[发明专利]具有空气净化器的头罩

说明书

描述了一种头罩，其包括空气净化器、麦克风和控制单元。控制单元分析麦克风输出的信号以确定风的大小。控制单元然后响应于所确定的大小来控制空气净化器的流速。

技术领域

本发明涉及一种具有空气净化器的头罩。

背景技术

空气中的污染物可能对人体健康有害。众所周知，空气净化装置从空气中去除污染物，并将净化后的空气流导向佩戴者的嘴和鼻子。这种装置的一个潜在问题是，当在户外佩戴时，风可能会将净化后的空气流推离佩戴者的嘴和鼻子。

发明内容

本发明提供了一种头罩，包括空气净化器、麦克风和控制单元，其中控制单元分析麦克风输出的信号以确定风的大小，并且控制单元响应于所确定的大小来控制空气净化器的流速。

利用本发明的头罩，空气净化器的流速响应于风的大小而被控制。因此，流速可以响应于风的大小的增加而增加。因此，产生了更强的净化空气流，从而可以减少由于风导致的气流方向的偏差。

控制单元基于麦克风输出的信号来确定风的大小。麦克风通常检测数百μPa至数十Pa范围内的空气扰动。然而，即使相对弱的风也可能产生比这大一百倍的压力。因此，头罩利用这些特性来提供一种相对经济的检测风的解决方案。

控制单元可以将信号的时间样本(即，时域样本)转换成一个或多个频率样本(即，频域样本)，并基于频率样本的能量来确定风的大小。当空气颗粒撞击麦克风的振膜时，它们以一种不可预测的方式撞击。然而，风在频域中具有可识别的形状。因此，通过将信号样本从时域变换到频域，然后分析频率样本的能量，可以确定风的大小。

控制单元可以基于能量随时间的变化来确定风的大小。一些现实生活中的噪声可能具有较低频率的能量，因此可能被误认为是风。与风相关的能量可能随时间显著变化。相比之下，与现实生活中的噪声相关的能量在相同的时间段内变化相对较小。因此，可以通过分析频率样本的能量的时间变化来确定风的大小。

控制单元可以基于包括频率样本的总能量和总能量的时间方差的至少一个测量值来确定风的大小。可以选择频率样本，使得风的大部分能量包含在频率样本中。因此，通过测量样本的总能量，可以确定风的大小。如上所述，与风相关的能量可能随时间显著变化，而与现实生活中的噪声相关的能量可能变化相对较小。因此，附加地或替代地，可以通过测量总能量的时间变化来确定风的大小。控制单元可以基于频率样本的总能量和总能量的时间方差来确定风的大小。因此，可以做出更可靠的确定。

控制单元可以将该测量值与一个或多个阈值进行比较，并基于该比较来确定风的大小。例如，当测量值小于阈值时，控制单元可以确定风的大小为低，而当测量值大于阈值时，确定风的大小为高。因此，可以以相对简单的方式确定风的大小，该方式可以在硬件中成本有效地实现。

频率样本可以具有不大于50Hz的最大频率。风引起的信号能量变化主要发生在低频。更具体地说，大部分能量包含在低于约500Hz的频率上。许多现实生活中的噪声可能在这些频率上具有能量。然而，现实生活中很少有噪声在低于50Hz的频率下具有显著的能量。因此，通过对样本采用50Hz的最大频率，可以用更少的错误触发更可靠地确定风的大小。

头罩可以包括扬声器和主动噪声消除单元，并且麦克风可以是主动噪声消除单元的麦克风。因此，提供了一种响应风来控制空气净化器的流速的成本有效的解决方案。特别是，单个麦克风可以用于两种完全不同的目的。

头罩可以包括另一麦克风，并且控制单元可以分析由麦克风输出的信号和由另一麦克风输出的另一信号，以确定风的大小。通过使用两个麦克风，可以更可靠地确定风的大小。

控制单元可以将信号的时间样本变换成一个或多个频率样本，并将另一信号的时间样本变换成一个或多个另一频率样本。控制单元然后可以基于频率样本和另一频率样本的能量来确定风的大小。风在频域中具有可识别的形状。因此，通过将信号和另一信号的样本从时域变换到频域，然后分析所得样本的能量，可以确定风的大小。