic processing for the feedback can be simplified.
Den foreslåtte fremgangsmåten for å optimalisere den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w) består av en rekke trinn. Hulrommet 10 er for det første delt i to hulrom ved hjelp av et skille 7 (jfr. fig. 2 og 3, for en høyttaler med liten eller ingen lydskjerming), slik at "fronthulrommet" korresponderer med enheten bestående av gjenstandene 3, 4, 5, 6, 7 og 16, mens det "bakre hulrommet" korresponderer med enheten dannet av gjenstandene 1, 6 og 7. Mikrofonen 8 er så anbragt i det ovenfor nevnte fronthulrom enten i fronten av høyt-taleren og tett opp til innløpet til den ytre ørekanalen eller andre steder inn i kanalen. Mikrofonen er så anbragt ved en kort avstand fra høyttaleren for å redusere faseforskyvningen, og volumet til hulrommet 10 reduseres så mye som mulig for å unngå resonans og antiresonanseffekter.The proposed procedure for optimizing the open-loop transfer function H(w) consists of a series of steps. The cavity 10 is firstly divided into two cavities by means of a partition 7 (cf. Figs. 2 and 3, for a loudspeaker with little or no sound shielding), so that the "front cavity" corresponds to the unit consisting of the objects 3, 4, 5, 6, 7 and 16, while the "rear cavity" corresponds to the unit formed by the objects 1, 6 and 7. The microphone 8 is then placed in the above-mentioned front cavity either in the front of the loudspeaker and close to the inlet of the the external ear canal or elsewhere into the canal. The microphone is then placed at a short distance from the speaker to reduce the phase shift, and the volume of the cavity 10 is reduced as much as possible to avoid resonance and anti-resonance effects.
Siden den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w)kan være helt forskjellig, avhengig av den geometriske formen på omhyllin-gen 10 og på posisjonen til transduseren 6 og mikrofonen 8, begynner i praksis enhver forbedring av lydbeskyttelsen tilveiebragt av en passiv klokke 1 av en gitt form og arten ved hjelp av et aktivt system ved å bestemme og fiksere posisjonen til transduseren 6 og mikrofonen 8 inn i klokken 1, og så ved å bruke en spektrumanalysator for å måle den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w) til dette settet med gjenstander når anbragt på et øre.Since the open loop transfer function H(w) can be completely different, depending on the geometric shape of the enclosure 10 and on the position of the transducer 6 and the microphone 8, in practice any improvement in the sound protection provided by a passive bell 1 of a given shape begins and the species using an active system by determining and fixing the position of the transducer 6 and the microphone 8 into the bell 1, and then using a spectrum analyzer to measure the open loop transfer function H(w) of this set of objects when placed on an ear.
Fig. 7 viser et skjematisk snitt gjennom en annen utførelses-form av anordningen i samsvar med oppfinnelsen. Deler som er ekvivalente med delene på fig. 2 har blitt gitt samme henvisningstall.Fig. 7 shows a schematic section through another embodiment of the device in accordance with the invention. Parts equivalent to the parts of fig. 2 have been given the same reference number.
På fig. 7 er den viste utførelsesf ormen sammensatt av en ringformet del 15 som avgrenser et mellomhulrom 15a anbragt mellom skillet 7 og det ytre øre 4 innenfor foringen 5. Denne delen 15 tjener fortrinnsvis som en bærer for mikrofonen 8, som kan være anbragt i et hulrom i delen 15 som vist på fig. 7, eller som kan være forskjøvet med delen 15.In fig. 7, the embodiment shown is composed of an annular part 15 which delimits an intermediate cavity 15a placed between the partition 7 and the outer ear 4 within the lining 5. This part 15 preferably serves as a carrier for the microphone 8, which can be placed in a cavity in part 15 as shown in fig. 7, or which may be offset by section 15.
Avhengig av frekvensområdene som skal bli dempet kan den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w) bli optimalisert ved hjelp av en akustisk filtrering. Dersom f.eks. lave frekvenser skal bli dempet, gir en ringformet del 15 festet mot skillet 7 akustisk filtrering ved hjelp av en hulromseffekt. På fig. 7 definerer f.eks. diameterforholdene, tykkelsen, åpningen på skjermen (lydskille) til den ringformede delen 15 og til den ytre ørekanalen 3 et akustisk filter av lavpasstypen. Det er således mulig å modelldanne overføringsfunksjonen H(w) ved å beregne og utføre akustisk forfiltrering før den elektroniske behandlingen.Depending on the frequency ranges to be attenuated, the open loop transfer function H(w) can be optimized by means of acoustic filtering. If e.g. low frequencies are to be attenuated, an annular part 15 attached to the partition 7 provides acoustic filtering by means of a cavity effect. In fig. 7 defines e.g. the diameter ratios, the thickness, the opening of the screen (sound separator) to the annular part 15 and to the external ear canal 3 an acoustic filter of the low-pass type. It is thus possible to model the transfer function H(w) by calculating and performing acoustic pre-filtering before the electronic processing.
Størrelsen på den mellomliggende delen 15 og det derved begrensede mellomliggende hulrom 15a bestemmes slik at forholdet mellom størrelsen på det mellomliggende hulrommet og det fremre og bakre hulrommet adskilt av skillet 7 gir opphav til en akustisk filtrering med et passbånd korresponderende med frekvensområdet som skal bli dempet.The size of the intermediate part 15 and the thereby limited intermediate cavity 15a is determined so that the ratio between the size of the intermediate cavity and the front and rear cavity separated by the partition 7 gives rise to an acoustic filtering with a passband corresponding to the frequency range to be attenuated.
Den aktive flaten til mikrofonen vender fortrinnsvis mot utstrålingsflaten til høyttaleren for å optimalisere den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w).The active face of the microphone preferably faces the radiating face of the loudspeaker to optimize the open-loop transfer function H(w).
Så snart overføringsfunksjonen H(w) har blitt etablert, blir filteret 12 konstruert for å tilveiebringe en overførings-funksjon C(w), slik at produktet av den konstante forsterkning K til forsterkeren 11 multiplisert med modulen til den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w), og med modulen til overføringsfunksjonen C(w) til filteret 12 er mye større enn en innenfor frekvensområdet over hvilket en forbedring av den ytre støydempningen er ønsket. Denne betingelsen er ikke tilstrekkelig. Det er også nødvendig å verifisere at stabilitetskriteriet er tilfredsstilt for å unngå "howlaround"-fenomen som ville føre til frembringelse av støy i kraft av resonansen ved visse frekvenser (Larsen-effekten).Once the transfer function H(w) has been established, the filter 12 is constructed to provide a transfer function C(w) such that the product of the constant gain K of the amplifier 11 multiplied by the modulus of the open loop transfer function H(w), and with the modulus of the transfer function C(w) of the filter 12 being much greater than one within the frequency range above which an improvement in the external noise attenuation is desired. This condition is not sufficient. It is also necessary to verify that the stability criterion is satisfied in order to avoid the "howlaround" phenomenon which would lead to the generation of noise due to the resonance at certain frequencies (the Larsen effect).
For å unngå "howlaround" på grunn av resonans er det nødven-dig at Nyquist-stabilitetskriteriet blir tilfredsstilt, som velkjent for fagmannen på det elektriske område. Det skal kort nevnes at Nyquist-kriteriet består i å verifisere på en såkalt Nyquist-kurve at den totale overføringsfunksjonen F(w) til alle gjenstandene i system ikke skjærer den reelle aksen ved et punkt større enn en for alle de andre frekvensene i spektrumet som det blir lyttet til.In order to avoid "howlaround" due to resonance, it is necessary that the Nyquist stability criterion is satisfied, as is well known to those skilled in the electrical field. It should be briefly mentioned that the Nyquist criterion consists in verifying on a so-called Nyquist curve that the total transfer function F(w) of all objects in the system does not intersect the real axis at a point greater than one for all the other frequencies in the spectrum which it is listened to.
Nyquist-kurven har den reelle delen av overføringsfunksjonen opptegnet langs X-aksen og den imaginære delen opptegnet langs Y-aksen.The Nyquist curve has the real part of the transfer function plotted along the X-axis and the imaginary part plotted along the Y-axis.
Lar man F(w) være den totale åpne sløyfeoverføringsfunksjonen til systemet, - |F(w)| være modulen og ø(w) være fasen til funksjonen, og A$ være fasestabilitetsmarginen og AØ modulstabilitetsmarginen, idet fasestabilitetsmarginen A$ korresponderer med størrelsen i radianer, ved hvilke fasen til overføringsfunksjonen F(w) kan variere på grunn av ikke-forutseende interferensforsinkelser uten at systemet blir ustabilt. Modulstabilitetsmarginen Ap korresponderer med størrelsen av ikke-forutseende variasjonen i modulen til overføringsfunksjonen F(w) som kan bli tolerert i tilbakekoblingssystemet uten at det blir ustabilt.Letting F(w) be the total open loop transfer function of the system, - |F(w)| be the modulus and ø(w) be the phase of the function, and A$ be the phase stability margin and AØ the modulus stability margin, the phase stability margin A$ corresponding to the magnitude in radians by which the phase of the transfer function F(w) can vary due to non-predictive interference delays without that the system becomes unstable. The modulus stability margin Ap corresponds to the magnitude of the non-predictive variation in the modulus of the transfer function F(w) that can be tolerated in the feedback system without it becoming unstable.
Det har blitt vist at den aktive akustiske dempningen er tilveiebragt over et frekvensområde wi ved hjelp av en elektro-akustisk tilbakekoblingssløyfe uten å gi opphav til et ustabilt system på grunn av resonans dersom, og kun dersom:It has been shown that the active acoustic damping is provided over a frequency range wi by means of an electro-acoustic feedback loop without giving rise to an unstable system due to resonance if, and only if:
så frembringer systemet ingen aktiv dempning, ved hvilket tilfelle systemet er stabilt uten hensyn til verdien for fasen $(w).then the system produces no active damping, in which case the system is stable regardless of the value of the phase $(w).
Forutsatt at begge betingelsene er tilfredsstilt vil de akustiske bølger som ikke er stoppet av den passive lydbeskyttende anordningen 1 og som når innløpet til det ytre øre interfererer med akustiske bølger sendt ut av høyttaleren 6, og denne interferensen minimaliserer forholdet P/Po mellom modulen P til den resulterende akustiske bølgen og modulen Po til den innfallende akustiske bølgen over hele frekvensområdet for hvilke produkt K.|H(w)|.|C(w) | er mye større enn en. I tillegg er der ikke noe interferenslyd på grunn av "howlaround".Assuming that both conditions are satisfied, the acoustic waves that are not stopped by the passive sound protection device 1 and which, when entering the outer ear, interfere with acoustic waves sent out by the speaker 6, and this interference minimizes the ratio P/Po between the module P to the resulting acoustic wave and the modulus Po of the incident acoustic wave over the entire frequency range for which product K.|H(w)|.|C(w) | is much larger than one. In addition, there is no interference sound due to "howlaround".
Det anvendte filteret 12 er i praksis fortrinnsvis et aktivt analogfilter innbefattende f.eks. en eller flere integrerte kretsfiltre, som hvert har en polynomisk overføringsfunksjon av formen:The filter 12 used is in practice preferably an active analog filter including e.g. one or more integrated circuit filters, each having a polynomial transfer function of the form:
Et slikt filter innbefatter motstander og/eller kondensatorer som kan bli forbundet med terminalene til den integrerte kretsen og hvis verdi er justerbar for å tilveiebringe forutbestemte verdier for de reelle konstantkoeffisientene al, a2, a3, bl, b2 og b3 til funksjonen C(w).Such a filter includes resistors and/or capacitors which can be connected to the terminals of the integrated circuit and whose value is adjustable to provide predetermined values for the real constant coefficients a1, a2, a3, b1, b2 and b3 of the function C(w) .
De nødvendige beregningene for å konstruere polynomfilter og formene på overføringsfunksjonen til slike filtre er velkjent for fagmannen på området.The necessary calculations to construct polynomial filters and the forms of the transfer function of such filters are well known to those skilled in the art.
Koeffisienten til nevnerene bl, b2 og b3 er generelt faste på forhånd, og de bestemmer grensefrekvensen og 0-faktoren til filteret, mens koeffisientene al, a2 og a3 er tellerene og varierer for å bestemme filterets art.The coefficients of the denominators bl, b2 and b3 are generally fixed in advance and they determine the cut-off frequency and zero-factor of the filter, while the coefficients al, a2 and a3 are the numerators and vary to determine the nature of the filter.
Dersom al og a2 er lik null og a3 er forskjellig fra null, blir et lavpassfilter tilveiebragt som er fordelaktig siden det tilveiebringer en overføringsfunksjon med en stor modul ved lave frekvenser. Et slikt filter gir imidlertid opphav til faserotasjon som passerer samtidig gjennom 0° og gjennom ±180° ved en frekvens som er mindre enn grensefrekvensen hvor modulen | C(w) | er > 1, som derved gir opphav til "howlaround"-effekten som skjer ved foreliggende tilfelle ved 0° dersom K er positiv.If al and a2 are equal to zero and a3 is different from zero, a low-pass filter is provided which is advantageous since it provides a transfer function with a large modulus at low frequencies. However, such a filter gives rise to phase rotation that passes simultaneously through 0° and through ±180° at a frequency less than the cutoff frequency where the modulus | C(w) | is > 1, which thereby gives rise to the "howlaround" effect that occurs in the present case at 0° if K is positive.
Dersom a2 og a3 er null og al ikke er null, blir et høypass-filter tilveiebragt som ikke er fordelaktig siden lyden som må kreve dempning er lav eller mellomfrekvenslyder.If a2 and a3 are zero and al is not zero, a high-pass filter is provided which is not advantageous since the sound that must require attenuation is low or mid-frequency sounds.
Dersom al og a3 er null og a2 ikke er null blir et båndpassfilter tilveiebragt som innfører faserotasjon, f.eks. fra ±90° til +90° uten å gå gjennom 0° og gjennom ±180° når modulen til filteret, dvs. |C(w)| er ved sitt maksimum, som er fordelaktig siden der ikke er noen fare ved foreliggende system som gir opphav til "howlaround"-effekt.If al and a3 are zero and a2 is not zero, a bandpass filter is provided which introduces phase rotation, e.g. from ±90° to +90° without going through 0° and through ±180° when the modulus of the filter, i.e. |C(w)| is at its maximum, which is advantageous since there is no danger of the present system giving rise to the "howlaround" effect.
Når det er hovedsakelig lavfrekvenslyder som skal bli dempet er det i praksis foretrukket å bruke en blanding av filter-typer som kombinerer effekten til et båndpassfilter og et lavpassfilter. Det er også mulig å forbinde flere blandede polynomfilterkretstyper (kombinere høypass-, lavpass- og båndpasstyper) parallelt eller kun med tilknyttede båndpassf iltre.When it is mainly low-frequency sounds that are to be attenuated, it is in practice preferred to use a mixture of filter types that combine the effect of a band-pass filter and a low-pass filter. It is also possible to connect several mixed polynomial filter circuit types (combining high-pass, low-pass and band-pass types) in parallel or only with associated band-pass filters.
Fig. 5 viser en kurve med lydfrekvenser tegnet i logaritmiske koordinater langs X-aksen og med akustiske trykknivåer opptegnet i decibel langs Y-aksen. Den heltrukne linjekurven Po representerer spektrumet for det akustiske trykket Po målt når det anvendes kun et passivt lydbeskyttende hodesett som demper frekvenser mindre enn 1500 Hz dårlig. Den stiplede linjekurven P utgjør det akustiske trykkspektrumet målt når det anvender det samme hodesett i forbindelse med en aktiv demper i samsvar med oppfinnelsen. I dette tilfelle er den anvendte elektroniske kretsen et aktivt analogfilter av båndpasstypen.Fig. 5 shows a curve with sound frequencies drawn in logarithmic coordinates along the X-axis and with acoustic pressure levels recorded in decibels along the Y-axis. The solid line curve Po represents the spectrum for the acoustic pressure Po measured when only a passive sound-protecting headset is used which attenuates frequencies less than 1500 Hz poorly. The dashed line curve P constitutes the acoustic pressure spectrum measured when using the same headset in connection with an active damper in accordance with the invention. In this case, the electronic circuit used is an active analog filter of the bandpass type.
De akustiske trykkene blir målt i tilstedeværelsen av hvit støy utsendt av en høyttaleromhylling over frekvensområdet 20 Hz til 20 000 Hz. De akustiske trykkene måles ved hjelp av en liten mikrofon som er satt inn i det ytre øre så tett som mulig opp mot trommehinnen og representerer således lydene virkelig mottatt av øret. Spektraene Po og P blir tilveiebragt ved hjelp av en spektrumanalysator som utfører en Fourier-transformasjon på målingene.The acoustic pressures are measured in the presence of white noise emitted by a loudspeaker enclosure over the frequency range 20 Hz to 20,000 Hz. The acoustic pressures are measured using a small microphone that is inserted into the outer ear as close as possible to the eardrum and thus represent the sounds really received by the ear. The spectra Po and P are provided by means of a spectrum analyzer which performs a Fourier transformation on the measurements.
Kurven på fig. 5 viser gjennomsnittlige resultater målt over svært mange tester. Kurven viser at dempningen som ligger mellom 0 dB og 8 dB tilveiebringes ved frekvensbåndet 20 Hz til 55 Hz, med svært gode dempninger som ligger mellom 0 dB og 50 dB, som blir tilveiebragt ved frekvensbåndet fra 65 Hz til 2000 Hz, og med lett dempning som blir tilveiebragt mellom 3800 Hz og 20 000 Hz.The curve in fig. 5 shows average results measured over a large number of tests. The curve shows that the attenuation that lies between 0 dB and 8 dB is provided by the frequency band 20 Hz to 55 Hz, with very good attenuation that lies between 0 dB and 50 dB, which is provided by the frequency band from 65 Hz to 2000 Hz, and with light attenuation which is provided between 3800 Hz and 20,000 Hz.
Der er to smale frekvensbånd mellom 55 Hz og 65 Hz og mellom 2000 Hz og 3800 Hz ved hvilke der er ingen dempning, og ved hvilke der er til og med en lett økning i støynivået, hvilken økning forblir under 6 dB.There are two narrow frequency bands between 55 Hz and 65 Hz and between 2000 Hz and 3800 Hz in which there is no attenuation, and in which there is even a slight increase in the noise level, which increase remains below 6 dB.
Flere båndpassfiltre er med fordel forbundet parallelt i tilbakekoblingssløyfen, f.eks. andre eller tredje ordnede filter med jukstaposjonerte passbånd som dekker hoveddelen av frekvensområdet ved hvilket åpen sløyfefaserotasjon til systemet innbefatter filtrene som tilfredsstiller Nyquist-stabilitetskriteriet.Several bandpass filters are advantageously connected in parallel in the feedback loop, e.g. second- or third-order filters with juxtaposed passbands covering the majority of the frequency range at which open-loop phase rotation to the system includes the filters satisfying the Nyquist stability criterion.
Denne parallelle forbindelsen av flere filtre har fordelen med at individuelle båndpassfiltre kan bli tillagt hverandre, mens det gis opphav til faserotasjon som er gjennomsnittet av faserotasjonene til de enkelte filtrene og som således forblir mellom -90° og -270° for andre ordensfilter, og mellom -45° og -315° for tredje ordensfilter, dvs. innenfor området som tilfredsstiller Nyquist-stabilitetskriteriet.This parallel connection of several filters has the advantage that individual bandpass filters can be added to each other, while giving rise to phase rotation which is the average of the phase rotations of the individual filters and which thus remains between -90° and -270° for second order filters, and between -45° and -315° for the third order filter, i.e. within the range that satisfies the Nyquist stability criterion.
Ved et foretrukket eksempel blir et båndpassfilter anvendt i forbindelse med et høypassfilter med samme grensefrekvens og samme Q-faktor.In a preferred example, a bandpass filter is used in connection with a highpass filter with the same cut-off frequency and the same Q factor.
Dette resultatet blir tilveiebragt ved å anvende en integrert krets i forbindelse med variable motstander som kan bli justert for å sette de tre koeffisientene al, a2 og a3 til telleren til den polynome overføringsfunksjonen.This result is provided by using an integrated circuit in conjunction with variable resistors which can be adjusted to set the three coefficients a1, a2 and a3 to the numerator of the polynomial transfer function.
Det er således mulig å tilveiebringe enten et fordominerende båndpassf ilter ved å gi mer vekt til koeffisienten a2 i forhold til de to andre koeffisientene al og a3 eller for å tilveiebringe et fremherskende lavpassfilter ved å gi mer vekt på koeffisienten a3.It is thus possible to provide either a predominant bandpass filter by giving more weight to the coefficient a2 in relation to the other two coefficients a1 and a3 or to provide a predominant lowpass filter by giving more weight to the coefficient a3.
Virkningen av høypassfilteret i et slikt sammensatt filter er å redusere faserotasjonen og gjør at den har en tendens til å gå mot null ved høye frekvenser uten vesentlig å endre modulutseendet, som derved muliggjør at bredden på passbånd-dempningen til å bli forstørret mot høye frekvenser uten å medføre en stabilitet, og således øke dempningen og bredden på det dempede båndet.The effect of the high-pass filter in such a composite filter is to reduce the phase rotation and cause it to tend to zero at high frequencies without significantly changing the modulus appearance, thereby enabling the width of the passband attenuation to be enlarged towards high frequencies without to bring about stability, and thus increase the damping and the width of the damped band.
Istedenfor å tilknytte de tre filtre med samme grensefrekvenser og samme Q-faktor, er det også mulig å forbinde flere lavpass-, båndpass- og høypassfiltre med forskjellige grensefrekvenser, slik at den laveste grensefrekvensen er den til høypassfilteret og den høyeste grensefrekvensen er den til lavpassfilteret, og idet filtrene har forskjellige Q-faktorer.Instead of connecting the three filters with the same cut-off frequencies and the same Q-factor, it is also possible to connect several low-pass, band-pass and high-pass filters with different cut-off frequencies, so that the lowest cut-off frequency is that of the high-pass filter and the highest cut-off frequency is that of the low-pass filter , and as the filters have different Q-factors.
Denne dempningen gir opphav til skarpere kantpassbånd enn tidligere forbundet med faserotasjonen, som har en tendens til å gå mot null utenfor båndpasset, den gir altså opphav til høyere frekvenser i det lave frekvensområdet.This attenuation gives rise to sharper edge-pass bands than previously associated with the phase rotation, which tend to go towards zero outside the bandpass, thus giving rise to higher frequencies in the low frequency range.
Alle disse justeringene kan bli utført til å begynne med ved å utføre digital simulering ved å anvende den målte åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w), og ved manuelt å justere de variable motstandene etter behov for å bestemme den optimale overføringsfunksjonen C(w) til filteret.All of these adjustments can be made initially by performing digital simulation using the measured open loop transfer function H(w), and by manually adjusting the variable resistors as needed to determine the optimal transfer function C(w) of the filter.
Alle disse eksemplene viser de mange mulighetene gitt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for å tilveiebringe aktive lyddempere med høy ytelse, som kan bli anbragt i eksisterende lydbeskyttende hodesett eller hodesett som har blitt spesielt konstruert for å motta slike dempere.All these examples show the many possibilities provided by the method according to the present invention to provide active silencers with high performance, which can be placed in existing sound protective headsets or headsets that have been specially designed to receive such silencers.
Kurven Pl på fig. 5 viser et eksempel på dempningskurven tilveiebragt ved å tilknytte flere andre ordensanaloge filtre av lavpass-, båndpass- og høypasstypen parallelt med forskjellige grensefrekvenser og med forskjellige Q-faktorer. Det skal bemerkes at dempningen blir tilveiebragt over et frekvensbånd som er bredere enn det vist med kurven P og at topper for hvilke støynivået er øket, blir eliminert.The curve Pl in fig. 5 shows an example of the attenuation curve provided by connecting several second-order analog filters of the low-pass, band-pass and high-pass type in parallel with different cut-off frequencies and with different Q factors. It should be noted that the attenuation is provided over a frequency band wider than that shown by the curve P and that peaks for which the noise level is increased are eliminated.
Svært ofte innbefatter lydisolerende hodesett en inkorporert høyttaler for å sende meldinger til brukeren ved hjelp av elektro-akustiske innretninger.Very often, soundproof headsets include a built-in speaker to send messages to the user using electro-acoustic devices.
Dersom et hodesett i samsvar med oppfinnelsen innbefattende en aktiv demper er utført med en andre høyttaler som ikke er innbefattet i tilbakekoblingssløyfen, og som er ment for å sende meldinger, blir lyd utstrålt av den andre høyttaleren betraktet som lyd som kommer utenfra og blir derfor tatt opp av mikrofonen og av tilbakekoblingssøylen og blir dempet. Denne løsningen må derfor bli unngått.If a headset in accordance with the invention including an active attenuator is made with a second speaker which is not included in the feedback loop, and which is intended to send messages, sound emitted by the second speaker is considered as sound coming from outside and is therefore captured up by the microphone and by the feedback column and is muted. This solution must therefore be avoided.
En annen løsning består i å tilføre de elektriske signalene som inneholder meldinger direkte til høyttaleren 6 som danner en del av den aktive demperen.Another solution consists in supplying the electrical signals containing messages directly to the speaker 6 which forms part of the active damper.
Ligninger og praksis viser at en slik krets gjør det mulig å høre en melding selv om meldingen er forvrengt av tilbakekoblingen. Det finnes imidlertid en bedre krets.Equations and practice show that such a circuit makes it possible to hear a message even if the message is distorted by the feedback. However, there is a better circuit.
Fig. 6 viser et diagram lignende det på fig. 3 og viser denne kretsen. Ekvivalente deler med de vist på fig. 3 er gitt samme henvisningstall.Fig. 6 shows a diagram similar to that in fig. 3 and shows this circuit. Equivalent parts to those shown in fig. 3 is given the same reference number.
Huset 9 inneholder også i tillegg til forsterkeren 11 med konstant forsterkning av filteret 12 en summeringskrets 13 som mottar først signalene fra mikrofonen 8, og for det andre elektriske signaler fra en ekstern transduser 14 for å føre en melding.The housing 9 also contains, in addition to the amplifier 11 with constant amplification of the filter 12, a summing circuit 13 which receives firstly the signals from the microphone 8, and secondly electrical signals from an external transducer 14 to carry a message.
Erfaring viser at en slik krets gjør det mulig ikke bare å dempe støyen som når trommehinnen uten å dempe nivået på meldingen, men også unnslippe fra overføringsfunksjonen til høyttaleren 6 og til hulrommet 10 over frekvensområdet som er under betraktning.Experience shows that such a circuit makes it possible not only to dampen the noise reaching the tympanic membrane without dampening the level of the message, but also to escape from the transfer function of the speaker 6 and to the cavity 10 over the frequency range under consideration.
I det følgende har ligningene: K, C(w), Po(w), Pt(w) og H(w) samme betydning som ligningene (1) og (2).In the following, the equations: K, C(w), Po(w), Pt(w) and H(w) have the same meaning as equations (1) and (2).
Den åpne sløyfeoverføringsfunksjonen H(w) mellom punktene A og B kan bli dekomponert til et produkt av en første over-føringsfunksjon Hl(w) mellom punktet A og inngangen til mikrofonen multiplisert med en andre overføringsfunksjon H2(w) som er overføringsfunksjonen til mikrofonen. I praksis kan modulene til mikrofonoverføringsfunksjonen bli i det vesentlige konstant over et bredt frekvensbånd forutsatt at mikrofonen er av god kvalitet.The open loop transfer function H(w) between points A and B can be decomposed into a product of a first transfer function Hl(w) between point A and the input of the microphone multiplied by a second transfer function H2(w) which is the transfer function of the microphone. In practice, the modulus of the microphone transfer function can be substantially constant over a wide frequency band provided the microphone is of good quality.
Man lar Sp(w) betegne Fourier-transformasjonen til det elektriske signalet utstrålt av den eksterne transduseren 14 for å føre meldingen.Let Sp(w) denote the Fourier transform of the electrical signal radiated by the external transducer 14 to carry the message.
Følgende ligning kan da bli skrevet:The following equation can then be written:
Dersom forsterkningen K til forsterkeren er svært stor så gjelder:If the gain K of the amplifier is very large, the following applies:
Ligning (4) viser at kretsen på fig. 6 tjener både for å dempe resten av den opprinnelig støyen i kraft av tilbake-koblingssløyfen, mens den samtidig forbedrer høringen av meldingen som ikke lenger er underlagt overføringsfunksjonen Hl(w), som representerer overføringsfunksjonen til kombina-sjonen av hulrommet og høyttaleren.Equation (4) shows that the circuit in fig. 6 serves both to attenuate the rest of the original noise by virtue of the feedback loop, while at the same time improving the hearing of the message which is no longer subject to the transfer function Hl(w), which represents the transfer function of the combination of the cavity and the loudspeaker.
Kretsen på fig. 6 kan bli anvendt for å tilveiebringe en art tilbakekoblingssløyfefiltrering av en melding som er blandet med ekstern støy.The circuit of fig. 6 can be used to provide a kind of feedback loop filtering of a message mixed with external noise.
Dersom reaksjonen til mikrofonen 8 er betraktet som ideal, dvs. Hl(w) ~ H(w), så blir ligning (4):If the response of the microphone 8 is considered ideal, i.e. Hl(w) ~ H(w), then equation (4) becomes:
Den antydede kretsen reduserer ikke nivået til meldingen Sp(w), som således ikke er kun gjeninnsatt intakt, men i tillegg blir den matet fra enhver overføringsfunksjon, og dette vil ikke bli tilfelle dersom signalet som forlater transduseren 14 blir direkte tilført høyttaleren 6.The suggested circuit does not reduce the level of the message Sp(w), which is thus not only reinserted intact, but in addition is fed from any transfer function, and this will not be the case if the signal leaving the transducer 14 is directly fed to the speaker 6.
Det fremgår således at løsningen i samsvar med fig. 6 gjør det mulig å høre en melding sendt elektro-akustisk og sendt via transduseren 6 anvendt ved den aktive demperen etter å øke dens nivå relativt nivået til den utenforliggende støyen, og også forbedre meldingen i kraft, av det faktum at over-føringsfunksj onen Hl(w) som uunngåelig fremkommer i enhver annen krets elimineres.It thus appears that the solution in accordance with fig. 6 makes it possible to hear a message sent electro-acoustically and sent via the transducer 6 applied by the active attenuator after increasing its level relative to the level of the external noise, and also improving the message in force, by the fact that the transfer function Hl (w) which inevitably appears in any other circuit is eliminated.
Ligninger og eksperimentale målinger viser at enhver annen posisjon for summeringskretsen i tilbakekoblingssløyfen ikke forbedrer forståelsen av meldingen ved hjelp av "tilbake-koblingsfiltrering" og fører til degradering av forståelsen av den sendte meldingen, hvilken degradering noen ganger kan være svært høy. Forståelsen av meldingen kan bli ytterligere forbedret i samsvar med kretsen på fig. 6 ved å sørge for at frekvensområdene som skal bli dempet er sentrert i talebåndet 300 Hz til 3000 Hz. Frekvensområdet korresponderer med det mest følsomme område til det menneskelig øre, og således når aktiv dempning blir anvendt fremfor alt for å forbedre meldingsforståelsen, er det ikke lenger nødvendig å sørge for høy dempning ved lave frekvenser, som ville være tilfelle når det sørges for beskyttelse kun uten kommunikasjon. Det blir virkelig nødvendig å forbedre den passive dempningen på 300 Hz ved å utvide så mye som mulig området med dempede frekvenser for å nå 2000 Hz eller enda bedre 3000 Hz, selv om noe av virkningsgraden går tapt i ren støydempning.Equations and experimental measurements show that any other position of the summing circuit in the feedback loop does not improve the understanding of the message by "feedback filtering" and leads to degradation of the understanding of the transmitted message, which degradation can sometimes be very high. The understanding of the message can be further improved in accordance with the circuit of fig. 6 by ensuring that the frequency ranges to be attenuated are centered in the speech band 300 Hz to 3000 Hz. The frequency range corresponds to the most sensitive range of the human ear, and thus when active attenuation is used above all to improve message understanding, it is no longer necessary to provide high attenuation at low frequencies, as would be the case when providing protection only without communication. It becomes really necessary to improve the passive attenuation of 300 Hz by extending as much as possible the range of attenuated frequencies to reach 2000 Hz or even better 3000 Hz, even if some of the efficiency is lost in pure noise attenuation.
Ovenfornevnte beskrivelse angår fremfor alt lave og mellom-frekvensområder. I dette tilfelle viser ligningene at kombinasjon av akustisk dempning og med "tilbakekoblings-filtrering" av den sendte meldingen forbedrer arbeidsbeting-elsene og også meldingsforståelsen. Det har imidlertid nettopp blitt vist at dersom frekvensområdet til en aktiv dempning er sentrert på talebåndet, dvs. 300 Hz til 3000 Hz, selv om liten dempning er tilveiebragt ved dens høyfrekvente sone, er forståelsen til den sendte meldingen fremdeles bedre, og denne virkningen er ytterligere forbedret dersom området med dempede frekvenser strekker seg opp til høye frekvenser i størrelsesorden av 2000 Hz til 3000 Hz.The above description relates above all to low and mid-frequency ranges. In this case, the equations show that the combination of acoustic attenuation and with "feedback filtering" of the transmitted message improves the working conditions and also the message understanding. However, it has just been shown that if the frequency range of an active attenuation is centered on the speech band, ie 300 Hz to 3000 Hz, even if little attenuation is provided at its high frequency zone, the intelligibility of the transmitted message is still better, and this effect is further improved if the area with muted frequencies extends up to high frequencies in the order of 2000 Hz to 3000 Hz.
Ligningen (3) viser også at dersom Po(w) er svært liten, blir tilbakekoblingsfiltrerings-fenomenet til meldingen fastholdt siden det andre ligningselementet er uavhengig av trykket Po(w) og resultatet av ligningen (4) for forsterkningen K stor i sammenligning med en er således igjen tilfredsstillet, dvs. meldingen Sp(w) er fri for enhver overføringsfunksjon. Det aktive akustiske absorpsjonssystemet kan således bli anvendt kun for å forbedre meldingen ved tilbakekoblings-sløyfefiltrering selv når ekstern støy ikke er ubekvem.Equation (3) also shows that if Po(w) is very small, the feedback filtering phenomenon of the message is maintained since the second equation element is independent of the pressure Po(w) and the result of equation (4) for the gain K is large compared to a is thus again satisfied, i.e. the message Sp(w) is free of any transfer function. Thus, the active acoustic absorption system can be used only to improve the message by feedback loop filtering even when external noise is not inconvenient.
Det ovenfor beskrevne angår foretrukne utførelsesformer ved hvilke filteret 12 er et analogfilter. Det skal imidlertid bemerkes at det vil også være mulig å bruke et digitalfilter i seg selv eller i forbindelse med en prosessorenhet, i kombinasjon med passive lydbeskyttende anordninger når anvendt ombord på et kjøretøy.The above described relates to preferred embodiments in which the filter 12 is an analog filter. However, it should be noted that it will also be possible to use a digital filter by itself or in conjunction with a processor unit, in combination with passive sound protection devices when used on board a vehicle.
Ved en variantutførelsesform innbefatter en aktiv anordning i samsvar med oppfinnelsen en liten mikrofon som er anbragt utenfor øret sammen med en miniatyrisert transduser hvis bakre flate innbefatter et belegg som består av en plugg og som er samvirket i innløpet til det ytre øre. I dette tilfelle blir hulrommet redusert til volumet begrenset av det ytre øre, trommehinnen og den transduserbærende pluggen, og den åpne sløyfeoverføringsfunksjon H(w) er sterkt lineær, slik at det er lett å tilveiebringe et godt nivå med dempning over et bredt frekvensbånd ved hjelp av elektronisk filtrering.In a variant embodiment, an active device in accordance with the invention includes a small microphone which is placed outside the ear together with a miniaturized transducer whose rear surface includes a coating which consists of a plug and which is co-operated in the inlet of the outer ear. In this case, the cavity is reduced to the volume limited by the outer ear, the eardrum and the transducer-carrying plug, and the open-loop transfer function H(w) is highly linear, so that it is easy to provide a good level of attenuation over a wide frequency band using of electronic filtering.
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8603394AFR2595498B1 (en) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | METHODS AND DEVICES FOR MITIGATING EXTERNAL NOISE ARISING AT TYMPAN AND IMPROVING THE INTELLIGIBILITY OF ELECTROACOUSTIC COMMUNICATIONS |
| PCT/FR1987/000056WO1987005430A1 (en) | 1986-03-07 | 1987-03-06 | Methods and devices to improve the intelligibility of electroacoustic communications |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO874618D0 NO874618D0 (en) | 1987-11-05 |
| NO874618L NO874618L (en) | 1987-11-05 |
| NO171657Btrue NO171657B (en) | 1993-01-04 |
| NO171657C NO171657C (en) | 1993-04-14 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO874618ANO171657C (en) | 1986-03-07 | 1987-11-05 | PROCEDURE AND DEVICE FOR AA MUTE OUTSIDE STOEY ACCESSING TO THE DRUM MOVEMENTS AND FOR AA IMPROVE THE UNDERSTANDING AVELECTRO-Acoustic COMMUNICATION |
| Country | Link |
|---|---|
| FI (1) | FI96069C (en) |
| NO (1) | NO171657C (en) |
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI96069B (en) | 1996-01-15 |
| FI96069C (en) | 1996-04-25 |
| FI874907A7 (en) | 1987-11-05 |
| NO874618D0 (en) | 1987-11-05 |
| NO171657C (en) | 1993-04-14 |
| FI874907A0 (en) | 1987-11-05 |
| NO874618L (en) | 1987-11-05 |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4833719A (en) | Method and apparatus for attentuating external origin noise reaching the eardrum, and for improving intelligibility of electro-acoustic communications | |
| US11159870B2 (en) | Acoustic output apparatus | |
| EP3828879B1 (en) | Noise cancellation system and signal processing method for an ear-mountable playback device | |
| EP0516695B1 (en) | Noise reducing system | |
| US20120278070A1 (en) | Combined microphone and earphone audio headset having means for denoising a near speech signal, in particular for a " hands-free" telephony system | |
| US20020071583A1 (en) | Digital hearing device, method and system | |
| GB2465064A (en) | Active noise cancellation system with split digital filter | |
| US20100307859A1 (en) | Acoustic device for linear perceived-sound attenuation | |
| US9769575B2 (en) | Magnitude and phase correction of a hearing device | |
| JP2795302B2 (en) | Noise canceling telephone handset | |
| US12293754B2 (en) | Active noise control method and system for headphone | |
| US10692483B1 (en) | Active noise cancellation device and earphone having acoustic filter | |
| EP3840402B1 (en) | Wearable electronic device with low frequency noise reduction | |
| TWI702855B (en) | Active noise reduction device with sound filter and earphone | |
| JP7119210B2 (en) | Automatic calibration of active noise control systems | |
| NO171657B (en) | PROCEDURE AND DEVICE FOR AA MUTE OUTSIDE STOEY ACCESSING TO THE DRUM MOVEMENTS AND FOR AA IMPROVE THE UNDERSTANDING AVELECTRO-Acoustic COMMUNICATION | |
| EP4540818A1 (en) | Audio signal processing method and system for echo mitigation using an echo reference derived from an internal sensor | |
| Håkansson et al. | Noise Canceling Headsets for Speech Communication | |
| US12273675B2 (en) | Leakage compensation method and system for headphone | |
| Wang et al. | Subband-based active noise equalizer for motorcycle helmets | |
| HK40064150A (en) | Acoustic output apparatus | |
| Buck et al. | Active hearing protectors new developments and measurement procedures | |
| CN117979205A (en) | Open earphone and method for reducing sound leakage | |
| HK40047628B (en) | Auto-calibration of an active noise control system | |
| Oinonen et al. | Development of an active noise cancellation hearing protector: how can passive attenuation be retained? |