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入耳式听力防护耳塞结构设计

项目分类:传感器 发布时间:2022-03-03 ID:566446
  • 入耳式听力防护耳塞结构设计
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  这款入耳式听力防护装置的结构设计,核心围绕耳道贴合密封与佩戴舒适度的平衡展开,区别于普通消费级入耳耳机,其功能核心是阻隔过量声压传入内耳,同时兼顾长时间佩戴的异物感控制。从实际应用场景来看,这类装置可覆盖高噪声作业环境的个人防护、射击运动的爆震声防护、长途通勤的环境噪声隔绝等多个场景,不同场景下对声衰减量、佩戴稳固性的要求存在差异,设计阶段需要针对不同使用工况做结构适配。

  从结构设计思路来看,耳塞部分采用三层阶梯式伞状密封结构,每层密封翼的直径从耳塞端头向尾端逐级递增,这种结构的优势在于能够适配不同耳道内径的用户,当耳塞置入耳道时,最前端的小直径密封翼先进入耳道狭窄段,后续两层密封翼依次贴合耳道内壁的不同深度位置,形成多道声密封屏障,避免单道密封因耳道轮廓不规整出现的声泄漏问题。密封翼的边缘做了薄化处理,厚度从根部到边缘逐渐减薄,既可以保证密封翼能随耳道内壁的曲面自适应变形,提升贴合度,又能降低硬质结构对耳道皮肤的压迫感,减少长时间佩戴产生的胀痛感。

  耳塞主体与线材的连接位置做了应力分散结构,线材从耳塞尾端的中心位置引出,连接根部做了圆弧过渡的补强结构,避免日常使用中线材反复弯折导致的连接部位断裂问题。线材采用常规的圆截面柔性线材设计,走线长度预留了足够的活动余量,两个耳塞之间的线材长度适配头部佩戴时的自然走线,不会因长度过短拉扯耳塞导致密封失效,也不会因长度过长出现线材缠绕的问题。耳塞尾端的端面做了微凹的声学阻尼结构设计,并非完全封闭的实心结构,该位置可以根据不同的防护等级需求,选配不同声阻抗的阻尼网,实现不同频段的声衰减量调节,比如针对工业高频噪声场景,可配置高频衰减量更高的阻尼件,针对需要保留语言沟通的场景,可配置低通阻尼结构,在阻隔高频有害噪声的同时保留中低频的语音频段,避免佩戴后完全无法感知环境声音带来的安全隐患。

  从外形尺寸与安装边界来看,单只耳塞的整体置入段长度控制在12mm以内,最大密封翼直径控制在13mm,这个尺寸范围适配绝大多数成年人的耳道解剖尺寸,避免置入过深触碰鼓膜造成不适,也不会因直径过大导致耳道过度扩张。三层密封翼的每层间距设置为2.5mm,该间距匹配耳道软骨段的自然弯曲弧度,置入后每层密封翼都能贴合在耳道的不同生理弯曲位置,提升佩戴稳固性,即使在跑动、头部大幅度活动的情况下也不会轻易脱落。耳塞的外露段长度控制在5mm以内,外露部分的直径略小于最外层密封翼直径,避免侧卧时外露部分压迫耳屏造成不适,也不会因外露部分过长勾挂外物导致耳塞脱出。

  在材料选型的结构适配方面,整个耳塞的接触部分设计为软质弹性材料,建模阶段已经预留了材料成型的收缩率余量,密封翼的薄边厚度控制在0.3mm,既保证软质材料成型时的流动性,避免薄边出现缺胶、毛边问题,又能保证密封翼的柔软度。线材与耳塞主体的连接位置设计了嵌装结构,线材端部的金属固定端子在成型时直接嵌入耳塞主体内部,结合长度达到4mm,保证连接强度能承受15N以上的拉力不会脱离,满足日常使用中的拉扯受力需求。

  从实际功能验证的结构设计来看,建模阶段已经考虑了声学测试的安装基准,耳塞尾端的端面设计为平面结构,可以直接适配声学耦合腔的测试接口,不需要额外的辅助工装就能完成声衰减量的实验室测试,提升后续产品验证的效率。整体结构没有复杂的装配零件,两个耳塞与线材为一体化成型结构,减少了装配工序带来的公差累积问题,也避免了多零件装配出现的缝隙漏声问题,同时提升了产品的结构可靠性,不会因零件脱落导致部件误入耳道的安全风险。

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