声音换能器简介

在本教程中,我们将学习有关声音换能器。亚博彩票下载两种常见的声音换能器是麦克风和扩音器。

介绍

声音是声波的一个广义术语,声波是在绝热过程中通过压缩和减压传播的一种纵波。声波的频率范围在1hz到数万Hz之间。在这个巨大的范围内,人类可以听到20赫兹到20千赫兹之间的声音。

音频或声音换能器有两种类型:输入传感器或声音到电气换能器和输出驱动器或电气到声音换能器。输入传感器的例子是一个麦克风,输出执行器是一个扬声器。

声音传感器可以检测和传输声波。如果声波的频率非常低,那么它们称为红外线。如果声波的频率非常高,则它们被称为超声。

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是什么声音吗?

声音和振动是相互联系的,就像声音与机械振动有关一样。许多声音是由固体或气体的振动引起的。根据ANSI的定义,声音被定义为“在带有内力或这种传播振荡叠加的介质中传播的压力、应力等的振荡。”声波是由振动引起的波形。

这种波形在任何受声波影响的材料中都会产生相同的振动。为了传播声波,需要一种能振动的介质。振动的物体或物质会压缩周围的空气分子并使其变得稀薄。声波在真空中没有传播。

当声音传播时,它有三个重要的波参数:速度,波长和频率。这些特性与电波形相似。声音的频率和波形是由声音的来源或产生声音的振动的频率和波形决定的。

声音的速度和波长取决于传输声波的介质。下面示出了三个参数速度,波长和频率之间的关系。

频率(f)=速度(m / s)/波长(λ)

频率的单位是赫兹(Hz)。

速度、波长和频率的关系图

图像资源链接:亚博最新官网网址elec亚博手机网tronics-tutorials.ws / io / io46.gif

声音在特定材料中的速度取决于材料的密度和弹性。因此,声速在固体中较高,在高压气体中较低。

声波的客观测量利用接收表面的强度作为每平方米声能的瓦特数。人耳具有非线性响应,其灵敏度随声音频率的变化而变化。

人耳可以探测到的声音的频率范围在20赫兹到20千赫之间。耳朵的响应在2khz的区域是最大的。

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什么是声音转换器?

声音传感器是一种设备,可以将声音信号转换为电信号或电信号进入声音信号。在前一种情况下,它们被称为输入声音传感器,麦克风是这种情况的示例。

在后一种情况下,它们被称为输出声音传感器,扬声器是一个例子。

麦克风(输入声音传感器)

音频或声音到电能的换能器是麦克风或简称麦克风。麦克风产生的电子模拟信号与作用在它的膜片上的声波成比例。麦克风是根据它们使用的电子换能器的类型来分类的。除了换能器,麦克风使用声学滤波器和通道,其形状和尺寸改变整个系统的响应。

麦克风的特性是电的和声学的。麦克风的灵敏度表示为每单位声波强度电输出的mV。传声器的阻抗具有相当重要的意义。高阻抗传声器具有高的电输出,低阻抗传声器具有低的电输出。高阻抗使传声器容易受到嗡嗡声的影响。

麦克风的方向也是一个重要因素。如果麦克风用于感测声波的压力,则它是Omni - 定向I.E。它拾取从任何方向到达的声音。如果它响应声波的速度和方向,则麦克风是定向的。

声音传感器的类型不一定将工作原理确定为压力或速度,但麦克风的结构是最重要的因素。

一些最常见的麦克风类型有:碳麦克风,移动铁麦克风,移动线圈麦克风,缎带麦克风,压电麦克风和驻极体电容麦克风。

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碳麦克风

碳麦克风是用于在电话中使用的第一类麦克风。现在它们被驻极体麦克风所取代。碳麦克风使用隔膜和背板之间保持的碳颗粒。

碳麦克风

当颗粒被压缩时,膜片和后板之间的阻力显著下降。声波入射到振膜上时,振膜的振动可以转化为颗粒阻力的变化。麦克风需要外部电源,因为它不产生电压。

碳麦克风的主要和唯一的优势是,它产生的输出是巨大的麦克风标准。

其缺点包括线性度差,结构差,导致音频范围内的多次共振和高噪声水平,因为颗粒的阻力改变,即使在没有声音。

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动铁式话筒

移动铁麦克风也被称为可变磁阻麦克风。移动铁麦克风使用强大的磁铁。磁路包含一个由软铁制成的电枢,电枢与膜片相连。随着电枢的移动,电路的磁阻改变,这反过来改变了电路中的总磁通量。这种类型的麦克风的磁路使仪器更重。

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动圈式麦克风或动态麦克风

动圈式(动态)麦克风采用恒磁通磁路。在这个电路中,电子输出是通过移动连接在一个膜片上的电路中的线圈而产生的。整个装置是胶囊的形式这使得它是一个压力操作的麦克风而不是速度操作的。

当声波撞击隔膜时,线圈就会响应隔膜的运动。通过运用法拉第电磁感应定律,由于线圈在磁场中运动,线圈中感应出一个电压。最大输出发生在线圈达到最大速度之间的声波波峰,所以输出是900与声音不协调

动态麦克风的内部视图如下所示。

动态麦克风的内部视图

线圈的运动范围很小,因为线圈的尺寸很小。因此,动圈式传声器的线性度非常好。由于线圈的低阻抗,输出相当低,因此需要放大信号。

在移动线圈麦克风中的线圈的电感较小,因此它们易于嗡嗡地从电源接收。移动线圈麦克风的构造类似于反向扬声器的型号。

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带麦克风

带式传声器的工作原理是由动圈式传声器推导而来的,其变化是由动圈式传声器缩小为带式传声器。信号是从带子的两端获取的。

使用强烈的磁场,使得带子切割过最大可能的磁通量的功能。这会在90时生成其峰值的输出0与声波相位不一致

带式麦克风的内部视图如下所示。

带麦克风

带状传声器是一种速度控制传声器。带式麦克风用于方向性响应很重要的场合。这种类型的麦克风主要应用于嘈杂环境下的语音解说。

带式传声器的线性度非常好,其结构使其不可避免地成为低输出器件。为了提高带式传声器的电压电平和阻抗电平,通常要在带式传声器上装上变压器。质量好的带式麦克风价格昂贵。这个麦克风的定向质量适合立体声广播。

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压电话筒

压电式传声器与其他类型的传声器相比的优点是它不局限于在空气中使用,而且可以粘接在固体上,也可以浸在不导电的液体中。压电换能器可以在超声频率下使用,也可以在高MHz区域使用。

压电传感器由结晶材料组成。当晶振应变时,晶体的离子被移位不对称的方式。最初,Rochelle盐晶用作压电麦克风中的晶体材料,该晶体耦合到隔膜。

输出电压和阻抗高,但线性度差。现在,人造晶体被用在天然晶体上。钛酸钡是用于频率高达几百千赫的合成晶体。

压电麦克风的图如下所示。

压电话筒

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电容麦克风

电容式传声器由导电膜片和背板两部分组成,两部分之间的电荷是固定的。当声波撞击隔膜时,振动引起电容的变化。

当电荷固定时,电容的变化引起电压波。输出取决于板与板之间的间距。当表面间距越小,输出越大。

电容式传声器的结构如下所示。

电容麦克风

电容式麦克风是压力操作装置。为了提供固定的电荷,需要一个电压供应。这个电压叫做极化电压。电容麦克风在工作中提供线性,也提供非常好的音频信号。

为了避免极化电压,使用了驻极体。驻极体是一种带永久电荷的绝缘材料。它是磁铁的静电等效物。在驻极体电容麦克风中,电容的一块板是驻极体板,另一块板是膜片。由于驻极体提供固定电荷,所以不需要电压供应。

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扬声器(输出声音换能器)

除非有相反方向的换能器,否则使用麦克风很少。像扬声器,蜂鸣器和角一样的换能器是输出声音执行器,可以从输入电信号产生声音。声音致动器的功能是将电信号转换为声波,其与原始输入信号紧密相似到麦克风。

耳机是比麦克风长期使用的更简单的输出声音传感器之一。耳机与电动电报中的摩尔斯钥匙机一起使用。在发射麦克风之后,输入和输出声音传感器的组合导致了包括电话的许多发明。耳机的任务简单,并且在耳附近放置时,电源要求也非常少,通常按少米瓦瓦的顺序。

由于所需的输出较少,耳机使用一个小的隔膜。与耳机不同的是,扬声器并不紧贴耳朵,而是将声波发射到太空中。因此,扬声器的结构、原理和功率要求有些不同。

扬声器有各种尺寸、形状和频率范围。扬声器系统的换能器被称为压力单元,因为它将复杂的电信号转换为空气压力。为了实现这一点,一个扬声器单元由一个将输入的电波转换成振动的电机单元和一个可以移动足够空气以使振动效果可闻的膜片组成。

每一种麦克风都有相应的扬声器。一些常见的扬声器类型有:动铁,动线圈,压电,等动力和静电。

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动圈扬声器或动态扬声器

大多数扬声器和耳机都采用动圈原理。动圈式扬声器又称动态扬声器。动圈式扬声器的工作原理与动圈式麦克风的工作原理完全相反。

它由一个被称为音圈的细丝线圈组成,它悬浮在一个非常强的磁场中。这个线圈连接到一个膜片像纸或聚酯锥。隔膜的边缘悬挂在一个金属框架上。

动圈式扬声器的内部结构如下图所示。

动圈扬声器或动态扬声器

当输入的电信号通过线圈时,就会产生一个电磁场。这个磁场的强度是由流过线圈的电流决定的。驱动放大器的音量控制设置决定了流过音圈的电流。永磁体产生的磁场与电磁场产生的电磁力是相反的。

这导致线圈移动的一个方向或另一个由相互作用的北极和南极。膜片,这是附加到线圈,与线圈串联移动,这导致在它周围的空气扰动。这些干扰产生一种声音。声音的响度是由锥形或膜片移动的速度决定的。

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开扬声器

人耳能听到的频率范围在20赫兹到20千赫之间。现代的扬声器、耳机、耳机和其他音频转换器都是为在这个频率范围内工作而量身定制的。

然而,对于高保真(Hi - Fi)类型的音频系统,声音的响应被分割成更小的子频率。这提高了扬声器的整体效率和音质。低频单位称为低音炮,高频单位称为高音。

中程频率单位简单地称为中程单位。

下面提到广义频率范围及其术语。

低音炮- 10hz至100hz

低音 - 20 Hz至3 kHz

中档 - 1 kHz至10 kHz

高音- 3千赫至30千赫

在多音箱高保真系统中,有独立的低音、中音和高音音箱,通过有源或无源交叉网络精确地拆分和复制所有子音箱的音频信号。

驱动扬声器的简单电路如下所示。

开扬声器

晶体管处于发射器跟随器配置。来自微控制器的PWM信号为晶体管的基部提供交流信号。发射极跟随器配置通过放大电流将AC信号提供给扬声器。二极管充当过滤器。

一个多扬声器设计如下所示。

多说话

有三种类型的驱动器:低音扬声器驱动器,中档驱动器和高音驱动器。一个简单的音频放大电路如下所示。

放大器电路

基于所使用的滤波电路,该放大器可用于驱动低音扬声器或中音或高音扬声器。

下面提到的一些其他类型的输出换能器。

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压电喇叭

一般来说,高音喇叭是用压电原理制造的。隔膜是用压电塑料片制成的。当在膜片表面之间施加电压时,它会根据信号收缩和膨胀。通过将隔膜塑造成球体表面的一部分,收缩和扩张就可以转化为运动,从而使空气移动。

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静电扬声器

静电扬声器包括放置在两个导电板之间的导电隔膜。导电板分别向正和阴性。当连接音频信号时,隔膜在正极和负电荷之间切换。根据其电荷朝向相对电荷的板朝向相对的电荷。这导致它面前的空气振动。

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以前-有刷和无刷直流电机

首先是传感器和传感器

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