第一節(jié) 傳聲器的分類

傳聲器的分類方法。
1.按照傳聲器的換能原理分類，其中包括：
電動(dòng)式傳聲器
電動(dòng)式傳聲器應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理來完成聲電轉(zhuǎn)換。當(dāng)一個(gè)閉合的導(dǎo)電金屬做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，在此金屬中會(huì)產(chǎn)生有特定大小和方向的電流。由于電動(dòng)式傳聲器的輸出電壓與振動(dòng)速度成正比例，因而又較振速式傳聲器。電動(dòng)式傳聲器又有三種類型：動(dòng)圈傳聲器；鋁帶傳聲器；壓力區(qū)式傳聲器。
動(dòng)圈傳聲器(dynamic microphone）
動(dòng)圈傳聲器，通常由一個(gè)約0.35密耳厚的聚酯薄膜來充當(dāng)傳聲器的振膜.薄膜上京戲地附著一個(gè)繞有導(dǎo)線的芯,叫音圈,它精確地懸掛在高強(qiáng)度磁場中.當(dāng)聲波沖擊薄膜的表面時(shí),附著的音圈隨聲波的頻率和振幅成正比例移動(dòng),使音圈切割永久磁鐵提供的磁力線.這樣,在音圈導(dǎo)線中就產(chǎn)生了有著特定大小和方向和模擬電信號.
動(dòng)圈傳聲器的阻抗較低,一般在30～50Ω之間,就是說，可以使用很長的產(chǎn)生器線而不會(huì)由于線間電容的存在產(chǎn)生高頻分流效應(yīng).傳聲器內(nèi)還裝有一個(gè)變壓器,使音圈與放大器輸入阻抗相匹配,同時(shí)也起到使信號電壓升高的作用.
為了消除音圈受雜散磁場感應(yīng)的交流聲信號,有的傳聲器內(nèi)設(shè)置了交流聲補(bǔ)償線圈.這個(gè)線圈與音圈的大小,圈數(shù)完全一樣,但不放在磁系統(tǒng)里,也不連接振膜,因而不受聲波推動(dòng),他與音圈反相串聯(lián),從而將兩者感應(yīng)的交流聲信號互相抵消掉.
為了抗擊傳聲器受強(qiáng)沖擊產(chǎn)生的噪聲,有的傳聲器內(nèi)設(shè)置了另一個(gè)相同的磁系統(tǒng),磁系統(tǒng)內(nèi)安置了一個(gè)與音圈大小,圈數(shù)完全相同的抗沖擊聲線圈.這個(gè)線圈不連接振膜,因而不受聲波推動(dòng).當(dāng)傳聲器受到機(jī)械沖擊時(shí),音圈和抗沖擊聲線圈同時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢.將兩個(gè)線圈反相串聯(lián),兩個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢相互抵消掉,從而沒有噪聲輸出.
動(dòng)圈傳聲器的構(gòu)造特點(diǎn)使其具有教強(qiáng)的抗機(jī)械沖擊能力,使用起來非常牢固.
鋁帶傳聲器(ribbon microphone 或 band microphone)
鋁帶傳聲器,使用極薄的鋁帶做振膜.該振膜沿其長度方向做成均 勻波紋狀,掛在強(qiáng)磁場中.當(dāng)聲波作用于鋁帶前后兩表面時(shí),形成聲壓差,鋁帶歲聲波作相應(yīng)振動(dòng),切割磁力線,在鋁帶上下兩端間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,從而產(chǎn)生與聲波的振幅和頻率的電流.鋁帶既是聲波接收器又是換能器.鋁帶的阻抗很低,它的只有約0.2Ω.這個(gè)阻抗太小,不能直接驅(qū)動(dòng)傳聲器的輸入級,因此必須用一個(gè)升壓變壓器以使輸出阻抗達(dá)到可接受的150～600Ω的范圍.鋁帶傳聲器瞬態(tài)還原真實(shí),音色自然，但抗機(jī)械沖擊能力較弱,在氣流強(qiáng)勁的地方,必須對鋁帶嚴(yán)加保護(hù),否則強(qiáng)氣流會(huì)將鋁帶吹彎,脫離原位而不能復(fù)原,因而鋁帶傳聲器大多應(yīng)用于錄音室錄音.鋁帶傳聲器的另一個(gè)缺點(diǎn)是難以小型化.
過去30年,某些傳聲器廠家在使用鋁帶傳聲器小型化方面取得了長足的發(fā)展.例如Beyerdynamic公司設(shè)計(jì)了 BeyerdynamicM260和 BeyerdynamicM160系統(tǒng).在M260系統(tǒng)中,使用了稀土元素磁鐵來產(chǎn)生一個(gè)磁結(jié)構(gòu),小的足以 將其放進(jìn)一個(gè)5厘米的柵網(wǎng)球中,它遠(yuǎn)比像RCA44 或RCA77等傳統(tǒng)的帶式傳聲器小的多.另外,在帶上還 有兩個(gè)附加的爆破音過濾器,與柵網(wǎng)球一起大大減小了鋁帶潛在的爆破音和風(fēng)吹損害,使得鋁帶傳聲器能適應(yīng)戶外和手持使用.
近期帶式技術(shù)的另一個(gè)突破是印制型帶式傳聲器的發(fā)展,印制型帶式傳聲器的原理與傳統(tǒng)式傳聲器相同,但其振膜前面的兩個(gè)環(huán)狀磁鐵和后面的兩個(gè)環(huán)狀磁鐵來產(chǎn)生,產(chǎn)生的磁通,保證當(dāng)薄膜移位時(shí)鋁帶能切割磁力線.
Beyerdynamic M160
Beyerdynamic M260
RCA 44SM
RCA 77sm
壓力區(qū)式傳聲器（PZM）
也稱為界面?zhèn)髀暺�，或平板傳聲器（PZM）
GFM 132
電磁式傳聲器
也稱舌簧傳聲器。利用磁路中振膜運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的磁阻變化工作。
電容傳聲器
電容式傳聲器工作在靜電原理上而不是像電動(dòng)式傳聲器那樣工作在電磁感應(yīng)原理上,下圖為AKG公司生產(chǎn)的AKG C414電容傳聲器的外觀和內(nèi)部細(xì)節(jié).電容式傳聲器的頭部由兩塊金屬板組成,一塊移動(dòng)而另一塊是固定的.兩塊金屬板形成一個(gè)電容,其電容量取決于金屬板的結(jié)構(gòu)和表面積(固定值),兩極板間的絕緣體或介質(zhì)(固定值)及兩極板間的距離(可隨聲壓而變化).聲壓變化引起的電容量變化使輸出電壓發(fā)生改變,從而得到特定的大小和方向的電流.
由于電容式傳聲器的輸出電壓與震動(dòng)幅度成正比例,因而又叫位移式傳聲器.根據(jù)給電容傳聲器的極板加極化電壓的方式不同,可分為直流方式電容傳聲器和駐極體電容傳聲器.
電容傳聲器(支流方式)(condenser microphone)
電容傳聲器,是將接受聲波的薄金屬膜片,作為電容器的一個(gè)極板,將對著膜片的一個(gè)有圓溝的固定厚金屬板作為電容膜片上時(shí),膜片產(chǎn)生相應(yīng)振動(dòng),改變了與固定極板之間的距離,使電容量發(fā)生變化.兩極板間的距離減小時(shí),電容量增加;距離增大時(shí),電容量減小.
在大多數(shù)廠家的設(shè)計(jì)中,電容傳聲器的兩個(gè)極板間,通過一個(gè)高值電阻(30～1000MΩ),加有直流極化電壓(約為40～200V),一個(gè)高值電阻與金屬板電容結(jié)合使用,產(chǎn)生的電路時(shí)間常數(shù)既電容器充放電一周所需的時(shí)間比聲頻的周期要長,當(dāng)電容量發(fā)生變化時(shí),電阻阻隔了電容器電荷隨著變化,從而得到輸出的電信號.
由于電容傳聲器振膜輸出的信號有著極高的阻抗,所以需要通過個(gè)阻抗轉(zhuǎn)換放大器來將輸出阻抗將低.該放大器放置在離振膜很近(通常只有6cm或更少)的電路中,用來防止哼聲等噪聲的串入以及減小信號電平的損失.大多數(shù)電容傳聲器都使用FET(場效應(yīng)晶體管)來減小阻抗,但也有使用電子管放大器的設(shè)計(jì)方式,以獲得一種特殊的電子管音色,如AKG公司的C12VR帶電子管放大器的電容傳聲器等.
電容傳聲器所需的極化電壓通常是40～200V的直流電壓,現(xiàn)在使用FET放大器的電容傳聲器,大多使用48V直流電壓,該電壓可以由傳聲器內(nèi)部電池供給,也可以從外部電源如幻象供電的到.電源除了供給極化電壓外,也為前置放大器提供必要的電壓.由電池驅(qū)動(dòng)的電容傳聲器,通常使用1.5～9V的低壓電池電源.為了減小電容傳聲器在高聲壓輸入是所產(chǎn)生的失真,必須使用高的極化電壓,因此在傳聲器內(nèi)部有一個(gè)DC/DC變換器將電池低電壓轉(zhuǎn)換成高的極化電壓,也有使用40V左右的高壓電池的傳聲器.
駐極體傳聲器(electret microphone)
駐極體傳聲器,將高分子絕緣物如聚四氟乙烯薄膜后夾在兩個(gè)電極之間,在高溫條件下，對其施加很高的極化電壓進(jìn)行電暈放電或用電子轟擊,于是薄膜的分子在正電極一端出現(xiàn)負(fù)電荷,在負(fù)電極一端出現(xiàn)正電荷.這種電荷在薄膜內(nèi)部均勻分布,稱為極化層.高分子材料被極化后,即使外加電壓降為0,薄膜內(nèi)部會(huì)繼續(xù)保持不變,這種材料稱為駐極體.
將該物質(zhì)用語電容傳聲器的振膜或固定極板時(shí),因其表面電位的存在而不需再加給極化電壓,因而可以簡化電路，使傳聲器小型化,并降低了造價(jià),這樣制造成的傳聲器稱為駐極體電容傳聲器. 駐極體傳聲器工作原理與一般電容傳聲器相同,也需要在極頭后緊接阻抗變換放大器,因此仍需要通過電池或外接電源給放大器供電.
晶體傳聲器
也稱壓電傳聲器，利用壓電材料的壓電效應(yīng)工作。因壓電材料也是一種陶瓷材料，所以也稱陶瓷傳聲器。
炭粒傳聲器
用聲壓變化改變碳材料的電阻，從而改變輸出電流的穿傳聲器。
激光傳聲器
用光纖材料制成的一種聲光能器，也稱光纖傳聲器。
離子傳聲器
利用等離子體和周圍空氣之間相互。
2.按照傳聲器方向特性分類，其中包括：
全方向特性傳聲器，也稱圓形或無方向特性傳聲器。8字形指向特性傳聲器，心形指向特性傳聲器，銳心形指向傳聲器，超心形指向特性傳聲器，扁圓形指向特性傳聲器，而扁圓形指向的傳聲器也稱“寬心形”或“闊心形”。筆者認(rèn)為，從使用角度其更接近“全方向特性傳聲器”，故稱“扁圓形”更恰當(dāng)。
3.按照聲驅(qū)動(dòng)力形成的方式分類
壓差式傳聲器
壓強(qiáng)式傳聲器
介紹傳聲器分類方法的目的是為了對傳聲器有一個(gè)總的，比較深刻的認(rèn)識。研究各種立體聲拾音方式的切入點(diǎn)是傳聲器的方向特性，而決定傳聲器的方向特性的是傳聲器驅(qū)動(dòng)形成的方式。
壓強(qiáng)式傳聲器
大多數(shù)傳聲器都是依靠聲波引起的空氣壓力變化而工作的。
上圖為壓強(qiáng)式傳聲器結(jié)構(gòu)和指向特性示意圖。壓強(qiáng)式傳聲器只有振膜的前面暴露在聲場中，振膜后面是密封的，聲波無法入射。連通孔是使外殼內(nèi)部和外部的大氣壓強(qiáng)保持平衡，而對于聲音快速運(yùn)動(dòng)的氣壓變化，連通孔則呈現(xiàn)相當(dāng)高的阻力，也就是聲波無法進(jìn)入。這樣，聲波只作用到振膜的外表面（外表面如一個(gè)壓力計(jì)，對作用其上面的所有聲波都起作用。），無論聲波來自什么方向，都會(huì)使振膜附近的空氣振動(dòng)，振膜得到與聲壓成正比的作用力。壓強(qiáng)式傳聲器對聲波的接受與聲源的入射角度無關(guān)，具有全方向（或稱圓形、無方向）指向特性。傳聲器輸出靈敏度依聲源入射角度而變化的關(guān)系可用圖形描述，稱為極坐標(biāo)圖（上圖的右側(cè)圖）。壓強(qiáng)式傳聲器的極坐標(biāo)圖接近圓形，所以，壓強(qiáng)式傳聲器的指向性圖形用○表示。