Классификация наушников

Размещено на http://www.allbest.ru/

КЫРГЫЗСКО - РОССИЙСКИЙ СЛАВЯНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ЕСТЕСТВЕННО - ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ФИЗИКИ И МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

КУРСОВАЯ РАБОТА

КЛАССИФИКАЦИЯ НАУШНИКОВ

Выполнил: ст. гр. ЕЭН 1-11 Жамбулов А.И.

Принял: Бочкарев И. В.

Бишкек

2015



Содержание

Введение

1. Классификация наушников

1.1 По способу передачи сигнала

1.2 По количеству каналов

1.3 По типу конструкции (виду)

1.4 По типу крепления

1.5 По способу подключения кабеля

1.6 По конструкции излучателя

1.7 По типу акустического оформления

1.8 По сопротивлению

1.9 По типу соединительных разъемов

2. Технические характеристики

3. Опасности, связанные с наушниками

4. Наушники с уравновешенным якорем

4.1 История появления

4.2 Конструкция и принцип работы

4.3 Преимущества

4.4 Недостатки

5. Активное шумоподавление

5.1 Принцип работы

5.2 История

6. Громкоговоритель

6.1 Классификация громкоговорителей

6.2 Классификация по другим признакам

6.3 Рупорные громкоговорители

6.4 История громкоговорителя

6.5 Низкочастотный громкоговоритель

7. Телефонный капсюль

7.1 Применение

7.2 Классификация и принцип действия

7.3 Основные нормируемые характеристики

8. Защитные наушники

8.1 Классификация защитных наушников

8.2 Воздействие шума

8.3 Европейские шумовые нормативы

8.4 Эффективность защитных наушников

9. Таблица, содержащая обозреваемые патенты

10. Обзор патентов

Список используемых источников



Введение

Наушники -- устройство для персонального прослушивания звуковой информации. В комплекте с микрофоном могут служить головной гарнитурой -- средством для ведения переговоров по телефону или иному средству голосовой связи. Кроме того, наушники используются в звукозаписывающих студиях для точного контроля записываемого трека музыкальной композиции.

Наименование «наушники» является разговорным синонимом термина «головные телефоны». Название «телефон» (telephone, от греч. tele -- вдаль, далеко, и phone -- звук) впервые применил Филипп Рейс(Philipp Reis) ещё в 1861 году. А в 1899 году в одном из первых радиоприемников, созданных Поповым, преобразованные из радиосигналов колебания звуковой частоты, согласно описанию, прослушивались через головные телефоны. Так как приемники собирались не только в России и не только из российских комплектующих, именование наушников как «головные телефоны» возникло, скорее всего, при буквальном прочтении английского термина headphones (англ. head -- голова, phone -- телефон).



1. Классификация наушников

1.1 По способу передачи сигнала

проводные -- соединены с источником проводом, поэтому могут обеспечить максимальное качество звука (соответственно, имеющие профессиональную направленность наушники относятся исключительно к этому типу); могут служить в качестве антенны

беспроводные -- соединены с источником посредством беспроводного канала, того или иного типа -- радио, инфракрасным, Bluetooth. Мобильны, но имеют привязанность к базе (излучателю) и ограниченныйрадиус действия, определяемый мощностью излучателя. Обладают более низким качеством звука по сравнению с проводными, в силу процесса модуляции при кодировании-декодировании, необходимых при передаче сигнала от излучателя к приёмнику в наушниках. Дополнительно, при использовании цифрового канала обмена, возникает непреодолимая задержка передачи, связанная с различными цифровыми алгоритмами, такими, как: опережающая коррекция, адаптивный кодек, перемежение. При использовании аналогового канала (обычно стандарт FM-радиопередачи) задержка практически не наблюдается.

1.2 По количеству каналов

стереофонические -- сигналы на каждый громкоговоритель передаются по отдельным каналам (наиболее распространенный тип);

монофонические -- имеют два громкоговорителя (или телефонных капсюля), запитываемых общим сигналом, в редких случаях -- один громкоговоритель, звук от которого передается, как в стетофонендоскопе;

с дополнительными каналами -- имеют более одного громкоговорителя для каждого уха, что позволяет имитировать объемное звучание или разделять каналы по частотным характеристикам.

1.3 По типу конструкции (виду)

вставные (обиходное название -- «вкладыши», «пуговки») -- вставляются в ушную раковину;

внутриканальные (обиходное название -- «затычки», «капельки», «вакуумки», бочки, «беруши») -- вставляются в ушной канал;

накладные -- накладываются на ухо;

полноразмерные -- полностью обхватывают ухо.

1.4 По типу крепления

оголовье -- наушники с вертикальной дужкой, которая соединяет две чашечки наушников;

затылочная дужка -- соединяет две части наушников, но располагается на затылке. Основная механическая нагрузка направлена на уши;

крепления на ушах -- обычно наушники такого типа закрепляются за ушную раковину с помощью заушины или клипс;

без креплений -- они держатся только за счет амбушюров, которые находятся в ушной раковине или ушном проходе.

1.5 По способу подключения кабеля

двусторонние -- соединительный кабель подводится к каждой из чашек наушников;

односторонние -- соединительный кабель подводится только к одной из чашек наушников, вторая подключается отводом провода от первой, зачастую тот спрятан в дужке.

беспроводные -- технология соединения использует беспроводные технологии (bluetooth) для получения звуковой информации от источника сигнала (плеера, телефона, приемника).

1.6 По конструкции излучателя

динамические -- используют электродинамический принцип преобразования. Самый распространённый тип наушников. Конструктивно наушник представляет собой излучатель или мембрану, к которой прикреплена катушка с проводом, находящаяся в магнитном поле постоянного магнита. Если через неё пустить переменный ток, то магнитное поле, создаваемое катушкой, будет взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита, в результате чего мембрана будет двигаться, повторяя форму электрического сигнала звуковой частоты (см. статью «Громкоговоритель»). Электродинамический способ преобразования сигнала имеет множество недостатков и ограничений, но постоянно совершенствующаяся конструкция таких наушников и новые материалы позволяют достигнуть очень высокого качества звука;

с уравновешенным якорем -- основной деталью является П-образный якорь из ферромагнитного сплава. В разговорной речи их часто называют «арматурными» из-за созвучия английского слова armature (якорь) с русским арматура;

электростатические -- используют тончайшую мембрану, расположенную между двумя электродами. Стоимость таких наушников обычно высока, однако они демонстрируют очень высокую чувствительность и высокую верность воспроизводимого звука. Недостаток -- их нельзя напрямую подключить к стандартному выходу на наушники, поэтому к ним в комплекте идёт специальная док-станция;

изодинамические -- тонкая плёночная мембрана, с нанесёнными на неё металлическими токопроводящими дорожками, заключена в решетку из стержневых магнитов и колеблется между ними. См. также «Излучатель Хейла»;

ортодинамические -- по принципу аналогичны изодинамическим, но мембрана и магниты имеют круглую форму.

1.7 По типу акустического оформления

Открытого типа -- частично пропускают внешние звуки, что позволяет достичь более естественного звучания. Многие слушатели отмечают звук открытых наушников как более прозрачный и натуральный по сравнению со звуком закрытых наушников. Кроме того, открытое акустическое оформление не делает вас аудиально «отрезанным» от окружающего мира. Однако при высоком уровне внешнего шума звук в открытых наушниках будет плохо слышен. К тому же открытые наушники, работающие на большой громкости, могут помешать окружающим. Не создают давления на внутреннее ухо.

Закрытого типа -- не пропускают внешние шумы и обеспечивают максимальную звукоизоляцию, что позволяет использовать их в шумных средах, а также в тех случаях, когда необходимо полностью сосредоточиться на прослушивании. Основной их недостаток заключается в ухудшении воспроизведения низких частот при плохом прилегании амбушюров. Производимое на голову давление, как правило, выше, чем у открытых.

Полуоткрытого типа (или полузакрытого типа) -- выдуманный маркетологами тип оформления. Термин «полуоткрытые» технически некорректный, ведь открытые наушники всегда полуоткрытые, всё дело в степени акустической нагрузки.



1.8 По сопротивлению

низкоомные -- с сопротивлением от единиц до нескольких сотен ом;

высокоомные -- с сопротивлением от единиц до нескольких десятков килоом.

1.9 По типу соединительных разъемов

Jack (6.3);

Mini-jack (3.5);

Micro-jack (2.5);

DIN, ОНЦ-ВН (в настоящее время устарели);

РПВ-1, ШП-4 и др. (имеют специфическое применение или устарели);

USB (в основном используются в наушниках нового поколения).



2. Технические характеристики

Основными техническими характеристиками являются: частотный диапазон, чувствительность, сопротивление, максимальная мощность и уровень искажений в процентном соотношении.

Частотная характеристика

Эта характеристика влияет на качество звука наушников. Наушники с большимм диаметром мембраны имеют повышенное качество звучания. Среднее значение частотной характеристики 18 Гц -- 20 000 Гц. Некоторые профессиональные наушники имеют частотный интервал от 5 Гц до 60000 Гц. Наиболее широкий заявленный частотный диапазон у некоторых моделей достигает 3 Гц -- 120 кГц.

Чувствительность (КПД)

Чувствительность влияет на громкость звука в наушниках. Обычно наушники обеспечивают чувствительность не менее 100 дБ, при меньшей чувствительности звук может быть слишком тихим (особенно при использовании наушников с плеером или подобными устройствами). На чувствительность влияет материал магнитного сердечника, применяемого в наушниках (например, неодимовые магнитные сердечники). Наушники-«вкладыши» с малым диаметром мембраны обладают маломощным магнитом.

Сопротивление (импеданс)

Здесь важно соответствие значения модуля полного электрического сопротивления наушников и выходного сопротивления источника звука. Большинство наушников рассчитано на сопротивление в 32 Ома. Наушники с сопротивлением в 16 Ом имеют повышенную излучаемую акустическую мощность. Для студийной работы используют наушники с максимально линейной АЧХ (следовательно, с более точной передачей звука).

Максимальная мощность

Максимальная (паспортная) входная мощность обуславливает громкость звучания.

Уровень искажений

Уровень искажений в наушниках измеряется в процентах. Чем меньше этот процент, тем лучше качество звучания. Привносимые наушниками искажения менее 1 % в полосе частот от 100 Гц до 2 кГц являются приемлемыми, тогда как для полосы ниже 100 Гц допустимо 10 %.



3. Опасности, связанные с наушниками

В наушниках каждое ухо воспринимает звуки, идущие исключительно от излучателя, предназначенного именно для этого уха, что приводит к несколько иному звучанию и, возможно, -- к повышенной утомляемости. Длительное использование наушников на высокой громкости грозит частичной потерей слуха и может даже привести к глухоте. Неравномерность АЧХ и присутствие резонансных частот отрицательно действует на органы слуха, так как слушатель настраивает громкость воспринимая основной спектр частот, пренебрегая резонансной.

Также существует опасность из-за наушников пропустить важный звуковой сигнал, например, при движении по дороге, как водителями (поэтому во многих странах вводятся ограничения на использование наушников водителями автотранспорта), так и пешеходами, что может стать причиной дорожно-транспортного происшествия.



4. Наушники с уравновешенным якорем

Наушники с уравновешенным якорем (на сленге аудиофилов - «арматура», «арматурные» наушники, от англ. balanced armature) -- тип наушников. Главная особенность заключается в способе воздействия на излучающую мембрану при помощи подвижного якоря, поворачивающегося под воздействием переменного поля, в отличие от обычной динамической схемы, в которой неподвижным является только постоянный магнит, а катушка, создающая переменное магнитное поле, закреплена непосредственно на мембране.

4.1 История появления

Арматурные излучатели были изобретены в 20-х годах XX века. Благодаря превосходной чувствительности и высокому усилению звука изобретение тут же нашло применение в медицине -- долгое время их использовали при изготовлении портативных слуховых аппаратов. Очередной толчок в развитии арматурные излучатели получили во время Второй мировой войны, когда их начали применять для изготовления войсковых телефонов. Этот тип телефонов обеспечивал на 20-40 % более громкий звук при одинаковом с обычными аппаратами уровне входного сигнала.



4.2 Конструкция и принцип работы

Якорь представляет собой металлическую пластину, похожую на букву «П», вокруг которой располагается звуковая катушка. Якорь подвешен (уравновешен) таким образом, что его движение возможно только вокруг оси, проходящей через центр той его части, которая находится внутри магнитного поля. Электрические сигналы вызывают колебания магнитного поля, в результате которых якорь поворачивается туда и обратно вокруг своей оси, передавая усилие через специальный рычаг на мембрану, которая в результате производит звуковые волны. По внешнему виду эти наушники обычно отличаются от прочих более вытянутой в направлении звукового канала формой, цилиндрической или немного сплющенной.

4.3 Преимущества

Благодаря отсутствию искажений, присущих обычным мембранным наушникам ввиду неоднородности поля на пространстве хода мембраны, а также влияния массы и упругости её самой (что,в случае уравновешенного якоря компенсируется относительно большой массой самого якоря), точность воспроизведения наушников с уравновешенным якорем гораздо выше, чем у динамических наушников сопоставимого размера и цены.



4.4 Недостатки

Несмотря на хорошую точность звукопередачи, рабочий частотный диапазон одного звукоизлучателя с уравновешенным якорем обычно хуже, чем частотный диапазон динамического звукоизлучателя. Эта проблема может быть решена добавлением дополнительных излучателей, в том числе и динамических (как делают лидеры производства профессиональных внутриканальных наушников, компании Phonak Audйo, Ultimate Ears, Shure, Jays, [Westone]). В то же время лидеры индустрии ведут работу над "широкополосными" драйверами, так наушники Ultimate Ears 600 полностью охватывают диапазон от 20 до 20 000 Гц без значительных провалов на графике АЧХ, несмотря на то, что в конструкции их наушника используется один-единственный драйвер.



5. Активное шумоподавление

Графическое изображение активного шумоподавления

Активное шумоподавление -- это способ устранить нежелательный шум с помощью наложения специально сгенерированного звука.

5.1 Принцип работы

Звук -- это P-волна, которая состоит из двух стадий: сжатие и разрежение. Шумоподавляющий динамик издаёт звуковую волну с той же амплитудой, но с перевернутой фазой (антифаза) исходного звука. Волны в процессе интерференции смешиваются в новую волну и подавляют друг друга.

5.2 История

1934-- Первый патент на систему управления шумом был выдан изобретателю Полу Люгу (Paul Lueg). Номер патента США -- 2,043,416. В патенте описано как погасить синусоидальные сигналы и произвольные звуки в области вокруг громкоговорителя путём инвертирования полярности.^[1]

1950-е -- Lawrence J. Fogel создал системы подавления шума в вертолётах и кабинах самолётов. Патенты США: 2,866,848; 2,920,138; 2,966,549.

1957-- Уиллард Микер разработал схему и рабочую модель системы активного шумоподавления, которая применяется в накладных наушниках. Она подавляла шум на полосе частот от 50 до 500 Гц с максимальным затуханием около 20 дБ.^[1]

1986-- Дик Рутан и Джина Йегер используют прототип гарнитуры, построенной Бозе в их кругосветном полёте.^[2][3]



6. Громкоговоритель

Громкоговоритель -- устройство для преобразования электрических сигналов в акустические и излучения их в окружающее пространство (обычно -- воздушную среду). Состоит из одной или нескольких излучающих головок, которые собственно и являются источниками звука, а также акустического оформления, необходимого для более эффективного излучения звука в заданной полосе частот.

Функционально к громкоговорителям близки телефоны (наушники), однако в отличие от громкоговорителей они не предназначены для излучения звука в открытое пространство.

6.1 Классификация громкоговорителей

Виды громкоговорителей в зависимости от способа излучения звука

Электродинамический громкоговоритель -- в нём источником механических колебаний диффузора является лёгкая катушка, движущаяся в поле мощного магнита.

Электростатический громкоговоритель -- основан на электростатическом взаимодействии тонких мембран, между которыми приложено высокое напряжение

Пьезоэлектрический громкоговоритель -- основан на пьезоэффекте.

Электромагнитный громкоговоритель -- в нём диффузор из магнитных материалов движется под действием магнитного поля электромагнита

Ионофон -- схема без диффузора, в которой колебания воздуха возникают под действием электрического заряда

Громкоговорители на базе динамических головок специальных видов (магнепланарных, изодинамических, ленточных, ортодинамических, излучателях Хейла)

Функциональные виды громкоговорителей

Акустическая система -- громкоговоритель, предназначенный для использования в качестве функционального звена в бытовой радиоэлектронной аппаратуре, имеет высокие характеристики звуковоспроизведения; основная статья -- Акустическая система

Абонентский громкоговоритель -- громкоговоритель, предназначенный для воспроизведения передач низкочастотного канала сети проводного вещания; основная статья -- Абонентская радиоточка

Концертный громкоговоритель -- имеет большую громкость в сочетании с высоким качеством звукопередачи

Громкоговорители для систем оповещения и управления эвакуацией (СОУЭ) и систем озвучивания помещений (громкоговорители этих систем похожи по назначению, несколько отличаются громкостью и качеством звуковоспроизведения)

Настенный громкоговоритель

Потолочный громкоговоритель

Панельный громкоговоритель

Уличный громкоговоритель -- имеет большую мощность, обычно, рупорное исполнение, в просторечии «колокол»

Специальные громкоговорители для работы в экстремальных условиях -- противоударные, противовзрывные, подводные

Другие специальные виды громкоговорителей

6.2 Классификация по другим признакам

Однополосный громкоговоритель -- громкоговоритель, головки которого работают в одном и том же диапазоне частот

Многополосный громкоговоритель -- громкоговоритель, головки которого работают в двух или более разных диапазонах частот

Диффузорный громкоговоритель

Рупорный громкоговоритель -- громкоговоритель, акустическим оформлением которого является жесткий рупор

6.3 Рупорные громкоговорители

Рупорные громкоговорители чаще всего применяется в случаях, когда требуется большая громкость но не требуется высокого качества звука -- в таком случае достаточно просто создать рупорный громкоговоритель небольших габаритов, развивающий значительное звуковое давление при небольшой подводимой мощности (а значит -- имеющий высокий КПД).

Рупорный громкоговоритель состоит из электродинамической головки прямого излучения и рупора. Чаще всего применяется в составе мегафонов, для озвучивания массовых мероприятий на открытом воздухе (в парках, на улицах и площадях), как наружное устройство для массового оповещения на производственных объектах, для излучения сигналов тревоги; сеть таких громкоговорителей имеется в распоряжении подразделений ГО и ЧС. Использовались в прошлом в многополосной акустике, преимущественно в киноиндустрии, для воспроизведения средних и высоких частот, от 1000 до 20 000 Гц, но в дальнейшем от рупорных громкоговорителей здесь отказались, так как для рупорных громкоговорителей сложно добиться высокого качества звука при небольших габаритах. Для более низких частот такие громкоговорители неприменимы, так как требуется рупор слишком большого размера.

В настоящее время рупоры с компрессионными драйверами иногда применяются и в бытовой Hi-Fi индустрии (Klipsch, Cerwin-Vega!), в сфере профессионального аудио (JBLpro), а также довольно широко распространены в нише так называемого High End Audio -- эксклюзивной аудио аппаратуры для бытового пользования (Avantgarde Acoustic,Acapella Audio Arts, Cessaro), где чаще всего применяются крупногабаритные сферические рупоры на высоко- и средне-частотных диапазонах, а на низкие частоты работает активный НЧ-блок на динамических головках (хотя есть примеры полностью рупорных систем во всем диапазоне слышимых частот). Подобные изделия эксклюзивны и отличаются чрезвычайно высокой стоимостью.

6.4 История громкоговорителя

Александер Грэм Белл запатентовал первую электродинамическую головку (капсюль) как одну из составных частей своего телефона, в 1876 г. В 1878 г. конструкция была усовершенствована Вернером фон Сименсом. Никола Тесла в 1881 г. также заявил об изобретении подобного устройства, но не патентовал его. В то же время Томас Эдисон получил британский патент на систему, использовавшую сжатый воздух в качестве механизма усиления звука в его ранних валиковых фонографах (см. сирена (акустика)), но в конечном итоге установил обычный металлический рупор, колебания воздуха в котором вызывались мембраной, связанной с иглой. В 1898 г. Х. Шорт запатентовал конструкцию громкоговорителя, управляемого сжатым воздухом, и затем продал права Чарльзу Парсонсу, получившему ранее 1910 г. еще несколько британских патентов.

Несколько компаний, включая Victor Talking Machine Company и Pathe, выпускали проигрыватели, использующие головки, управляемые сжатым воздухом. Однако подобные устройства (головки косвенного излучения) нашли лишь ограниченное применение ввиду плохого качества звука и неспособностью воспроизводить звуки низкой громкости. Разновидности подобных систем использовались в звукоусилительных установках (для больших площадей, стадионов и т. п.) и значительно реже в промышленности в испытательной технике вибростенды, например, для тестирования космического оборудования на устойчивость к низкочастотным вибрациям, производимым стартующей ракетой.

Современная конструкция головки с подвижной катушкой разработана в 1898 г. Оливером Лоджем. Принцип был запатентован в 1924 г. Честером У. Райсом и Эдвардом У. Келлогом.

Первые ГД с электромагнитами были очень больших размеров, а мощные постоянные магниты -- труднодоступны ввиду значительной стоимости. Обмотка электромагнита, называемая полевой, намагничивается за счет тока, проходящего по другой обмотке головки (катушке подмагничивания). Такое включение имеет двоякую роль, ибо выполняет фильтрацию напряжения, питающего усилитель, к которому подключена данная акустическая система. Проходя по обмотке, фон переменного тока усиливается; однако, частоты переменного тока стремятся промодулировать аудиосигнал, поданный на звуковую катушку и складывающийся с слышимым шумом включенного устройства звуковоспроизведения.

Качество акустических звуковоспроизводящих систем до начала 1950-х годов было сравнительно низким. Продолжающееся до сих пор улучшение дизайна корпусов и материалов привело к существенному улучшению качества звуковоспроизведения. Наиболее значительными усовершенствованиями являются: усовершенствование рамы, открытие технологии высокотемпературной адгезии, улучшение технологии изготовления постоянных магнитов, усовершенствование измерительной техники, и наконец проектирование и анализ элементов при помощи компьютера.



6.5 Низкочастотный громкоговоритель

Проектирование низкочастотных громкоговорителей (НЧ ГГ), как и всей конструкции в целом, так и их отдельных элементов, исходит из специальных требований, основные из которых следующие:

низкочастотные ГГ, как правило, имеют более низкую чувствительность по сравнению со средне- и высокочастотными ГГ -- 86--91 dB/Вт/м. В связи с этим для обеспечения необходимого звукового давления в области низких частот они должны выдерживать значительные мощностные нагрузки (до 200 Вт и более) при сохранении тепловой и механической прочности;

сравнительно низкая резонансная частота (16--30 Гц) этих ГГ, необходима для обеспечения эффективного воспроизведения низкочастотных составляющих сигнала, требует высокой линейности упругих характеристик гибких элементов (подвеса и шайбы) при больших смещениях подвижной системы вплоть до ± 12--15 мм;

для обеспечения «неокрашенности» звучания НЧ ГГ должны иметь, помимо малых уровней гармонических искажений, как можно более «гладкую» амплитудно-частотную характеристику (АЧХ) звукового давления, вплоть до верхней границы воспроизводимого ими диапазона частот (как правило, 1500--3000 Гц). Экспериментально показано, что для того, чтобы НЧ ГГ не вносил слышимой окраски в звучание акустической системы (АС) в верхней части воспроизводимого им диапазона, резонансные пики на его АЧХ должны быть не менее чем на 20 дБ ниже среднего уровня звукового давления, создаваемого АС в этой области частот.

Для удовлетворения таким требованиям при проектировании НЧ ГГ уделяется большое внимание конструктивной и технологической разработке всех элементов: подвеса, шайбы, диффузора, пылезащитного колпачка, звуковой катушки, гибких выводов звуковой катушки, магнитной цепи и диффузородержателя.

7. Телефонный капсюль

Телефомнный кампсюль (ранее употреблялось также название капсюльный телефон) -- миниатюрный преобразователь электрических колебаний в звуковые, выполненный в виде закрытого неразборного устройства (капсюля). В отличие от головкигромкоговорителя, капсюль не имеет диффузора или рупора, и предназначен для воспроизведения относительно слабых звуков.

7.1 Применение

Телефонные капсюли являются важной составной частью микротелефонных трубок телефонных аппаратов, головных телефонов и радиогарнитур, в последние годы, правда, в целях повышения качества звуковоспроизведения, капсюли активно вытесняются миниатюрными головками громкоговорителей, особенно это касается стереонаушников. Иногда телефонные капсюли применяются в качестве маломощных источников звука в составе аппаратуры, для подачи простых звуковых сигналов. Телефонные капсюли и микрофоны, как правило, обратимы друг с другом (исключение -- угольные микрофоны), так, например, популярный в Советском Союзе дифференциальный микрофон ДЭМШ, часто использовался в качестве телефона в гарнитурах.

7.2 Классификация и принцип действия

По устройству и принципу действия электроакустические преобразователи подразделяются на электромагнитные (самый распространённый вид), динамические и пьезоэлектрические

Электроакустический преобразователь электромагнитного типа включает в себя электромагнит, к которому подводится входной сигнал переменного тока, постоянный магнит и гибкую мембрану из ферромагнитного сплава, способную притягиваться под действием магнитного поля, создаваемого магнитами. Постоянный магнит нужен для того, чтобы поле было не переменным, а пульсирующим, так как в переменном поле при полуволнах различной полярности мембрана изгибалась бы в одну и ту же сторону.

ПРИМЕРЫ: ТА-4 ,КЭД-2, ТК-67, ТА-56М

Электроакустический преобразователь электродинамического типа основан на взаимодействии электромагнита или катушки с постоянным магнитом, один из взаимодействующих объектов (как правило, катушка) является подвижным, другой -- неподвижным.

ПРИМЕРЫ: ТДК-3, ТЭД-4, ТДМ-1Э, SD-150, DR-904, КДТ-1

В электроакустических преобразователях пьезоэлектрического типа используется пьезоэффект, в качестве материала рабочего тела применяется, обычно, пьезоэлектрическая синтетическая плёнка или пьезокерамика.



ПРИМЕРЫ: ТПК-2, ТПК-101, ТПК-103, ТМ-2

Электроакустический преобразователь магнитострикционного типа использует явление магнитострикции, в качестве материала рабочего тела применяются, обычно, ферромагнитные сплавы с высокой линейной магнитострикцией насыщения. наушник шумоподавление громкоговоритель

7.3 Основные нормируемые характеристики

Диапазон рабочих частот

Отдача телефона на частоте 1000 Гц при подводимой мощности 1 мВт

Неравномерность частотной характеристики отдачи

Коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц при подводимой мощности 1 мВт

Модуль полного электрического сопротивления на частоте 1000 Гц

Максимальное напряжение, подаваемое на телефон



8. Защитные наушники

Защитные наушники -- устройства для покрытия ушей и защиты от внешних воздействий. Состоят из оголовья, надевающегося поверх головы, и двух чашек на концах для защиты ушей.

Честер Гринвуд изобрел защитные наушники в 1873 году, когда ему было 15 лет. Идея появилась во время катания на коньках. В её реализации помогла его бабушка, которая сшила меховые подкладки и прикрепила их к проволочному оголовью^[. 13 марта 1877 года на изобретение был получен патент #188,292. Гринвуд занимался производством средств защиты ушей в течение 60 лет.

8.1 Классификация защитных наушников

Существует два вида современных защитных наушников - утепленные и противошумные:

Утеплённые наушники - используются в холодную погоду для сохранения ушей в тепле.

Противошумные наушники - используются для защиты ушей от шума. Могут использоваться как отдельно, так и вместе с защитной каской или шлемом. Существует два типа противошумных наушников - пассивные и активные:

Пассивные наушники защищают слух посредством уменьшения слышимого звука (становится тише как шум, так и любые другие звуки - речь, предупреждающие сигналы и т. п.).

Активные наушники имеют встроенные микрофоны и динамики, что позволяет одновременно уменьшить воздействие шумов, слышать окружение и комфортно общаться. В некоторых моделях возможно подключение раций,телефонов и прочих внешних устройств. Для дополнительной защиты слуха может быть использована комбинация активных наушников и противошумных вкладышей, это позволяет увеличить защиту слуха, сохранив возможность комфортного общения и слышимости окружения^[.

Оголовье и внешнее покрытие обычно сделаны из термопластика или металла. Чашки заполнены акустической пеной, которая поглощает звуковые волны.

8.2 Воздействие шума

Активные наушники не только подавляют внешние шумы, но и позволяют поддерживать разговор. Они оснащены микрофоном, переговорным устройством и парой динамиков с регулировкой звука.

Использование пассивных наушников при стендовой стрельбе из ПМ

Если люди подвержены воздействию громких шумов (например работа с электроинструментом, работающими двигателями, огнестрельным оружием), то для предотвращения потери слуха необходимо использование средств защиты слуха.

8.3 Европейские шумовые нормативы

Доза шума (%))	Уровень шума (Дб) за время воздействия
85	8 часов
91	2 часа
97	30 минут
103	7 минут

8.4 Эффективность защитных наушников

При сертификации средства индивидуальной защиты органов слуха проходят испытания, и к их эффективности предъявляются определённые требования, которые содержатся в соответствующих стандартах. Но применение СИЗ в реальных производственных условиях - отличается от лабораторный испытаний. В результате эффект от применения СИЗ органов слуха на практике значительно слабее, чем указываемый в рекламных каталогах (где приводят лабораторные значения). По мнению специалистов, реальная эффективность СИЗ органов слуха ниже лабораторной по крайней мере в 2 раза (на 10-15 дБ и более). Поскольку измерение ослабления шума в лаборатории при сертификации СИЗ проводят с частотной коррекцией С, то американские специалисты рекомендуют для оценки ожидаемого ослабления шума при использовании СИЗ органа слуха сначала получить его коэффициент относительного ослабления NRR с коррекцией по шкале А, вычтя из NRR 7 дБ, а затем разделить результат пополам, чтобы учесть, что полученные в лаборатории значения редко достигаются на практике. Полученное значение коэффициента ослабления шума можно вычесть из измеренного уровня шума, чтобы оценить - способно ли данное средство защиты обеспечить снижение до допустимого значения (Например, при NRR=37 дБ и уровне шума 105 дБ получим: 105 - ( [37-7]/2) = 105 - 15 = 90 дБ - эффективность недостаточна). Также важно проводить обучение работников правильному применению СИЗ органов слуха^]. СИЗ органа слуха - последнее и ненадёжное средство защиты, и его использование допустимо только тогда, когда технические и организационные мероприятия не позволили снизить уровень шума до приемлемого значения. Использование СИЗ органа слуха должно сопровождаться периодическими медицинскими обследованиями для контроля реальной эффективности их применения^[.

В целом, для эффективной защиты рабочих от шума СИЗ должны выбираться и применяться как составной элемент программы сохранения слуха



9. Таблица, содержащая обозреваемые патенты

№	Классы МПК	Патент №	Патентообладатель(и):	Описание	подача заявки	публикация патента
1	H04R1/10 H04R25/00	2252495	ЛИН Чанг-Ю	телефонные наушники; принадлежности к ним Аппараты для людей с дефектами слуха	2000-07-03	20.05.2005
2	H04R25/00	2486694	КОСС КОРПОРЕЙШН (US)	Аппараты для людей с дефектами слуха	2008-12-31	27.06.2013
3	A61F11/14	2381777	3М ИННОВЕЙТИВ ПРОПЕРТИЗ КОМПАНИ (US)	слухозащитное устройство, которое включает в себя пористые наушники	2006-08-18	20.02.2010
4	H04R1/02	2488236	КОСС КОРПОРЕЙШН (US)	беспроводной наушник, совершающий переход между беспроводными сетями	2009-04-07	20.07.2013
5	A61F11/06	2287316	ИР БЭГ АБ (SE)	утепляющий наушник с акустическим наушником	2002-03-08	20.11.2006
6	A61F11/06	2023440	Гутник Сергей Андреевич	противошумные наушники	1991-08-07	30.11.1994
	H04R1/10	2282954	АКГ АКУСТИКС ГМБХ (AT)	наушники с оголовьем и двумя телефонами	2004-01-30	27.08.2006
	A61F11/14? G10K11/178? H04R1/10?	2363433	ПЕЛЬТОР АБ (SE)	наушники наружные, например колпачки или заглушки для ушей наушники посредством электроакустичекой регенерации исходных противофазных акустических волн защитные наушники	2004-11-23	10.08.2009
	A61F11/06	2332194	Открытое акционерное общество "ДАС" (RU)	противошумные наушники	2007-02-12	27.08.2008
	H04M1/15? H04R1/10	2492582	КСИНДЖИАНГ ТИАНДИ ГРОУП (CN)	устройство втягивания провода наушников, наушники с автоматическим втягиванием провода, неизлучающий радиотелефон и электронное устройство	2009-01-11	10.09.2013



10. Обзор патентов

Наушник (РФ № 2252495)

Изобретение относится к наушникам. Настоящее изобретение представляет собой наушник, состоящий из корпуса наушника, имеющего внутри звуковую камеру, и установленный в ней громкоговоритель, в котором на переднем конце корпуса наушника размещено множество ячеек выхода звука. На корпусе наушника по его периметру в пределах надлежащего расстояния размещено множество ячеек входа звука. Настоящее изобретение позволяет предотвратить непосредственные удары импульсного шума по среднему уху, а также повреждение среднего уха и причины потери проводящего слуха. 6 ил.

Рисунки к патенту РФ 2252495

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к наушникам, а более конкретно к наушникам без импульсного шума и блокады окружающей среды, в которых внешние звуки могут восприниматься человеческим ухом, чтобы любые внешние события можно было сразу воспринимать, не снимая наушника; настоящее изобретение служит также для борьбы с потерей проводящего слуха, вызываемой прямым ударным воздействием импульсного шума.

Содержание настоящего изобретения

Основным объектом настоящего изобретения является создание наушника без импульсного шума и блокады окружающей среды, адаптированного для прохождения звука извне через корпус наушника, его соединения со звуком, создаваемым громкоговорителем, и их совместной передачи к человеческому уху. Когда предмет настоящего изобретения используется для прослушивания музыки, люди остаются в состоянии слышать звук и осознавать события извне, что предотвращает их от опасности. Настоящее изобретение должно устранить недостаток обычного наушника, заключающийся в полной блокаде звука извне. Другим объектом настоящего изобретения является создание наушника без импульсного шума и блокады окружающей среды, в котором звук, создаваемый настоящим изобретением, не содержит какого-либо импульсного шума. Когда головной телефон используется для прослушивания музыки, настоящее изобретение может предотвратить не только непосредственное соударение импульсного шума со средним ухом, но также повреждения среднего

Краткое описание рисунков

Фиг.1 - перспективный вид обычного наушника, висящего на человеческом ухе.

Фиг.2 - перспективный вид обычного наушника.

Фиг.3 - вид обычного наушника в разрезе.

Фиг.4 - вид в разрезе наушника в соответствии с примером предпочтительного варианта конструкции настоящего изобретения.

Фиг.5 - вид в разрезе наушника в соответствии с другим примером предпочтительного варианта конструкции настоящего изобретения.

Фиг.6 - вид в разрезе корпуса другого предпочтительного варианта конструкции настоящего изобретения

Наушник регулируемой формы (РФ № 2486694)

Использование: в наушниках регулируемой формы. Сущность: регулируемый наушник, который может вводиться в ушной канал пользователя в сжатой конфигурации и регулироваться пользователем для расширения и плотного прилегания к ушному каналу, включает в себя корпус с эластичным валиком, консольный рычаг, диск, исполнительный механизм, состоящий из двух участков, первый из которых выполнен с возможностью регулирования формы эластичного валика. Технический результат: обеспечение плотного прилегания между ушным каналом и участком, помещаемым в ушной канал регулируемого изделия. 4 н. и 3 з.п. ф-лы, 28 ил.

Рисунки к патенту РФ 2486694

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение включает в себя представленный в различных вариантах осуществления наушник регулируемой формы. По меньшей мере, в одном варианте осуществления наушник включает в себя: (i) корпус, имеющий первую сторону и вторую сторону; (ii) эластичный валик, прикрепленный к первой стороне корпуса, при этом эластичный валик имеет сжатую форму и наделен отверстием; (iii) по меньшей мере, один консольный рычаг, выступающий из первой стороны корпуса, при этом, по меньшей мере, часть консольного рычага расположена в отверстии эластичного валика; (iv) диск, установленный в корпусе с возможностью вращения, при этом, по меньшей мере, часть диска продолжается из второй стороны корпуса, причем диск включает в себя резьбовые витки; а также (v) исполнительный механизм, содержащий первый участок и второй участок, при этом второй участок имеет резьбовые витки. Исполнительный механизм установлен в корпусе с возможностью скольжения и резьбовые витки исполнительного механизма функционально входят в зацепление с резьбовыми витками диска, так что вращение диска в первом направлении приводит к поступательному перемещению первого участка жесткого исполнительного механизма для вхождения в контакт с консольным рычагом. Кроме того, первый участок исполнительного механизма выполнен с возможностью отгибания консольного рычага в эластичный валик, когда исполнительный механизм соприкасается с рычагом, а консольный рычаг соответственно выполнен с возможностью заставить эластичный валик принять расширенную форму, когда консольный рычаг отгибается в валик.

В другом варианте осуществления регулируемый наушник включает в себя: (i) корпус, имеющий первую сторону и вторую сторону, при этом первая сторона корпуса выполнена с возможностью крепления к валику; (ii) по меньшей мере, один консольный рычаг, выступающий из первой стороны корпуса, при этом, по меньшей мере, часть консольного рычага выполнена с возможностью расположения в отверстии валика, когда валик прикреплен к корпусу; (iii) диск, установленный в корпусе с возможностью вращения, при этом, по меньшей мере, часть диска продолжается из второй стороны корпуса, причем диск включает в себя резьбовые витки; а также (iv) исполнительный механизм, содержащий первый участок и второй участок, при этом второй участок имеет резьбовые витки. Исполнительный механизм установлен в корпусе с возможностью скольжения и резьбовые витки исполнительного механизма функционально входят в зацепление с резьбовыми витками диска, так что вращение диска в первом направлении приводит к поступательному перемещению первого участка жесткого исполнительного механизма для вхождения в контакт с консольным рычагом. В дополнение к этому, первый участок исполнительного механизма выполнен с возможностью отгибания консольного рычага, когда исполнительный механизм соприкасается с рычагом.

В еще одном варианте осуществления регулируемый наушник включает в себя: (i) корпус; (ii) примыкающий к корпусу участок, помещаемый в ушной канал, при этом участок, помещаемый в ушной канал, имеет первую форму; (iii) а также регулировочный узел, функционально связанный с корпусом. Регулировочный узел включает в себя: (i) подвижное звено, выполненное с возможностью перемещения относительно корпуса между первым положением и, по меньшей мере, вторым положением; (ii) узел расширения, выполненный с возможностью приема подвижного звена; а также (iii) управляющее звено, выполненное с возможностью перемещения подвижного звена, так что приведение в действие управляющего звена приводит к перемещению подвижного звена из первого положения, по меньшей мере, во второе положение. Кроме того, подвижное звено выполнено с возможностью заставить узел расширения расшириться, по меньшей мере, в одном направлении, когда подвижное звено перемещается во второе положение. Следовательно, узел расширения выполнен с возможностью заставить участок, помещаемый в ушной канал, принять, по меньшей мере, вторую форму, когда узел расширения расширен.

В еще одних вариантах осуществления регулируемый наушник включает в себя: (i) помещаемый в ушной канал участок, имеющий форму, при которой участок, помещаемый в ушной канал, может быть размещен в ушном канале пользователя; а также (ii) средство для регулирования пользователем формы участка, помещаемого в ушной канал, когда участок, помещаемый в ушной канал, расположен в ухе пользователя.

В еще одних вариантах осуществления настоящее изобретение обеспечивает регулируемое изделие, вставляемое в ухо, включающее в себя: (i) участок, помещаемый в ушной канал, выполненный с возможностью введения в ушной канал пользователя, при этом участок, помещаемый в ушной канал, имеет первую форму; а также (ii) регулировочный узел, по меньшей мере, частично расположенный в пределах участка, помещаемого в ушной канал, при этом регулировочный узел выполнен с возможностью заставить участок, помещаемый в ушной канал, принять, по меньшей мере, вторую форму.

В еще одних вариантах осуществления регулируемое изделие, вставляемое в ухо, включает в себя: (i) внутренний конец, имеющий ушной вкладыш, при этом внутренний конец выполнен с возможностью расположения в ушном канале пользователя; (ii) а также наружный конец, имеющий управляющий элемент, при этом наружный конец выполнен с возможностью оставаться вне ушного канала, сам же управляющий элемент доступен пользователю для расширения или сжатия ушного вкладыша.

В этих и других различных вариантах осуществления регулируемое изделие, вставляемое в ухо, способно вводиться в ушной канал пользователя и далее может регулироваться пользователем для создания плотного прилегания между ушным каналом и участком, помещаемым в ушной канал, регулируемого изделия, вставляемого в ухо. Другими словами, участок, помещаемый в ушной канал, способен поддаваться регулированию, так чтобы по существу создать уплотнение между участком, помещаемым в ушной канал, и ушным каналом пользователя. В том случае, когда регулируемое изделие, вставляемое в ухо, представляет собой наушник, такая плотная пригонка, или уплотнение, обеспечивает, помимо прочего, повышенную шумоизоляцию от внешних шумов, отличных от тех, что производятся наушником, а также усиление звука применительно к звуку, производимому наушником. В том случае, когда регулируемое изделие, вставляемое в ухо, представляет собой ушную втулку, такая плотная пригонка, или уплотнение, обеспечивает, помимо прочего, повышенную шумоизоляцию от внешних шумов. Кроме того, возможность регулирования в ухе участка, помещаемого в ушной канал, приводит к созданию изделия, вставляемого в ухо, которое не требует различных по размеру участков, помещаемых в ушной канал, для различных пользователей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Признаки различных вариантов осуществления излагаются в подробностях в прилагаемой формуле изобретения. Различные варианты осуществления, однако, как в плане устройства, так и способов работы, могут быть поняты наилучшим образом на примерах со ссылкой на последующее описание в сочетании со следующими прилагаемыми чертежами.

На Фигуре 1А показан вид в перспективе проводного регулируемого наушника по одному неограничивающему варианту осуществления.

На Фигуре 1В показан вид в перспективе беспроводного регулируемого наушника по одному неограничивающему варианту осуществления.

На Фигурах 2А-2В представлены диаграммы, показывающие сжатые и расширенные формы различных участков, помещаемых в ушной канал, регулируемых наушников по различным вариантам осуществления.

На Фигурах 3А-3D показаны несколько видов сверху регулируемых наушников с использованием разнообразных элементов управления пользователя и исполнительных механизмов для создания регулируемого наушника по различным вариантам осуществления.

На Фигуре 4 показан вид сбоку в сечении одного неограничивающего варианта осуществления регулируемого наушника.

На Фигурах 5А-5G представлен ряд чертежей некоторых из различных форм участка, помещаемого в ушной канал, ставших возможными благодаря регулируемому наушнику, показанному на Фигуре 4.

На Фигуре 6 представлен покомпонентный вид регулируемого наушника, показанного на Фигуре 4.

На Фигуре 7 показан вид сбоку в сечении одного неограничивающего варианта осуществления регулируемого наушника.

На Фигурах 8А-8G представлен ряд чертежей некоторых из различных форм участка, помещаемого в ушной канал, ставших возможными благодаря регулируемому наушнику, показанному на Фигуре 7.

На Фигуре 9 представлен покомпонентный вид регулируемого наушника, показанного на Фигуре 7.

На Фигуре 10 показан вид сверху в сечении одного неограничивающего варианта осуществления регулируемого наушника.

На Фигурах 11А-11H представлен ряд чертежей некоторых из различных форм участка, помещаемого в ушной канал, ставших возможными благодаря регулируемому наушнику, показанному на Фигуре 10.

На Фигуре 12 представлен покомпонентный вид регулируемого наушника, показанного на Фигуре 10.

На Фигуре 13 показан вид сверху в сечении одного неограничивающего варианта осуществления регулируемого наушника.

На Фигурах 14А-14С представлен ряд чертежей некоторых из различных форм участка, помещаемого в ушной канал, ставших возможными благодаря регулируемому наушнику, показанному на Фигуре 13.

На Фигуре 15 представлен покомпонентный вид регулируемого наушника, показанного на Фигуре 13.

На Фигуре 16 показан вид в сечении одного неограничивающего варианта осуществления регулируемого наушника, введенного в ушной канал пользователя и расширенного в нем.

На Фигурах 17А-17В показаны виды в перспективе одного неограничивающего варианта осуществления валика ушного вкладыша и основного корпусного элемента регулируемого наушника.

На Фигуре 18А показан вид в перспективе наушника в сборе, включая шнур, намотанный вокруг аудиоустройства.

На Фигуре 18В показан вид в перспективе участка наушника в сборе, включая шнур, лишь частично намотанный вокруг аудиоустройства.

На Фигуре 19А представлен вид в перспективе регулируемого наушника из состава наушника в сборе, показанного на Фигурах 18А и 18В.

На Фигуре 19В представлен пружинный зажим из состава наушника в сборе, показанного на Фигурах 18А и 18В.

На Фигуре 19С представлен пружинный зажим, показанный на Фигуре 19В, используемый для удерживания на месте намотанного шнура наушника в сборе, показанного на Фигуре 18А.

На Фигуре 20 показан вид в перспективе одного неограничивающего варианта осуществления регулируемого наушника, имеющего поворотный диск.

На Фигуре 21А представлен покомпонентный вид регулируемого наушника, показанного на Фигуре 21А.

На Фигуре 21В представлен покомпонентный вид валика в ушном канале и части корпуса регулируемого наушника, показанного на Фигуре 21А.

На Фигуре 22 представлен вид спереди регулируемого наушника, показанного на Фигуре 21А.

На Фигуре 23 представлен вид сбоку регулируемого наушника, показанного на Фигуре 21А.

На Фигуре 24 представлен вид в перспективе в сечении, выполненном по линии 24-24 на Фигуре 22, регулируемого наушника, показанного на Фигуре 21А.

На Фигуре 25 представлен вид сверху в сечении, выполненном по линии 25-25 на Фигуре 22, регулируемого наушника, показанного на Фигуре 21А, где участок, помещаемый в ушной канал, показан в сжатой, первой форме.

...