文档介绍：麦克风是传声器的俗称。麦克风以线性方式工作,也就是说每次输入信号声压加倍,输出电压也会加倍。一个完美的麦克风,从麦克风出来的电流信号的波形与进入麦克风的声学信号波形是一致的。麦克风种类按工作原理可分成动圈式、压电式、静电式、硅胶式等类别。
一、动圈式麦克风
动圈式麦克风主要由一个在磁场内的电导体组成,该导体运动时与磁力线相交。
声波经多孔盖作用于膜片上,带动线圈运动。由于磁铁的作用产生感应电流,这样就把声信号转换成了电信号,完成了声电转换。线圈是铝制的,麦克风膜片是25um厚等级,它可用铝材料或塑料制成。这种麦克风可以产生较高的输出级,谐波失真较低。20世纪50年代至60年代中期助听器多采用该种麦克风。但是由于它的结构复杂及依赖于永久磁铁,因此动圈式麦克风的稳定性和频率特性不够优良。60年代后期,新型麦克风问世。
二、压电式麦克风
1880年科学家们发现某些晶体在机械力的作用下会产生自发电极化的压电效应,压电式麦克风正是基于此原理制成的。
声波经过多孔盖使膜片偏转,使压电元件发生形变而产生输出电压。这种麦克风结构简单、体积小、频率响应宽而平、价格低廉,如图2-3所示。但是由于理想的压电物质未找到,陶瓷材料提供的特性会因老化效应和在某种情况下对温度的高灵敏度而遭到损害。另外压电陶瓷麦克风对低频振动过于敏感,容易对风噪声、细小的振动产生响应。
为弥补压电陶瓷麦克风的缺点,20世纪70年代初,诞生了驻极体麦克风。
三、驻极体麦克风
驻极体用来描述一种固体电解质,可对它加电应力,并在除去外部所加的应力时,使电应力在某种程度“固定”于该材料中。驻极体是永久静电场的源,在这个意义上,它类似于永久磁铁。
驻极体麦克风实质上是一种静电式(电容式)麦克风,它的极化是由永久驻极体层提供的,这个驻极体层由具有适当介质特性的塑料做成。它的工作原理是:声波使绷紧的膜片交替地趋向和偏离背面板.。因而在两个电极之间引起电容的交替变化,从而引起电压的改变。
驻极体麦克风不需要额外的直流电压作为极化电压。但驻极体麦克风的输出阻抗很高,因而对静电干扰十分敏感。需要一个场效应管作为阻抗转换器,放置在麦克风内部,同时场效应管需要一个低压工作电源供能。因此驻极体麦克风,需要一个低压电源。
一个在很宽的频率范围内(100Hz~15kHz)频率响应曲线十分平坦,另一个在4 KHz附近有一个共振峰,是专为助听器应用而设计的:因为一般患者佩戴助听器后,改变了外耳道原来的长度和容积,使外耳道失去了原有的共振特性。这个设计正是为了补偿由此引起的高频损失。
四、硅胶式麦克风
硅胶式麦克风(也称固体状态或整合麦克风)是发展中的新型麦克风,先去掉硅胶块的一部分,用另外材料填充它,再使用与做整合电路相似的技术来生产。生产商们希望能解决麦克风的低灵敏度和高内部噪音,这样的麦克风最终能代替驻极体麦克风,变得更小,更可靠,更容易生产,而且成本低。
五、方向性麦克风
为解决助听器在噪声环境下的低信噪比问题,方向性麦克风问世了。
以前的方向性麦克风的结构如图2-7所示,是一个具有两个进声孔的麦克风。声波从两侧的进声孔传入麦克风的振膜,振膜感受到的是两侧声压的压力梯度。这种方向性麦克风也称压力梯度传感器。
现在,大多数方向性麦克风采用的是两个或多个性能匹配的麦克