用于头盔的主动降噪系统

技术领域

本申请涉及带有主动降噪系统的头盔，该头盔用在可能存在明显风噪声、或发动机/排气噪声、或其他不期望的噪声的情况下。这种头盔可以由例如，摩托车骑手、自行车骑手、从事诸如跳伞、高山滑雪、跳台滑雪、其他赛车运动等极限或动态运动的人使用。本申请还涉及在头盔使用中的主动降噪系统(Active Noise Cancellation，ANC)。

背景技术

原则上可以通过提供具有良好被动隔声性能的头盔来减少风噪声对头盔使用者的影响。然而，这增加了头盔的重量和尺寸，并且通常实际上不可能添加足够的隔声材料来实现令人满意的风噪声衰减。此外，提供被动隔声材料具有潜在的缺点，即中高频(通常高于1kHz-2kHz，取决于声音环境和使用者场景)的有用声音信息将相对于使用者衰减。例如，摩托车骑手将无法或不容易听到附近道路车辆或道路使用者的噪音，这可能是危险的。通常，风噪声和重要的交通声音彼此处于不同的频带。因此，优选地在包含诸如风噪声的不期望的声音的频带中优先衰减声音，同时在包含可能有用的或重要的声音信息的频带中提供很少的衰减或不提供衰减，因为(通过降低风噪声或其他不期望的噪声的水平)这会为使用者带来改善的环境，同时仍然允许使用者听到潜在有用的或重要的声音信息。

在一个频带中实现优先声音衰减的一种方法是主动噪声控制。主动噪声控制的基本物理方法是已知的。在这些方法中，通过使用降噪扬声器来衰减声音，该降噪扬声器发出具有与原始声音相同振幅但相位相反(也称为“逆相位”、“抗噪声”或“反声”)的声波。原始声波与来自降噪扬声器的声波彼此相消干涉，以有效地相互抵消。文献EP1538601中描述了具有主动降噪的头盔的示例。

原则上，至少在一定的空间区域中，使用主动噪声控制可以实现期望频带中原始声波的完全衰减。然而，完全衰减要求降噪扬声器在所期望频段产生与原始声波振幅完全相同的声波，并且该声波与原始声波完全反相，这在实践中可能难以实现，特别是在噪声环境随时间变化的情况下，如在由移动的人的头盔产生的风噪声的典型情况下，或者在(一个或多个)声源可能随时间关于信号特性和/的位置发生变化的情况下。在共同未决的第1815899.8号英国专利申请中描述了主动降噪系统的一个示例，其整体通过引用并入本文。

基于内置主动降噪系统制造的头盔是现有的。然而，希望的是，在头盔的制造过程中，使ANC系统更容易集成到头盔中，以简化制造过程并降低成本。此外，在现有型号的头盔目前没有基于ANC系统制造的情况下，如果可以将ANC系统安装到此类型号中而不需要更改头盔的设计，这将是合乎需要的。此外，一些使用者更愿意将主动降噪系统装配到他们现有的头盔上，而不是必须购买新头盔，如果不需要对头盔进行任何结构改变就可以做到这一点，这将是更加可取的。

典型的摩托车头盔具有可压碎层，该可压碎层由设计用于在冲击时被压碎的材料(例如发泡聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene Foam，EPS))制成。这提供在诸如塑料、玻璃纤维或复合材料等材料的外壳中，该外壳为EPS层提供支撑并提供对头盔被穿透的防护。通常，在EPS层的内表面上提供有衬垫的织物内衬，以确保使用者的舒适度。现在许多头盔在头盔的每一侧上的EPS层中的在佩戴头盔时靠近使用者的耳朵的位置都设置有凹部，以允许安装扬声器，以提供允许使用者与其他使用者通信和/或允许使用者收听使用者附近的无线电台的音乐或交通信息广播的系统。如果此凹部能够用于容纳主动降噪系统的部件，那将会是很方便的，因为这样可以更容易地重新装配带有ANC系统的头盔。然而，将来自ANC系统的扬声器的声音信号声耦合至ANC系统的静音区的要求远高于耦合来自通信系统的扬声器的声音信号的要求。此外，为了获得良好的降噪，重要的是防止从ANC系统的扬声器到ANC系统的(一个或多个)参考麦克风的不期望的反馈，或者至少将从ANC系统的扬声器到ANC系统的(一个或多个)参考麦克风的不期望的反馈保持在低水平。

发明内容

本发明的第一方面提供了用于头盔的主动降噪(ANC)系统，用于优先衰减在头盔的第一侧处限定的空间区域中的第一频率范围内的声压，该ANC系统包括：安装板，该安装板的第一面配置为在使用中抵靠该头盔的内表面布置，以与头盔形成腔室；扬声器，其设置在该安装板的该第一面上，使得当该安装板安装在该头盔上时，该扬声器位于该腔室内，该板包括用于允许声音从扬声器传输至空间区域的孔；至少一个参考麦克风，其安装在该板的第二面上，用于测量声压级；以及ANC控制系统，其用于基于来自(一个或多个)参考麦克风的输出信号确定用于驱动扬声器以产生声音信号的驱动信号，该声音信号在限定的空间区域中和在第一频率范围内至少部分地衰减来自至少一个噪声源的声音信号。该板用作ANC系统部件的安装板，因此简化了将ANC系统安装到头盔的过程(无论ANC系统是在制造头盔时安装还是在制造头盔之后安装)。此外，该板用于限定容纳ANC系统的扬声器的腔室，并且提供从ANC系统的扬声器到ANC系统的静音区的声音信号的良好的声耦合，并最小化从ANC系统的扬声器到ANC系统的(一个或多个)参考麦克风的不期望的反馈。根据使用的扬声器的类型，允许声音从扬声器传输到空间区域的孔(例如，图4(a)或5(a)中的孔13)可能是腔室中唯一的孔，或者除了孔13之外还可以存在其他的孔。例如，可以存在其他的孔，这些其他的孔从腔室穿过头盔，并且在腔室背面(其中腔室的“背面”是离该板最远的一侧)和头盔外部之间提供连通。

本发明的第二方面提供了头盔，该头盔包括主动降噪(ANC)系统，该主动降噪系统用于优先衰减在头盔的第一侧处限定的空间区域中的第一频率范围内的声压，该主动降噪(ANC)系统包括：扬声器，其布置在该头盔的内表面中的凹部内；安装板，该安装板的第一侧抵靠该头盔的内表面布置，该板设置在凹部的上方，使得该板和内层形成包含扬声器的腔室，该板具有允许声音从扬声器传输至限定的空间区域的孔；至少一个参考麦克风，其安装在该板的第二面上，用于测量头盔的第一侧上与限定的空间区域隔开的相应位置处的声压级；和ANC控制系统，其用于基于来自(一个或多个)参考麦克风的输出信号确定用于驱动扬声器以产生声音信号的驱动信号，该声音信号在限定的空间区域中和在第一频率范围内至少部分地衰减来自至少一个噪声源的声音信号。

该头盔或该系统可包括隔声罩，该隔声罩从板的第一面延伸，用于接收扬声器。

该ANC控制系统可以配置为进一步基于来自第二麦克风的输出信号来确定驱动信号，该第二麦克风用于测量指示该空间区域处的声压级的信号。如下文参考图2所描述的，ANC系统可以是“静态系统”，在该“静态系统”中，ANC系统的参数相对于时间是恒定的，但在这方面，ANC系统可以是“自适应的”，因为基于由第二麦克风对预期的静音区的实际声压的测量，确定ANC系统的参数的过程以固定或可变间隔重复。

第二麦克风可以安装在该板上。这又有利于ANC系统的安装，因为第二麦克风可以与其他部件一起预安装在该板上。第二麦克风可以安装在该板的第二表面上。

该板的第一面的轮廓成形为可以与头盔的内表面大致互补。

该板的第二面的轮廓成形为可以与人的面部大致互补。

头盔或系统可以包括围绕孔的隔声罩，该隔声罩允许传输来自扬声器的声音，并且从该板的第二面延伸。这进一步改善了从ANC系统的扬声器到ANC系统的静音区的声音信号的声学耦合。

ANC控制系统可以安装在板上。这又有利于ANC系统在头盔中的安装，因为该ANC控制系统可以与其他部件一起预安装在该板上。

该ANC控制系统可以与扬声器布置在共同的封装中。

该板可以设置在头盔的内层和内衬层之间。

该板可包括至少一个第二孔，并且内衬层可通过穿过该第二孔的紧固件固定至内层。这避免了对于提供一个或多个专门用于将该板紧固至头盔的紧固件的需求，因此避免了对头盔进行修改的需求，并且简化了该板。

另一方面提供了安装板，该安装板用于将主动降噪(ANC)系统的部件安装在头盔上，该ANC系统用于优先衰减在头盔的第一侧处限定的空间区域中的第一频率范围内的声压。安装板的第一面配置为在使用中抵靠头盔的内表面布置，以与头盔形成用于接收ANC系统的扬声器的隔声腔室。该板包括允许声音从该扬声器传输到该空间区域的孔。该板具有安装装置，该安装装置用于将至少一个参考麦克风安装在该板的第二面上，以测量声压级。如上所述，该板用作ANC系统部件的安装板，因此简化了将ANC系统安装到头盔的过程(无论ANC系统是在制造头盔时安装还是在制造头盔之后安装)。此外，该板用于限定用于ANC系统的扬声器的隔声腔室，并且提供从ANC系统的扬声器到ANC系统的静音区的声音信号的良好的声耦合，并最小化从ANC系统的扬声器到ANC系统的(一个或多个)参考麦克风的不期望的反馈。

本发明的另一方面提供了ANC控制系统，该ANC控制系统与ANC系统的扬声器布置在同的封装中。

附图说明

现在将参考附图描述本发明的优选实施例，其中：

图1是自适应多通道前馈ANC(主动噪声控制)系统的系统布局概览。

图2是多通道前馈系统ANC系统的电路框图，示出了主要路径和次要路径。

图3是头盔的侧视图，示出了根据ANC头盔的一个实施例的参考麦克风的布置。

图4(a)是在本发明的ANC系统中使用的组合支撑和隔声板的示意性透视图。

图4(b)是从图4(a)的板的下方观察的示意性透视图。

图4(c)是图4(a)的板的侧视图。

图5(a)和5(b)是在本发明的ANC系统中使用的另一种组合支撑和隔声板的示意性透视图和侧视图。

图6是在本发明的ANC系统中使用的另一个组合支撑和隔声板的示意性侧视图。

具体实施方式

图1示出了前馈ANC系统的总体示意性布局。该系统具有以下主要部件：

扬声器7；

误差麦克风3，其用于测量使用者的耳朵所在的指定“静音区”2处的声压级；

一个或多个参考麦克风4、5，其用于测量远离该静音区的各个位置的瞬时声压级，以提供关于向期望的静音区传播的声波的信息；

控制单元6，其用于产生用于扬声器的驱动信号；

电源(通常是电池，未在图1中示出)。

更详细地，太阳符号1A、1B、1C指示期望被衰减的不期望的噪声(例如，风噪声)的源的位置的示例。目标是最小化停止符号2指示的空间区域(或“静音区”)的声压级，当使用者佩戴头盔时，使用者的耳朵将位于该空间区域。图1示出了在头盔的一侧产生一个静音区的布局，需要第二ANC系统在头盔的另一侧为使用者的另一只耳朵提供第二静音区。两个ANC系统可以彼此完全独立，或者两个ANC系统可以共用一个或多个部件(例如，控制单元)。

图1系统的整体功能性如下：

1、误差麦克风3测量静音区的位置处的瞬时声压级，并且提供指示静音区的位置处测量的声压级的输出信号。

2、参考麦克风4、5各自测量远离静音区的各位置处的瞬时声压级，并且提供指示在参考麦克风的位置处测量的声压级的输出信号(称为“参考”信号)。这些信号旨在提供关于向期望的静音区传播的声波的信息，该声波将在未来的某个时间在静音区产生声压，该未来的某个时间由从参考麦克风到静音区的距离、声音信号的传播速度、以及参考麦克风位置和静音区之间的传递函数的其他属性决定。(然而，应该注意的是，这些参考麦克风可能会测量它们所在位置的所有声波，无论它们是否正向期望的静音区传播，因此实际传播到静音区的声波与从来自参考麦克风的输出获得的关于向期望的静音区传播的声波的信息之间可能存在差异。这些参考麦克风的方向性的程度以及它们的取向可能会影响代表实际传播到静音区的声波的来自参考麦克风的输出的准确程度)。多个参考麦克风的使用提供了多通道前馈系统，这与仅使用一个参考麦克风的单通道前馈系统是不同的。

3、控制单元6通过使用至少根据来自参考麦克风的信号的信息来确定信号滤波器。这些滤波器应用于来自参考麦克风的信号，以产生用于扬声器7的驱动信号。然后驱动信号被发送到扬声器7。如果一个或多个噪声源与静音区之间的主要路径发生变化，或与一个或多个控制单元滤波器所估计的不同，则一个或多个相应的控制滤波器也可能发生变化，这表明了自适应系统。

4、在静音区2处，来自扬声器7的声音输出与来自不期望的声音的源1的噪声干涉，从而(如果来自扬声器的输出已被正确确定)降低了声压级。

一般地，控制单元使用一些最小化标准来确定滤波器，例如，将静音区处的预期噪声的参数减小到最小值或将静音区处的预期噪声的参数减小到阈值以下。例如，已知的ANC系统使用“最小均方”算法，该算法旨在最小化声音的均方值。在一些情况下，控制单元确定滤波器，以优先衰减一个频率范围内的声音(对应于不期望的声音)，而不衰减或较小程度地衰减另一频带内的声音(对应于有用的声音)。概括地说，关于预期在未来某一时间到达静音区的声音信号的信息可从参考麦克风的输出中获知。该信息可用于计算产生驱动信号的滤波器，该驱动信号使得扬声器发出的声音信号干涉来自噪声源的到达声音信号，从而衰减来自一个或多个噪声源的到达声音信号(如果来自扬声器的输出已被正确确定)。

图2是对应于图1的ANC系统的示意性框图。如图所示，声音可以通过两组路径到达误差麦克风3(误差麦克风3的位置靠近期望的静音区，因此假设测量的是期望的静音区的声压)，并且这两组路径被称为“主要路径”和“次要路径”。

“主要路径”是从图1的声源1A、1B、1C(每个声源一个传递函数)到静音区的一组声学路径(传递函数)。如上所述，源可以是头盔的产生声音的实际部分，也可以是“虚拟”源，即头盔的佩戴者感知的声音发出的点或区域，即使该声音是由头盔外部的声源产生的。还如上所述，虽然关于预期从源1A、1B、1C在特定时间到达静音区的声音的信息是从在较早时间从参考麦克风输出的参考信号中获知的，但是有不保证该信息是正确的。这在图2中通过将“未知噪声”添加到主要路径的每个通道中来表示。(“通道”是对来自声源1A、1B、1C中的一个声源的在特定时间到达静区的声音的贡献，如从在较早时间从与该声源相关联的参考麦克风输出的参考信号确定的；图2示出了对应于三个参考麦克风的3个通道，因此3个通道对应于图1中所示的系统，但是该系统具有三个参考麦克风，而不是图1中所示的两个)。这种“未知噪声”可以被视为预测误差，因为它代表了预测的沿着特定通道在给定时间到达静音区的声音与沿着该通道在该时间实际到达的声音之间的差异。一般地，一个通道中的“未知噪声”可能与另一通道中的未知噪声不同。

“次要路径”是穿过参考麦克风，穿过控制单元6，穿过扬声器7，并且到达静音区和误差麦克风3的一组信号路径。源和参考麦克风的数量不必相等，因为一个麦克风可以放置成其输出来自多于一个源的信号(如图1所示)。如上所述，控制单元6基于较早时间的参考麦克风的输出来确定在特定时间的扬声器的驱动信号。在数学上，控制单元可以被认为是通过将相应的滤波器应用于来自每个参考麦克风的信号来确定扬声器的驱动信号。在该实施例中，控制单元和扬声器形成“前馈”系统，在该“前馈”系统中，由扬声器产生的声音信号是基于来自参考麦克风的输出信号。

静音区的总声音是经由主要路径到达的声音(这是从已知源以声学方式传输的声音)、经由次要路径(通过参考麦克风、控制单元和扬声器7)到达的声音以及可能的“未知噪音”的总和。

在静音区处的实际声压由位于/靠近静音区的麦克风3测量。

控制单元可以以任何方便的方式来实施。作为一个示例，控制单元可以使用微处理器或其他可编程逻辑电路来实施，并且作为另一个示例，控制单元可以实施为模拟电路。

图2的ANC系统是“静态系统”，在该“静态系统”中，滤波器随时间的推移保持不变。这由不存在从误差信号返回到控制器的信号路径(如图1中的误差麦克风所提供的)来表示。出于与降噪系统稳定性相关的原因，或者如果一个或多个主要路径没有改变和/或已经实现令人满意的衰减，则可以使用静态系统。如果布局包含误差麦克风，则ANC系统也可以设计为是静态的。其他ANC系统是“自适应的”，如下所述，在自适应系统中，确定滤波器的过程基于(通过误差麦克风3)在静音区处的实际声压的测量以固定或可变间隔重复，如图2中虚线所示。

在图1或图2的系统中，参考麦克风或每个参考麦克风在给定时间对声源1和静音区2之间的点处的声压进行采样。这允许访问与预期的在未来时间到达静音区的噪声(强烈希望地)相关的信号。如果声压采样的时间与预计的样本声波到达静音区的时间之间的时间差大于信号通过ANC系统的时间(从麦克风，通过控制单元6，到达扬声器7，并且在静音区提供声音)，因果关系使得系统能够产生“抗噪声”，该“抗噪声”对静音区的声音进行破坏性地干涉，从而导致来自噪声源1的噪声的衰减以及静音区处的声压级的降低。静音区处的参考信号和噪声之间的互相关函数的宽度可以在一定程度上补偿时间差的不足。在可能的情况下，将参考麦克风4、5放置在欲被监视的声源附近可能是优选地，因为这增加了来自参考麦克风的信号的时间差。

在图1所示的三个噪声源的情况下，理想的驱动信号d可以表达为：

d(t)＝-F

在等式1中，n

图3示出了在头盔左侧(即佩戴者的左耳)的参考麦克风4、5和误差麦克风3的可能位置的示例。头盔可以设置有第二ANC系统，该第二ANC系统用于在头盔右侧为佩戴者的右耳产生静音区。通常右侧ANC的参考麦克风和误差麦克风将布置在与左侧ANC的参考麦克风和误差麦克风相对应的位置，但原则上右侧ANC系统和左侧ANC系统可以彼此不同。左侧ANC系统和右侧ANC系统可以共享公共控制单元和电源，或者它们可以各自具有单独的控制单元和/或共同的电源。

如等式(1)所示，控制单元基于在较早时间来自(一个或多个)参考麦克风的输出产生用于扬声器的特定时间的驱动信号，这样的意图是驱动信号将导致扬声器抵消到达预定静音区的声音。控制单元尤其基于相对于静音区的该/每个参考麦克风的预期位置生成驱动信号，这确定了由参考麦克风在特定时间测量的声音信号传播到静音区所花费的时间。因此，重要的是，当ANC系统的部件安装在头盔中时，它们相对于彼此以及相对于静音区/使用者的耳朵的位置安装在合适的位置，不这样做的话，会弱化所实现的降噪。同样，在头盔的制造过程中将ANC系统内置到头盔中时，确保这一点是相对简单的，但是在将ANC系统改装到现有头盔时会更难以实现这一点。

图4(a)至图4(c)示出了本发明的组合支撑和隔声板10。图4(a)是板的示意性透视图，图4(b)是从下方观察的板的示意性透视图，图4(c)是板的侧视图和端视图。板10可用于将ANC系统改装到现有头盔，并利用头盔的EPS层中现有的扬声器凹部，从而避免对头盔进行任何结构修改的需求，由此没有损害头盔的结构完整性。此外，板10提供有用于(一个或多个)参考麦克风和可选地用于ANC系统的其他部件的安装点或定位点，从而确保了相对于静音区的部件的合适位置。当(一个或多个)参考麦克风被安装至板10上的它们各自的安装装置时，并且当扬声器被安装到板上时，参考麦克风和扬声器将位于它们对于静音区的正确位置。

在使用中，板10安装至头盔上，使得在图4(a)中不可见的面面向头盔的EPS层，而在图4(a)中可见的面面向使用者的头部。图4(a)中不可见的面被称为“下”面(指的是图4(a)中板的取向)或“内”面(指的是在安装在头盔上时板的取向)，图4(a)中可见的面被称为“上”面(指的是图4(a)中板的取向)或“外”面(指的是安装在头盔上时板的取向)。

在图4(a)至图4(c)的实施例中，板具有用于误差麦克风的定位/安装点11和用于(一个或多个)参考麦克风的一个或多个定位/安装点12(图4(a)中示出了两个这样的定位/安装点，但本发明不限于两个定位/安装点12)。麦克风可以以任何合适的方式附接到它的相应的定位/安装点，例如它可以使用合适的紧固件机械地安装和/或它可以使用粘合剂等安装。

图4(a)至图4(c)的板10还设置有声孔13，以允许声音从ANC系统的扬声器传输到静音区。优选地，如图4(b)所示，该板设置有壳体15，该壳体15从它的内表面延伸以容纳扬声器。一般地，壳体15与声孔13相对地延伸，以允许声音从扬声器到静音区的良好传输，如图4(b)所示。壳体15的外部尺寸略小于头盔的EPS层中凹部的尺寸，并且壳体的内部尺寸设置为足够大，以容纳期望的扬声器。图4(b)示出了具有圆形的内部横截面和外部横截面的壳体，但是原则上本发明不限于此。

在一个实施例中，当将ANC系统装配至具有用于接收扬声器的位于EPS层中的凹部的头盔时，ANC系统的扬声器安装在壳体15(如果存在的话)中的板10上，使得声孔13与扬声器对齐。然后板安装在头盔上，使得扬声器布置在EPS层中的凹部内。由此扬声器布置在由头盔(特别是头盔的可压碎的EPS层)和板10形成的半封闭的腔室中。板10例如，如下所述地固定至头盔，由此将扬声器保持在凹部中的适当位置。这减少了所需的组装步骤的数量，从而简化了安装过程。

如所指出的，除了孔13之外，还可以存在一个或多个通孔，这些通孔从凹部穿过EPS层和头盔的外壳，到达头盔的外部。可选地，对于某些类型的扬声器，这些通孔不是必需的，并且声孔13可以是腔室中唯一的孔。

以类似的方式将ANC系统改装到现有头盔，不同之处在于，首先任何现有的扬声器被解除连接并且从EPS层中的扬声器凹部中移除，如有必要，如以下更详细地描述的那样更换头盔的控制器板。

如图4(c)所示，为了帮助形成良好的隔声腔室，优选地板10的形状设置为(例如，轮廓成形为)使得内表面与头盔的内部形状互补。优选地，为了舒适，外表面的轮廓也成形为遵循使用者头部的预期形状。此外，除了孔13之外，优选地，在形成隔声腔室的一部分的板的任何部分中不设置其他孔。这消除或减少了从ANC系统的扬声器到ANC系统的(一个或多个)参考麦克风的不期望的反馈

如上所述，头盔通常设有有衬垫的织物内衬，这通常通过一个或多个夹子或其他可释放的紧固件固定至头盔的EPS层，由此内衬可以被移除以进行清洗/修理或更换。例如，可以使用按扣紧固件将内衬固定至EPS层，其中按扣紧固件的一部分附接至内衬，而另一部分附接至EPS层。在图4(a)至图4(c)的实施例中，板10设置有紧固孔14，该紧固孔14允许使用用于将织物内衬安装至头盔的夹子/紧固件将板固定至头盔。在按扣紧固件的情况下，例如，板通过孔14定位在EPS层上的按扣紧固件的一部分的上方，并且附接至内衬的按扣紧固件的部分紧固至EPS层上的按扣紧固件的部分，以将内衬固定至EPS层，由此将板固定至EPS层。在图4(a)中仅示出了一个紧固孔14，但是可以设置多于一个的紧固孔。如果(一个或多个)紧固孔设置为远离形成隔声腔室的板的(一个或多个)区域，则它们对由ANC系统实现的降噪几乎没有影响。然而，本发明不限于将板固定就位的这种特定方法，并且板可以以任何合适的方式安装在头盔上。

期望的是，板的内表面的轮廓成形为与头盔的内部形状互补，以将声孔与用于扬声器的EPS层中的凹部对齐，并且期望的是，任意的(一个或多个)安装孔与用于有衬垫的织物内衬的紧固件相一致，这意味着通常安装板对于特定型号的头盔或来自相同制造商的一组相关型号的头盔是专用的。

板10可由任何合适的材料制成，例如，诸如聚丙烯、硅树脂或其他合适的材料的塑料材料。板的厚度通常在1mm到2mm之间。该板的高度和宽度通常约为10cm，但可以选择这些尺寸以适配特定型号的头盔。如图4(a)和图4(b)所示，板不需要具有规则形状，例如矩形，可以再次选择形状，以适于特定型号的头盔。板可以通过任何合适的技术形成，例如热模制或3D打印。

为了提供有效的降噪，期望的是，在板10和使用者的耳朵之间存在隔声的或部分隔声的腔室。这可以通过以环形或“甜甜圈”形状布置的缓冲材料16提供，使得缓冲材料16围绕声孔13，并且当使用者佩戴头盔时，缓冲材料16接触使用者的耳朵周围，以提供从孔径13到使用者的耳朵的隔声或部分隔声的腔室。缓冲材料16形成罩状件，该罩状件围绕孔13以允许来自扬声器的声音的传输，并且朝向使用者的耳朵延伸。这在图5(a)和图5(b)中示出。(实际上，至少在批量生产的头盔中，很难使腔室完全隔声，因为必须适应各种使用者的头部尺寸、使用者可能戴眼镜的可能性等。然而，在不过度恶化使用者感知的声级的情况下，一定程度的声音泄漏到腔室中是可以容忍的。)

在修改的实施例中，板10可以在它的前表面上设置有立柱17，缓冲材料16可以安装到立柱17，如图6所示。立柱具有：从板10的上表面突出的部分17a；和大致垂直于突出部分17a延伸的部分17b，以提供可安装缓冲材料的表面。立柱17和缓冲材料16形成隔声罩，该隔声罩围绕孔13以允许来自扬声器的声音的传输，并且从板的第二面朝向使用者的耳朵延伸。这进一步改善了从ANC系统的扬声器到ANC系统的静音区的声音信号的声学耦合。优选地，立柱17由软质/柔性塑料材料制成，因此在涉及使用者的事故的情况下它会变形而不会对使用者造成危害。

如上所述，图1的ANC系统设置有用于感测静音区中的声级的误差麦克风。理想情况下，误差麦克风设置在ANC系统的耳杯中，在这里，误差麦克风靠近使用者的耳朵。然而，根据板10和误差麦克风的期望位置之间的距离，基于安装在板10上的误差麦克风可能难以实现这一点，在这种情况下误差麦克风必须单独安装在耳杯内。然而，在本发明的另一方面中，板10可以设置有用于误差麦克风的定位/安装点11，由此误差麦克风能够可靠且牢固地安装。这也有助于在头盔制造之后将ANC系统改装到头盔上。在这方面，误差麦克风没有安装在静音区中/处的误差麦克风的期望位置，但是相对于静音区的误差麦克风的位置将是已知的，因为误差麦克风安装在板10上的已知位置，而板10又安装在头盔上的已知位置。可以通过将传递函数应用于由误差麦克风在它的实际位置处获取的信号来估计如果误差麦克风被恰当地定位在静音区中该误差麦克风所获取的信号。为此可以使用任何合适的技术，例如，如在文献“‘Robust virtual acoustic sensing’，Halim等人，Proceedings ofACOUSTICS 2005”中所描述的，该文献的内容通过引用并入本文，该文献可通过以下链接获得：

https://www.researchgate.net/publication/235898249

用于不在静音区中的误差麦克风的期望位置的误差麦克风的补偿过程也可以认为是用调整的滤波器F’

实际上，在一个实施方式中，ANC系统可以仅包括一个麦克风，该麦克风既用作参考麦克风又用作误差麦克风。如上所述，来自该麦克风的信号用于提供关于向期望的静音区传播的声波的信息，并且还用于估计如果误差麦克风正确地位于静音区中由该误差麦克风获得的信号(通过应用如上所述的传递函数)。

因此，可以理解，不仅安装板的物理配置可能对于特定型号的头盔或来自相同制造商的相关型号的头盔的组来说是专用的，而且一般地，ANC系统的参数也对于特定头盔的型号的或相关型号的头盔的组来说是专用，因为ANC系统需要应用的滤波器取决于ANC系统的部件的物理布置(即(一个或多个)参考麦克风、扬声器、静音区和误差麦克风(如果提供)的相对位置和间隔)。

在本发明的另一方面中，ANC系统的扬声器和ANC系统的控制电子装置被设置在单个封装中，该封装的尺寸和形状设置为适于放入用于设置在正在改装为具有ANC系统的头盔的EPS层中的扬声器的凹部中(以及在设置有扬声器壳体15的情况下，适于放入扬声器壳体15中)。已经发现的是，可以在具有大约40mm的直径和大约12mm的高度的封装中提供合适的扬声器和ANC控制单元。控制电子装置可以以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。

除了ANC控制电子装置之外，一般地，头盔还设置有用于控制ANC系统的整体操作的控制系统。为方便起见，控制系统的部件优选地安装在这里称为“控制器板”的部件上。这也可以用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现。控制器板与例如是电池的电源(该电源可以安装在控制器板上或可以设置在其他位置)通信，并向ANC系统供电，以操作ANC控制电子装置并驱动扬声器。优选地，控制器板还可以向组合的扬声器/ANC控制电子装置封装提供输出，该输出控制扬声器以在非ANC使用(例如，通信或音乐流)中与ANC系统的操作一起操作或代替ANC系统的操作。附加地或可选地，控制器板优选地还可以从组合的扬声器/ANC控制电子装置封装接收信号，该信号提供关于ANC系统的状态和/或ANC系统的性能统计的信息。附加地或可选地，控制器板优选地还具有充电输入，用于在电源是可充电电池的情况下连接到电源以允许对电池充电。如所指出的，头盔通常装配有用于使用者的左耳的ANC系统和用于使用者的右耳的ANC系统——左ANC系统和右ANC系统可能具有单独的控制器板，或者可能存在用于左耳ANC系统和右耳ANC系统二者的单一的控制器板。

(一个或多个)控制器板和(一个或多个)电池可以安装在头盔上的任何合适位置。

特别优选地，组合的扬声器/ANC控制电子装置封装设置有适当的电连接，以允许该封装直接连接至头盔中现有的电连接器。在头盔已配备与ANC系统兼容的控制器板的情况下，可以通过拔下任何现有的扬声器，并且将ANC扬声器/ANC控制电子装置封装插入现有连接器，并且将ANC扬声器/ANC控制电子装置封装安装至板10，使得头盔设置有ANC系统。然后，隔板/部件支撑板10如上所述地安装在头盔上，并且例如使用用于头盔的有衬垫的织物内衬的(一个或多个)紧固件如上所述地紧固到头盔。然后，误差麦克风和(一个或多个)参考麦克风安装在板10上的定位/安装点11、12上，以完成ANC系统的安装。这些可以预先连接(例如，硬连线)至ANC扬声器/ANC控制封装。

在头盔尚未设置与ANC系统兼容的控制器板的情况下，除上述步骤外，还需要(在移除现有控制器板(如果设置有的话)后)安装合适的控制器板。

通常地，组合的扬声器/ANC控制电路封装需要用于以下的连接：

电源(通常为3-5V)；

ANC启用/禁用输入，以允许使用者开启/关闭ANC系统；

至少一个其他输入/输出(数字或模拟)，例如以允许以下中的一项或多项：

向扬声器提供非ANC驱动信号(例如用于蓝牙、移动电话或其他通信、音乐/音频等)；

ANC系统的校准；

改变ANC滤波器设置(例如，通过在滤波器中实施频率加权曲线来改变滤波器将衰减的频率的焦点)；

递送系统更新；

提供显示ANC系统状态的输出；

提供显示ANC系统性能统计数据的输出。