Содержащие акустический порт накладные устройства для защиты органов слуха с возможностью оценки их эффективности и способы оценки эффективности
ON-EAR HEARING PROTECTOR CONTAINING ACOUSTIC PORT WITH POSSIBILITY OF ESTIMATING EFFICIENCY THEREOF AND METHODS OF EFFICIENCY ESTIMATION

Область техники
Настоящее изобретение относится к накладным устройствам для защиты органов слуха, а также к способам оценки эффективности накладных устройств для защиты органов слуха.
Уровень техники
Устройства для защиты органов слуха и шумопонижающие устройства хорошо известны и широко применяются, и предложены различные типы таких устройств. Такие устройства включают вставляемые в уши устройства, например, ушные заглушки, и накладные устройства, например, противошумные или защитные наушники, и прочие. Эффективность накладных устройств защиты органов слуха обычно оценивается в лабораторных условиях. В соответствии с одним из методов, может использоваться голова манекена с имитируемыми мягкими тканями уха и/или барабанными перепонками, и эффективность работы накладного устройства для защиты органов слуха может быть оценена путем установки одного микрофона внутри головы манекена, в окрестности барабанной перепонки, и второго микрофона -снаружи устройства. Остается потребность в эффективных способах оценки накладных устройств для защиты органов слуха.
Сущность изобретения
В настоящем изобретении предлагается накладное устройство для защиты органов слуха, выполненное с возможностью оценки эффективности его работы. Накладное устройство для защиты органов слуха включает наушник, имеющий внутренний объем и выполненный с возможностью его расположения таким образом, чтобы он по меньшей мере частично закрывал ухо пользователя. Наушник включает чашку, валик и акустический порт, протяженный из наружного пространства во внутренний объем наушника. Акустический порт включает ответный элемент, выполненный с возможностью плотного зацепления с микрофоном.
В настоящем изобретении дополнительно предлагается способ оценки эффективности накладного устройства для защиты органов слуха. Предлагаемый способ включает этапы расположения накладного устройства для защиты органов слуха в рабочем положении, так, чтобы оно закрывало по меньшей мере одно ухо пользователя, при этом накладное устройство для защиты органов слуха включает наушник, имеющий внутренний объем и включающий чашку, валик и акустический порт, протяженный из наружного пространства во внутренний объем наушника; воздействия на устройство для защиты органов слуха по меньшей мере одного модельного шума; и сравнения уровня звукового сигнала во внутреннем пространстве, измеряемого через акустический порт микрофоном, находящимся в плотном зацеплении с акустическим портом, и уровня звукового сигнала в наружном пространстве, измеряемым в непосредственной близости к наружной поверхности устройства для защиты органов слуха.
В настоящем изобретении дополнительно предлагается валик накладного устройства для защиты органов слуха, включающий вспененный ячеистый материал, образующий отверстие, крепежное кольцо, прикрепленное к вспененному ячеистому материалу и имеющее ответный элемент, конфигурация которого обеспечивает его крепление, как сменного элемента, к наушнику, и акустический порт, содержащий трубку, проходящую через ячеистый материал.
В приведенном выше описании сущности изобретения не подразумевалось описать все воплощения или все варианты их исполнения. Дополнительные особенности упомянутых воплощений показаны на прилагаемых чертежах и описаны в нижеследующем разделе «Подробное описание изобретения».
Краткое описание чертежей
Ниже приводится более подробное описание настоящего изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых аналогичные элементы конструкции обозначены аналогичными номерами позиций.
Фиг. 1. Схематическое изображение воплощения системы для оценки эффективности накладного устройства для защиты органов слуха.
Фиг. 2а. Аксонометрическое изображение воплощения накладного устройства для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением, включающего акустический порт, проходящий через валик.
Фиг. 2b. Вид сбоку накладного устройства для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением, включающего акустический порт, проходящий через валик.
Фиг. 3. Воплощение наушника, включающего валик, имеющий акустический порт в соответствии с настоящим изобретением, в частично разобранном виде.
Фиг. 4а. Аксонометрическое изображение воплощения накладного устройства для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением, включающего акустический порт, проходящий через чашку.
Фиг. 4b. Вид в разрезе воплощения накладного устройства для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением, включающего акустический порт, проходящий через чашку, в состоянии, когда порт закрыт.
Фиг. 4с. Вид в разрезе воплощения накладного устройства для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением, включающего акустический порт, протяженный через чашку, в состоянии, когда порт открыт, и датчик микрофона является протяженным по меньшей мере через часть порта.
Фиг. 4d. Вид в разрезе воплощения накладного устройства для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением, включающего акустический порт, имеющий съемную крышку.
И хотя на перечисленных выше чертежах показаны различные воплощения настоящего изобретения, предвидятся также и другие воплощения. В любых случаях подразумевается, что в настоящем описании приводятся лишь примеры предмета настоящего изобретения, которые не являются ограничивающими. Подразумевается также, что сведущими в данной области техники могут быть разработаны и прочие воплощения и модификации настоящего изобретения, которые входят в масштаб настоящего изобретения и соответствуют его идее и принципам.
Подробное описание изобретения
В настоящем изобретении предлагаются накладное устройство для защиты органов слуха и способ оценки эффективности накладного устройства для защиты органов слуха. Устройство для защиты органов слуха включает канал, протяженный из наружного пространства во внутренний объем устройства. Акустический порт обеспечивает акустический доступ во внутренний объем устройства, находящегося в рабочем положении на голове пользователя, что в свою очередь позволяет измерить уровень звукового сигнала во внутреннем объеме устройства с помощью микрофона, находящегося в плотном зацеплении с акустическим портом.
Накладное устройство для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением позволяет произвести оценку акустической эффективности, когда устройство находится в нормальном рабочем положении, и, например, провести анализ его эффективности на различных стадиях срока службы устройства. Накладные устройства для защиты органов слуха, описанные в настоящей заявке, позволяют, в частности, преодолеть некоторые недостатки, присущие лабораторным способам испытаний таких устройств, применяемым в настоящее время. И хотя эффективность накладных устройств для защиты органов слуха может меняться в течение срока их службы, или может зависеть от анатомических особенностей конкретного пользователя, накладные устройства для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением позволяют провести их оценку in situ, то есть, когда устройство находится в рабочем положении, будучи надето пользователем.
На фиг. 1 показано воплощение системы 150 для оценки акустической эффективности накладного устройства 100 для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением. Накладное устройство 100 для защиты органов слуха может быть противошумными наушниками, защитными наушниками, устройством связи или любым другим устройством, закрывающим органы слуха. Как будет более подробно описано ниже, устройство 100 для защиты органов слуха включает акустический порт 120, протяженный через устройство 100 для защиты органов слуха и обеспечивающий связь между наружным пространством и внутренним объемом устройства 100 для защиты органов слуха.
В одном из воплощений система 150 включает контроллер 151, функционально связанный с широкополосным источником звука 152, и пользовательский интерфейс 153. Источник звука 152 вырабатывает стандартные шумы частотой в диапазоне от примерно 100 Гц до примерно 10000 Гц, например, включая октавы 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц, 4000 Гц и 8000 Гц. Контроллер 151 вырабатывает сигналы для управления работой источника звука 152. В одном из воплощений контроллер 151 является вычислительным устройством, имеющим процессор, например, персональным компьютером, смартфоном, пультом, специально изготовленным для этого контроллером или другим подходящим контроллером из известных в данной области техники. Один или более компонентов пользовательского интерфейса 153 функционально связаны с контроллером 151 таким образом, чтобы пользователь мог управлять системой 150, и могут включать любые подходящие компоненты пользовательского интерфейса, позволяющие проводить ввод и вывод данных, такие, как, например, пульт, клавиатура, сенсорный экран, устройство голосового ввода, громкоговоритель, монитор, сетевой интерфейс и прочие подходящие компоненты пользовательского интерфейса из известных в данной области техники, и их комбинации. Контроллер 151, источник звука 152, компоненты 153 пользовательского интерфейса и/или прочие компоненты устройства 100 могут иметь отдельные корпусы или могут быть размещены в одном корпусе в виде автономного устройства для оценки эффективности накладного устройства для защиты органов слуха.
Система 150 включает один или более микрофонов 160, функционально связанных с контроллером 151. В одном из воплощений первый микрофон 160а расположен таким образом, что он сообщается с акустическим портом 120 накладного устройства 100 для защиты органов слуха и измеряет уровень звукового сигнала во внутреннем пространстве устройства 100, а второй микрофон 160b расположен таким образом, что он измеряет уровень звукового сигнала в наружном пространстве, в непосредственной близости к накладному устройству 100 для защиты органов слуха. Первый и второй микрофоны 160а, 160b могут быть микрофонами, установленными отдельно друг от друга, или они могут иметь общий корпус, или они могут быть иным образом соединены друг с другом и/или установлены, например, спиной друг к другу, так, что первый микрофон 160а будет измерять уровень звукового сигнала во внутреннем объеме накладного устройства, а второй микрофон 160b будет измерять уровень звукового сигнала в наружном пространстве, в непосредственной близости к накладному устройству 100, когда устройство 100 находится в рабочем положении, по меньшей мере частично закрывая ухо пользователя. Еще в одном воплощении первый микрофон 160а может сначала измерять уровень звукового сигнала во внутреннем объеме устройства, а после изменения его положения - уровень звукового сигнала в наружном пространстве, или наоборот, то есть, уровень звукового сигнала как во внутреннем объеме, так и в наружном пространстве может измеряться одним микрофоном. Таким образом, первый и/или второй микрофоны 160а, 160b позволяют определить уровни звукового сигнала во внутреннем объеме и в наружном пространстве, когда устройство 100 находится в рабочем положении на голове пользователя, и путем сравнения полученных уровней звукового сигнала внутри и снаружи может быть определена акустическая эффективность накладного устройства 100 для защиты органов слуха.
Система 150 может использоваться для определения акустической эффективности накладных устройств для защиты органов слуха. Эффективность накладных устройств для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением может рассчитываться, например, для определения для них показателя PAR (от Personal Attenuation Rating - индивидуальный показатель шумоподавления). Показатель PAR отображает фактическое понижение шума, которое получает пользователь данного типа накладного устройства для защиты органов слуха, и представляет собой статистически обработанный показатель акустической эффективности (SNR), который может быть измерен методом REAT (Real-Ear Attenuation at Threshold), известным в данной области техники. Показатель шумоподавления PAR для данного пользователя может быть получен путем проведения серии измерений и сравнений уровня звукового сигнала во внутреннем объеме устройства и звукового сигнала в наружном пространстве. Воплощения накладных устройств для защиты органов слуха в соответствии с настоящим изобретением, которые будут более подробно описаны ниже, позволяют получать достоверные и повторяемые результаты измерения уровней звукового сигнала во внутреннем объеме устройства и в наружном пространстве при ношении устройства пользователем, что облегчает определение показателя PAR для данного типа устройства защиты органов слуха.
На фиг. 2а и 2b показано одно из воплощений накладного устройства 200 для защиты органов слуха, включающего наушник 210, имеющий чашку 211 и валик 212, а также систему 230 крепления, имеющую рычаги 231 и оголовье 232. Наушник 210 присоединен к оголовью 232 посредством рычагов 231, и может удерживаться на голове пользователя посредством оголовья 232. В рабочем положении наушник 210 по меньшей мере частично закрывает ухо пользователя. В одном из воплощений валик 212 обеспечивает акустическое уплотнение между чашкой и головой пользователя, и препятствует прохождению звуковых волн из наружного пространства в ушной канал пользователя. Наушник 210 имеет в целом чашеобразную форму с наружной поверхностью 213 и внутренним объемом 214. В одном из воплощений в рабочем положении накладного устройства 200 для защиты органов слуха наружное ухо пользователя может в целом находиться во внутреннем объеме 214, и валик 212 по меньшей мере частично окружает ухо пользователя.
В одном из воплощений наушник является шумоподавляющим наушником и включает шумопонижающий материал 215, гасящий звуковые волны и/или препятствующий прохождению звуковых волн во внутренний объем 214. Так, например, наушник 210 может включать газонаполненный ячеистый материал, расположенный внутри наушника 210 и имеющий подходящие характеристики механической жесткости и возможности придания ему требуемой формы. Такие материалы включают ячеистые вспененные материалы, такие, как пены с открытыми ячейками, пены с закрытыми ячейками, упругие пены, медленно возвращающиеся к исходной форме, пены, быстро возвращающиеся к исходной форме, а также прочие материалы и их комбинации. В некоторых воплощениях чашка 211 выполнена из шумопонижающего материала, благодаря чему не требуется помещение дополнительных материалов или компонентов вовнутрь чашки 211. Чашка 211 может быть выполнена из любого подходящего материала, включая акрилонитрил бутадиен стирол, полипропилен, другие подходящие материалы и их сочетания.
Накладное устройство 200 для защиты органов слуха включает валик 212, прикрепленный к чашке 211. В одном из воплощений валик 212 обеспечивает акустическое уплотнение вокруг уха пользователя и обеспечивает снижения давления, оказываемого устройством 200 на голову пользователя, то есть, делает устройство более комфортным в ношении. В различных воплощениях валик 212 имеет в целом круглую, овальную, прямоугольную или другую подходящую форму, и образует отверстие 212а. В одном из воплощений валик 212 включает элемент, который может сопрягаться с ответным элементом чашки 211. Так, например, чашка 211 и валик 212 могут включать сопрягающиеся друг с другом фланцы или поверхности, взаимно защелкивающиеся элементы или другие компоненты, благодаря которым валик 212 может быть съемно прикреплен к чашке 211. В других воплощениях валик 212 неразъемно прикреплен к чашке 211, что означает, что валик 212 не может быть снят с чашки 211 без повреждения одного или обоих данных компонентов, или после его снятия не может быть легко прикреплен на место. В качестве альтернативы, или в дополнение к этому, чашка 211 и валик 212 могут быть скреплены друг с другом адгезивом или другим подходящим способом из известных в данной области техники. В некоторых воплощениях валик 212 является компонентом, структурно целым с остальной частью наушника 210, например, валик 212 может быть выполнен за единое целое и одновременно с чашкой 211.
Валик 212 выполнен из легко деформируемого или гибкого материала, обеспечивающего удобство контакта наушника с пользователем. В одном из воплощений валик 212 выполнен из ячеистого материала, например, из ячеистых материалов, описанных выше, или другого материала, имеющего ячеистую структуру, как это известно в данной области техники. В различных воплощениях валик 212 включает структурно целый с ним слой оболочки, или отдельный покровный слой, пленку, покрытие и/или их комбинации. Поверхностный слой или покровный слой могут способствовать сохранению структурной целостности вспененного материала, предотвращать его загрязнение, повышать комфорт ношения и/или облегчать чистку валика. Покровный слой может также улучшать эстетический вид валика, например, за счет придания ему требуемой текстуры и/или требуемого цвета.
В одном из воплощений оголовье 230 имеет в целом U-образную форму и является достаточно упругим, так, чтобы оно плотно сидело на голове пользователя. В одном из воплощений силы упругости, возникающие в оголовье при помещении его на голову пользователя, смещают наушники вовнутрь, то есть, к голове пользователя, и тем самым обеспечивается надежное крепление наушников на голове пользователя и плотное прилегание шумоизолирующего валика 212 к голове пользователя. В других воплощениях наушник 210 может быть прикрепляемым к шлему или иному головному убору, или может поддерживаться другой подходящей головной гарнитурой, например, располагаемой на затылке пользователя, как известно в данной области техники.
Накладное устройство 200 для защиты органов слуха включает акустический порт 220, проходящий из наружного пространства во внутренний объем 214 наушника 210. В одном из воплощений акустический порт 220 обеспечивает сообщение (возможность прохождения звуковых волн) между наружным пространством и внутренним объемом 214 наушника 210, то есть, обеспечивает акустический доступ во внутренний объем 214, благодаря чему может быть измерен звуковой сигнал во внутреннем объеме наушника, когда наушник 210 находится в рабочем положении на голове пользователя. В различных воплощениях акустический порт 220 может быть закрыт или открыт пользователем, например, посредством съемной крышки, пробки, выключателя, эластомерной прокладки или любым другим подходящим способом. В некоторых воплощениях акустический порт 220 может быть закрывающимся автоматически, как будет более подробно описано ниже. Акустический порт 220 может быть расположен в любом подходящем месте наушника 210, и, например, может проходить через чашку 211, валик 212, может быть расположен между чашкой 211 и валиком 212, или в любых других подходящих местах.
Акустический канал 220 может быть выполнен любым подходящим способом или обеспечен любым подходящим компонентом таким образом, чтобы в нем можно было, например, плотно установить компонент микрофона. В одном из воплощений акустический порт 220 содержит трубку 221, проходящую через наушник 210. Трубка может быть выполнена за единое целое с частью наушника 210, например, с чашкой 211 или валиком 212, или просверлена, или иным образом выполнена в части наушника 210. В другом воплощении трубка 221 является компонентом, не выполненным за единое целое с частью наушника, но проходящим через чашку 211 или валик 212, например, через отверстие в валике 212.
Трубка 221 включает проксимальную часть 222, расположенную ближе к наружному пространству наушника 210, и дистальную часть 223, расположенную ближе к внутреннему объему 214 наушника 210 и/или протяженную во внутренний объем 214 наушника 210. Дистальная часть 223 сообщается с внутренним объемом наушника 210, в результате чего звуковые волны могут проходить через канал, образуемый трубкой 221, когда наушник находится в рабочем положении на голове пользователя. В некоторых воплощениях дистальная часть 223 является протяженной во внутренний объем наушника 210 таким образом, что конец дистальной части 223 отстоит на расстояние d от места 219, в котором трубка входит во внутренний объем 214, например, от внутренней поверхности чашки 211, валика 212, шумопонижающего материала 215 или другой части наушника 210. Трубка 221 выполнена из сохраняющего форму и/или гибкого материала таким образом, что конец дистальной части 223 расположен (и сохраняет свое расположение) в требуемом месте внутреннего объема 214, например, в непосредственной близости к ушному каналу пользователя. В различных воплощениях расстояние d составляет от примерно 10 мм до примерно 30 мм, от примерно 15 мм до примерно 25 мм, или примерно 20 мм. Расстояния в указанных диапазонах позволяют расположить конец дистальной части 223 в целом в средней области внутреннего объема 214, и/или в непосредственной близости ко входу в ушной канал пользователя. В других воплощениях конец дистальной части 223 может быть расположен ближе к внутренней поверхности наушника 210, не будучи протяженным во внутренний объем наушника 210, или будучи протяженным во внутренний объем наушника 210 на небольшое расстояние d, составляющее, например, от 0 до 2 мм.
Накладное устройство 200 для защиты органов слуха имеет конфигурацию, позволяющую установить в него микрофон или другой подходящий прибор для измерения уровня звукового сигнала. В одном из воплощений акустический порт 220 включает отверстие, посадочное гнездо, выступ, ответную форму и/или один или более прочих подходящих элементов, в которые может быть установлен микрофон, или которые могут быть установлены в микрофон. Так, например, проксимальный конец 222 трубки имеет наружный и/или внутренний размер, обеспечивающий сопряжение трубки 221 с микрофоном 260 таким образом, чтобы микрофон 260 сообщался с внутренним объемом 214 наушника 210 через канал, образуемый трубкой 221. В одном из воплощений проксимальная часть 222 сформирована из легко деформируемого материала таким образом, чтобы весь микрофон 260 или часть микрофона 260, или, например, датчик микрофона или удлинитель 265 входного патрубка могли быть вставлены в расширенное отверстие 227 на конце проксимальной части 222 и зафиксированы в нем за счет фрикционного зацепления. В других воплощениях микрофон 260 включает крепежное отверстие или гнездо, в которое может быть вставлен конец проксимальной части 222 трубки 221.
В одном из воплощений микрофон 260 и трубка 221 выполнены с возможностью их плотного зацепления. Так, например, в одном из воплощений между микрофоном 260 и трубкой 221 формируется акустическое уплотнение таким образом, что микрофон будет сообщаться с внутренним объемом 214 наушника 210, но не будет сообщаться с наружным пространством наушника 210. В некоторых воплощениях микрофон 260 или один из компонентов микрофона 260 могут быть размещены частично или полностью в трубке 221, ближе к ее дистальной части 223. Микрофон 260, сообщающийся с трубкой 221, может использоваться для измерения уровня звукового сигнала, связанного с уровнем звукового сигнала во внутреннем объеме 214 наушника 210, когда накладное устройство для защиты органов слуха находится в рабочем положении на голове пользователя, как будет более подробно описано ниже.
В некоторых воплощениях микрофон 260 может включать первый и второй микрофоны 260а, 260b, при этом первый микрофон 260а сообщается с акустическим портом 220 накладного устройства 200 для защиты органов слуха и измеряет уровень звукового сигнала во внутреннем объеме, а второй микрофон 260b сообщается с наружным пространством и может измерять уровень звукового сигнала в непосредственной близости к накладному устройству 200 для защиты органов слуха. Так, например, первый и второй микрофоны могут быть соединены друг с другом, могут иметь общий корпус и/или могут быть расположены в конфигурации «спиной друг к другу».
На фиг. 3 показано накладное устройство 200 для защиты органов слуха в частично разобранном виде, включающее наушник 210, имеющий чашку 211 и первый валик 212. Первый валик 212 включает акустический порт 220, обеспечивающий канал для прохождения звука, сообщающийся с внутренним объемом 214 наушника 210 после его сборки. В одном из воплощений первый валик 212 выполнен с возможностью его съемного крепления к чашке 211, в результате чего собранное накладное устройство 200 для защиты органов слуха может по меньшей мере частично закрывать ухо пользователя. Так, например, валик 212, или компонент, к которому крепится валик, может включать крепежное кольцо 218, имеющее ответный элемент 216, который может быть присоединен к сопрягающемуся с ним элементу 217 чашки 211. Благодаря этому первый валик 212 является взаимозаменяемым с одним или несколькими вторыми валиками, и такая замена может быть выполнена по желанию пользователя. Накладное устройство 200 для защиты органов слуха может включать второй валик (не показан), выполненный с возможностью его крепления к чашке 211 для использования накладного устройства 200 для защиты органов слуха по основному назначению, то есть, чтобы обеспечить требуемую степень шумоподавления при работе в шумных условиях. При необходимости второй валик может быть заменен на первый валик 212 для проведения оценки акустической эффективности накладного устройства 200 для защиты органов слуха.
Съемный валик 212, имеющий акустический порт 220, обеспечивающий доступ во внутренний объем 214 наушника 210, позволяет провести оценку акустической эффективности накладного устройства 200 для защиты органов слуха, когда накладное устройство 200 для защиты органов слуха находится в рабочем положении, то есть, по меньшей мере частично закрывает ухо пользователя. При проведении такого испытания валик, прикрепленный к прочим компонентам накладного устройства 200 для защиты органов слуха и используемый в обычном режиме работы, снимают и заменяют первым валиком 212, имеющим акустический порт 220. Микрофон, например, двойной микрофон 260, прикрепляют к трубке 221 акустического порта 220 таким образом, чтобы первый микрофон 260а сообщался с внутренним объемом 214 наушника 210, например, посредством канала, образуемого трубкой 221. Второй микрофон 260b может быть установлен таким образом, чтобы он измерял уровень звукового сигнала в наружном пространстве, в непосредственной близости накладному устройству 200 для защиты органов слуха. Накладное устройство 200 для защиты органов слуха, установленное в рабочее положение на голове пользователя, подвергают воздействию по меньшей мере первого модельного шума. Акустическая эффективность накладного устройства 200 для защиты органов слуха может быть оценена путем сравнения уровня звукового сигнала во внутреннем объеме, измеряемого первым микрофоном 260а через акустический порт 220, и уровня звукового сигнала в наружном пространстве в непосредственной близости к накладному устройству 200 для защиты органов слуха, измеряемого вторым микрофоном 260b.
Такая конструкция для оценки акустической эффективности накладного устройства для защиты органов слуха, содержащая акустический порт 220, протяженный через съемно прикрепляемый валик 212, обеспечивает акустический доступ во внутренний объем 214 без нарушения плотности посадки накладного устройства 200 для защиты органов слуха на голову пользователя, в частности, благодаря тому, что провода или прочие компоненты не проходят между валиком 212 и головой пользователя. Кроме того, оценка эффективности накладного устройства 200 для защиты органов слуха может быть проведена, когда оно надето на определенного пользователя, и при необходимости - вне лабораторных условий, и может проводиться периодически на протяжении всего срока службы устройства всего лишь путем крепления валика 212. Соответственно, может быть определен показатель шумоподавления, в частности, показатель PAR, с высокой степенью объективности отображающий эффект шумоподавления, испытываемый пользователем при ношении данного типа накладного устройства 200 для защиты органов слуха в реальных рабочих условиях.
На фиг. 4а-4с показано воплощение накладного устройства для защиты органов слуха, выполненного с возможностью оценки его эффективности, включающего накладное устройство 400 для защиты органов слуха и один или более микрофонов 460. Микрофоны 460 функционально связаны с контроллером и источником звука (не показаны) для проведения оценки акустической эффективности, как было описано выше и как показано, например, на фиг. 1. В одном из воплощений микрофоны 460 включают датчик или удлинитель 465 входного патрубка, через который звуковые волны могут пройти к микрофону 460 для проведения измерений. В некоторых воплощениях микрофон 460 может включать провод 467, подключаемый к контроллеру или к другой части системы оценки акустической эффективности. В других воплощениях микрофон 460 имеет возможность беспроводной связи с контроллером или другими компонентами системы оценки акустической эффективности.
Накладное устройство 400 для защиты органов слуха включает акустический порт 420, который позволяет при необходимости получить акустический доступ во внутренний объем 414 устройства 400, находящегося в рабочем положении, при котором оно по меньшей мере частично закрывает ухо пользователя. Подобно накладному устройству 200 для защиты органов слуха, описанному выше, устройство 400 включает наушник 410, имеющий чашку 411 и валик 412, а также систему 430 крепления, имеющую рычаг 431 и оголовье 432. Наушник 410 соединен с оголовьем 432 посредством рычагов 431, и может удерживаться на голове пользователя оголовьем 432.
Акустический порт 420 содержит канал 425 для прохождения звука, сообщающийся с внутренним объемом 414 наушника 410, и соответственно обеспечивает акустический доступ во внутренний объем 414, благодаря чему может быть измерен уровень звукового сигнала во внутреннем объеме 414, когда наушник 410 находится в рабочем положении на голове пользователя. В одном из воплощений акустический порт 420 расположен на обращенной наружу поверхности чашки 411. В качестве альтернативы или в дополнение к этому, один или более акустических портов 420 могут быть расположены в любых подходящих местах наушника 410, например, могут обеспечивать проход через чашку 411, валик 412, между чашкой 411 и валиком 412, или в любом другом подходящем месте, обеспечивая канал сообщения между внутренним объемом 414 и наружным пространством устройства 400 для защиты органов слуха.
Акустический порт 420 может быть открыт и закрыт пользователем, в результате чего состояние канала 425 может меняться между закрытым состоянием, в котором канал 425 заблокирован, и открытым состоянием, в котором посредством канала 425 обеспечивается сообщение между внутренним объемом и наружным пространством. Так, например, акустический порт 420 может включать съемные и допускающие повторную установку крышку, пробку, переключатель, эластомерную прокладку, сжимаемый или упругий элемент, или иной подходящий компонент, позволяющие пользователю менять состояние порта между открытым и закрытым.
Как показано на фиг. 4b и 4с, акустический порт 420 включает канал 425, образованный трубкой 421. Трубка 421 может быть установлена в отверстии 423 чашки 411, или может быть выполнена за единое целое с чашкой 411. В одном из воплощений по меньшей мере часть трубки 421 выполнена из сжимаемого или упругого материала и зафиксирована в отверстии 423 в плотном зацеплении с чашкой 411 и/или одним или несколькими прочими компонентами наушника 410. В одном из воплощений акустический порт 420 является самоуплотняющимся и включает материал, обладающий достаточной упругостью для того, чтобы он мог расширяться и/или изгибаться, блокируя канал 425 в закрытом состоянии, и чтобы он обеспечивал плотное зацепление с ним микрофона 460 и/или датчика или удлинителя 465 входного патрубка микрофона в открытом состоянии. Так, например, самоуплотняющийся акустический порт 420 может включать прокладку, трубку или другой компонент, выполненные из силиконовой резины, каучука на основе этилен пропилен диенового мономера, прочих упругих материалов, известных в данной области техники, и/или подходящих комбинаций таких материалов. В одном из воплощений трубка 421 включает расположенные друг напротив друга части 426, которые, расширяясь, блокируют трубку в закрытом состоянии, и могут быть сжаты, чтобы они могли войти в плотное зацепление с микрофоном 460 и/или датчиком или удлинителем 465 входного патрубка микрофона в открытом состоянии. В качестве альтернативы или в дополнение к этому, одно из воплощений трубки может включать упругий клапан 428, который в закрытом состоянии смещен таким образом, что он блокирует канал 425, и в то же время является достаточно подвижным или гибким, так, чтобы в открытом состоянии от не блокировал канал 425, например, за счет того, что он выталкивается из закрытого состояния микрофоном 460 и/или датчиком или удлинителем 465 входного отверстия микрофона.
На фиг. 4b показан акустический порт 420 в закрытом состоянии. В одном из воплощений канал 425 в закрытом состоянии блокируется расположенными друг напротив друга частями трубки 421, которые расширяются и/или входят в контакт друг с другом, в результате чего канал 425 перекрывается, и сообщение наружного пространства с внутренним объемом посредством канала 425 становится невозможным. В закрытом состоянии акустический порт 420 акустически перекрывается, и прохождение звуковых волн через него в сущности невозможно. В таком состоянии устройство может использоваться по своему основному назначению, например, для ослабления шума при работе в шумных условиях. При этом перед использованием устройства не требуется каких-либо дополнительных манипуляций пользователя для закрытия самоуплотняющегося акустического порта 420.
На фиг. 4с показан акустический порт в открытом состоянии. Расположенные друг напротив друга части 426 трубки 421 разнесены друг от друга и/или сжаты микрофоном 460, вставленным в канал 425. В одном из воплощений микрофон 460 включает датчик или удлинитель 465 входного патрубка, имеющий форму, ответную по отношению к форме акустического порта 420, благодаря чему датчик 465 может быть по меньшей мере частично вставлен в акустический порт 420. Датчик 465 имеет повышенную жесткость по отношению к трубке 421, в результате чего введение датчика 465 в акустический порт 420 вызывает сжатие расположенных друг напротив друга частей трубки и отделение их друг от друга. В одном из воплощений возникающие в расположенных друг напротив друга частях трубки 421 силы противодействия давят на датчик 465 и создают вокруг него акустическое уплотнение, но они недостаточны, чтобы сжать датчик 465. Когда датчик 465 вставлен в акустический порт 420, микрофон 460 сообщается с внутренним объемом 414 наушника 410 посредством канала 425, но не сообщается с наружным пространством наушника 410. В других воплощениях микрофон 460 может иметь такую конфигурацию, что весь микрофон, или его часть - могут быть вставлены в канал 425 трубки 421, чтобы развести друг от друга части 426 и обеспечить сообщение между внутренним объемом 414 и микрофоном 460.
В воплощении, показанном на фиг. 4d, акустический порт 420 включает съемную крышку 427, которая может быть многократно установлена на место пользователем, чтобы обеспечить закрытое состояние порта. Съемная крышка 427 прикреплена к акустическому порту 420 и/или к наушнику 410 гибким поводком 429 таким образом, чтобы она оставалась связанной с накладным устройством 400, даже когда она не закрывает акустический порт 420. Съемная крышка может быть обеспечена в качестве альтернативы, или в дополнение к другим элементам акустического порта в соответствии с настоящим изобретением, и она может использоваться для блокировки прохождения звука через акустический порт 420 пользователем и/или предотвращения попадания в него нежелательных загрязнений.
В одном из воплощений внутренний объем 414 не сообщается с наружным пространством как в закрытом состоянии, так и в открытом состоянии, при котором в акустическом порте 420 расположены микрофон 460 или датчик 465, так как микрофон 460 и/или датчик 465 находятся в плотном зацеплении с трубкой 421. Когда микрофон 460 и/или датчик 465 плотно посажены в трубку 421, между акустическим портом 420 и микрофоном 460 и/или датчиком 465 формируется акустическое уплотнение (в частности, под действием сил сопротивления со стороны расположенных друг напротив друга частей 426 трубки 421). В результате этого проход 425 не сообщается с наружным пространством накладного устройства 400 как в открытом, так и в закрытом состоянии акустического порта 420, когда устройство 400 находится в рабочем положении на голове пользователя, и соответственно предотвращается прохождение звуковых волн во внутренний объем 414 наушника 410 как в открытом, так и в закрытом состоянии акустического порта 420. В одном из воплощений эффект шумоподавления, обеспечиваемый устройством 400 для защиты органов слуха, в сущности одинаков при закрытом состоянии акустического порта 420 и при открытом его состоянии, когда в нем установлен микрофон 460. Поэтому способ оценки акустической эффективности, описанный в настоящей заявке, позволяет получить в высшей степени достоверную картину шумоподавления, обеспечиваемую устройством 400. И хотя применяемые в настоящее время методы определения эффективности противошумных наушников могут требовать установки проводного микрофона между валиком и головой пользователя, тем самым нарушая акустическое уплотнение, которое имело бы место между наушником и головой пользователя в отсутствие провода, они позволяют провести такое испытание для устройства 400, расположенного в рабочем положении на голове пользователя.
Самоуплотняющийся акустический порт 420 также позволяет провести оценку акустической эффективности накладного устройства 400, когда устройство 400 находится в рабочем положении, по меньшей мере частично закрывая ухо пользователя. Первый микрофон 460а и/или датчик или удлинитель 465 входного патрубка находятся в плотном зацеплении с акустическим портом 420 таким образом, что микрофон 460 сообщается с внутренним объемом 414 наушника 410, например, посредством канала 425. Второй микрофон 460b может быть расположен в непосредственной близости к наружной поверхности устройства 400 для измерения уровня звукового сигнала в наружном пространстве. Накладное устройство 400 для защиты органов слуха, установленное в рабочее положение на голове пользователя, подвергают воздействию по меньшей мере первого модельного шума. Акустическая эффективность накладного устройства 400 для защиты органов слуха может быть оценена путем сравнения уровня звукового сигнала во внутреннем объеме, измеряемого первым микрофоном 460а через акустический порт 420, и уровня звукового сигнала в наружном пространстве в непосредственной близости к накладному устройству 400 для защиты органов слуха, измеряемого вторым микрофоном 460b.
Накладные устройства для защиты органов слуха и системы для оценки их эффективности, описанные в настоящей заявке, имеют ряд отличительных особенностей и обеспечивают преимущества, позволяющие провести точную оценку акустической эффективности накладных устройств для защиты органов слуха и получить повторяемые результаты. Наличие акустического порта, проходящего через накладное устройство для защиты органов слуха, обеспечивает возможность акустического доступа во внутренний объем устройства без нарушения акустического уплотнения, достигаемого при посадке устройства на голову в обычном режиме его использования. А именно, нет проводов или иных компонентов, проходящих между устройством и головой пользователя, которые могли бы помешать достижению должной посадки устройства на голову или иным образом вызвать нежелательное прохождение звуковых волн во внутренний объем. Кроме того, акустический порт в соответствии с настоящим изобретением позволяет провести оценку эффективности накладного устройства для защиты органов слуха при ношении его пользователем в реальных рабочих условиях, и позволяет протестировать данное устройство в течение всего срока его службы. Благодаря этому может быть определен индивидуальный показатель шумоподавления (PAR), который с высокой степенью объективности отображает фактический эффект шумоподавления, испытываемый пользователем при ношении данного устройства в реальных рабочих условиях, и данное испытание может быть повторено спустя некоторое время, чтобы убедиться, что устройство обеспечивает требуемую степень шумоподавления в течение всего срока его службы.
Настоящее изобретение было описано выше на примере нескольких его воплощений. Приведенное выше подробное описание и упомянутые в нем примеры даны только для ясности понимания. Из них не следует делать необоснованных выводов о возможных ограничениях настоящего изобретения. Сведущим в данной области техники будет очевидно, что описанные воплощения допускают множество изменений без выхода за пределы объема настоящего изобретения. Поэтому объем настоящего изобретения не должен быть ограничен точными конструкциями и их элементами, описанными выше, а скорее он должен быть ограничен конструкциями, описанными в формуле изобретения, и эквивалентами таких конструкций. Все патентные публикации, цитируемые в настоящем документе, включены в него целиком посредством ссылки в степени, в которой они не противоречат содержанию настоящего документа.
Любые элементы или характеристики, описанные в отношении любого из упомянутых выше воплощений, могут использоваться сами по себе или в комбинациях с любыми другими элементами или характеристиками, и порядок и комбинации, в которых они описаны выше, используются только для ясности понимания. Поэтому настоящее изобретение предусматривает все возможные комбинации и конфигурации различных элементов всех воплощений и их компонентов, описанных в настоящем изобретении, и любой из компонентов может комбинироваться или использоваться в сочетании с любым другим компонентом, в соответствии с целесообразностью в том или ином приложении.