呼吸器面罩語音增強設備和方法
【技術領域】
[0001] 本文描述了語音增強設備和包括語音增強設備的呼吸器面罩、以及增強呼吸器面 罩的佩戴者的語音傳輸?shù)姆椒ā?br>【背景技術】
[0002] 呼吸器面罩被用于多種環(huán)境，例如噴漆室、谷物貯藏庫、具有危險生物材料的實驗 室、包含某些化學煙霧的環(huán)境等。呼吸器面罩通常適于接收多個過濾器單元以及專門設計 用于要使用面罩的危險環(huán)境的其它附接件。因此，只是通過改變過濾器，同一面罩主體可用 于多種不同的危險環(huán)境。這種改變的過濾器的簡易性通過允許制造用于多種環(huán)境的單個面 罩而使得面罩非常節(jié)省成本。
[0003] 呼吸器面罩與佩戴者的面部限定清潔空氣包層。清潔空氣包層包括清潔空氣源并 且由面罩、面罩與佩戴者的面部的密封部分以及面罩的呼氣閥界定。
[0004] 呼吸器面罩有兩種一般設計：局部面具呼吸器面罩和完全面具呼吸器面罩。局部 面具呼吸器面罩通常包封佩戴者的口部和鼻部，并且與佩戴者的面部中與鼻部和口部鄰接 的部分形成密封。當使用局部面具呼吸器面罩時，眼睛是未受保護的。完全面具呼吸器面 罩是大得多的單元，并且除佩戴者的鼻部和口部之外還包封佩戴者的眼睛。
[0005] 另外，呼吸器面罩可區(qū)分為正壓裝置或負壓裝置。正壓裝置通常包括具有或不具 有過濾器的外部泵或加壓容器，該外部泵或加壓容器是清潔空氣源并且迫使空氣進入面罩 中。負壓呼吸器面罩通過佩戴者吸氣所產生的負壓起作用。吸氣在清潔空氣包層的內部產 生負壓并且將空氣吸取到呼吸器面罩中。一般來講，借助負壓通過一個或多個過濾器吸取 環(huán)境空氣。過濾器使空氣清潔并且空氣隨后被吸取到面罩的清潔空氣包層中以用于由佩戴 者吸氣。
[0006] 已經進行了嘗試以增強與呼吸器面罩有關的語音的可理解度，因為面罩蓋住了佩 戴者的口部。無源裝置是純機械的，并且有源裝置涉及通過電動放大實現(xiàn)的某種形式的增 強。最常見的無源通信裝置是音膜。雖然音膜是可用的，但它們所提供的增強的可理解度 的水平是有限的。
[0007] 有源語音傳輸裝置可提供更好的語音增強，但可能受操作這些單元所需的功率 限制。一些有源語音放大單元在美國專利4, 352, 353、4, 508, 936、4, 989, 596、4, 980, 926、 5, 138, 666、5, 224, 473、5, 224, 474、6, 382, 206 等中有所描述。

【發(fā)明內容】

[0008] 本文描述了語音增強設備和包括語音增強設備的呼吸器面罩、以及增強呼吸器面 罩的佩戴者的語音傳輸?shù)姆椒ā?br>[0009] 在一個或多個實施例中，本文所述的語音增強設備和方法檢測呼吸器面罩的清潔 空氣包層中的在第一頻率范圍內的聲能并且使用揚聲器在清潔空氣包層的外部傳送補償 聲能。在一個或多個實施例中，補償聲能表現(xiàn)出預定衰減振幅特征，使得在預定衰減頻率范 圍的至少90%內，補償聲能具有超過面罩主體的聲衰減特征不到6dB的振幅。在一個或多 個實施例中，可傳送具有在一個或多個衰減頻率范圍內一樣或不一樣的衰減振幅特征的補 償聲能。
[0010] 在一個或多個實施例中，一個或多個預定衰減頻率范圍可基于使用的語音增強設 備所具有的一般呼吸器面罩或特定類型的呼吸器面罩的衰減特性來選擇。呼吸器面罩的衰 減特性可描述為語音的頻率范圍中未通過面罩或通過而具有減小的振幅的一個或多個部 分。本文所述的語音增強設備和方法可通過在清潔空氣包層的外部在一個或多個衰減頻率 范圍內傳送補償聲能來補償由呼吸器面罩引起的衰減。在這樣做時，本文所述的語音增強 設備和方法可提高呼吸器面罩的佩戴者附近的人對語音的理解度。在一個或多個實施例 中，可傳送具有在一個或多個衰減頻率范圍內一樣或不一樣的衰減振幅特征的補償聲能。
[0011] 因為本文所述的語音增強設備和方法傳送整個語音頻率范圍的僅一部分內的和/ 或具有一個或多個所選擇的衰減振幅特征的聲能，所以相比于其他設備和方法，例如被設 計來傳送在更廣泛的頻率范圍內的或不具有衰減振幅特征的聲能的系統(tǒng)，使用本文所述的 設備和方法增強語音所需的功率可減少，該更廣泛的頻率范圍例如使用本文所述的設備和 方法在清潔空氣包層中檢測到的全部頻率范圍。在一個方面，如本文所述的呼吸器面罩的 一個或多個實施例可包括：面罩主體，該面罩主體被構造成在面罩與佩戴者的口部和鼻部 之間限定清潔空氣包層；以及語音增強設備。語音增強設備包括：麥克風，該麥克風被構造 用于附接到面罩主體，該麥克風進一步被構造成當附接到面罩主體時檢測清潔空氣包層內 的聲能；揚聲器，該揚聲器被構造成在清潔空氣包層的外部產生聲能；以及控制器，該控制 器可操作地連接到揚聲器和麥克風。
[0012] 在一個或多個實施例中，控制器可被構造成：從麥克風接收語音信號，其中該語音 信號指示由麥克風檢測到的在第一頻率范圍內的聲能；并且將輸出信號傳送到揚聲器，其 中輸出信號被構造成使得揚聲器發(fā)出補償聲能，其中補償聲能是以涵蓋第一頻率范圍的一 部分的一個或多個預定衰減頻率范圍發(fā)出的，并且其中在一個或多個預定衰減頻率范圍中 的每個預定衰減頻率范圍內，補償聲能包括預定衰減振幅特征。
[0013] 在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，在一個或多個預定衰減頻率范 圍中的至少一個預定衰減頻率范圍內，預定衰減振幅特征是一樣的。
[0014] 在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，在一個或多個預定衰減頻率范 圍中的至少一個預定衰減頻率范圍內，預定衰減振幅特征是不一樣的。
[0015] 在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，語音增強設備包括選擇器，該 選擇器可操作地連接到控制器并且被構造成從兩個或更多個不同的預定衰減頻率范圍選 擇一個或多個預定衰減頻率范圍。
[0016] 在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，語音增強設備包括選擇器，該 選擇器可操作地連接到控制器并且被構造成從兩個或更多個不同的預定衰減振幅特征選 擇一個或多個預定衰減振幅特征。
[0017] 在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，麥克風、揚聲器和控制器與可 操作地連接到控制器的功率源一起位于外殼中，并且其中外殼被構造用于附接到面罩主 體。在一個或多個實施例中，呼吸器面罩包括端口，并且其中語音增強設備的外殼包括被構 造用于選擇性地附接到端口的配件。
[0018] 在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，麥克風附接到被構造用于附接 到面罩主體的外殼；并且其中揚聲器和控制器位于輔助性外殼中。
[0019] 在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，一個或多個預定衰減頻率范圍 包括僅一個預定衰減頻率范圍。
[0020] 在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，一個或多個預定衰減頻率范圍 包括約10, 000HZ或更小的上限。
[0021] 在本文所述的呼吸器面罩的一個或多個實施例中，一個或多個預定衰減頻率范圍 包括約300Hz或更大的下限。
[0022] 在另一方面，被構造用于附接到如本文所述的呼吸器面罩的語音增強設備的一個 或多個實施例可包括：麥克風，該麥克風被構造成檢測呼吸器面罩的清潔空氣包層內的聲 能；揚聲器，該揚聲器被構造成在清潔空氣包層的外部產生聲能，麥克風被構造成在清潔空 氣包層內檢測聲能；以及控制器，該控制器可操作地連接到麥克風和揚聲器。在一個或多個 實施例中，控制器可被構造成：從麥克風接收語音信號，其中該語音信號指示由麥克風檢測 到的在第一頻率范圍內的聲能；并且將輸出信號傳送到揚聲器，其中輸出信號被構造成使 得揚聲器發(fā)出補償聲能，其中補償聲能是以涵蓋第一頻率范圍的一部分的一個或多個預定 衰減頻率范圍發(fā)出的，并且其中在一個或多個預定衰減頻率范圍中的每個預定衰減頻率范 圍內，補償聲能包括預定衰減振幅特征。
[0023] 在本文所述的語音增強設備的一個或多個實施例中，在一個或多個預定衰減頻率 范圍中的至少一個預定衰減頻率范圍內，預定衰減振幅特征是一樣的。
[0024] 在本文所述的語音增強設備的一個或多個實施例中，在一個或多個預定衰減頻率 范圍中的至少一個預定衰減頻率范圍內，預定衰減振幅特征是不一樣的。
[0025] 在本文所述的語音增強設備的一個或多個實施例中，語音增強設備包括選擇器， 該選擇器可操作地連接到控制器并且被構造成從兩個或更多個不同預定衰減頻率范圍選 擇一個或多個預定衰減頻率范圍。
[0026] 在本文所述的語音增強設備的一個或多個實施例中，語音增強設備包括選擇器， 該選擇器可操作地連接到控制器并且被構造成從兩個或更多個不同預定衰減振幅特征選 擇一個或多個預定衰減振幅特征。