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传声器 1970/01/01 19:06 点击:2324 / 回复:0

一、      

传声器又称话筒或麦克风(Microphone 缩写为MIC,是一种将声信号转换程电信号的电声器件。它通常处于声频系统中的最前面一个环节,其性能好坏与使用是否恰当直接关系到声频系统的声音质量,因此是一个关键的电声器件。传声器的种类很多,根据声波接收方式、换能原理、控制方式、指向性的不同,对传声器进行了分类,如表3-1所示。

目前使用最广泛的是电动式传声器和电容式传声器。

1 .电动式传声器

电动式传声器(Dynamic Microphone )是根据电磁感应原理制成的,当传声器接收声波时使处在磁场中的导体运动而产生电动势,从而把声信号变成电信号。
其主要优点是:使用简单方便;与电容传声器相比,它不需要附加前置放大器,没有极化电压,因而不需要向它馈送电源;牢固可靠,寿命长,性能稳定;噪声电平较低。此外,价格相对便宜。但瞬态响应和高频特性不及电容式。
   
电动式传声器主要有动圈式传声器和带式传声器两种。动圈式传声器的导体是圆形线圈,粘在接收声波的振膜上,悬在磁路系统的磁缝隙中,如图3 1 所示。而带式传声器的导体则是一条很薄的铝带或其他金属带(如钦、被)代替线圈与膜片,悬放在磁场中,受声波作用而发生振动,因而在其中产生电动势。带式传声器的音质好,但因铝带薄而比较娇嫩、易坏,故使用不及动圈式传声器广泛。

2 .电容式传声器

电容式传声器(Condenser Microphone )与动圈式传声器不同,它的振膜本身就是换能机构的主要部分。由于振膜又薄又轻,使电容传声器具有优良的频率特性和瞬态特性,而且振动噪声低。因此,从质量指标上看,电容传声器是电声特性最好的一种传声器,它在很宽的频率范围内具有平直的响应曲线,输出高,失真小,瞬态响应好,在广播电台、电视台、电影制片厂和厅堂扩声等专业录音中被广泛使用,现在也正在向民用产品普及。电容式传声器的结构见图3 2

电容传声器是一种依靠电容量变化而起换能作用的传声器,它主要由头、前前置放大器极化电源等组成。电容传声器的头,实际上是一只平板电容器,只不过其中的一个电极是固定的,另一个是可动的。通常两个电极相隔很近,可动电极就是极薄的振膜,一般采用金属化的塑料膜或金属膜。当声波到来时,振膜会产生相应振动,从而改变电容器两极之间的距离,因而使电容器容量发生变化。由于电容C 两极板间有电压,当声波使C 的电容发生变化时,C 上的电荷发生变化,电荷量随时间的变化形成交变电流,在负载电阻R上便产生了一个对应电容量变化规律的交流电压输出。但这个电路输出阻抗很高,不能直接输出,否则加到后接放大器的信号电压非常小,而且极易受到外界干扰。因此,需在传声器壳内装一个前置放大器(又称预放大器)进行阻抗变换,将高阻变换成低阻输出。
   
和动圈传声器对比,电容传声器存在需要极化电源和前置(预)放大器的缺点。尽管驻极体式电容传声器省去了直流极化电源,但依然需要前置放大器,这些都给电容传声器的使用带来麻烦。而且前置放大器的输入电阻很高,空气潮湿就容易产生噪声,影响可靠性。

这里介绍一下电容式传声器的供电方式。

电容式传声器需要两组电源:一组是作为预放大器的电源(约1.5V3V ) ,另一组是作为电容头的极化电压(约48V 52V )。过去电容式传声器的电源常制作成小盒形状,用电缆与传声器头和预放大器相连。而新型的调音台普遍都改用幻象供电的方法,它的基本原理是利用电缆内两根声频芯线作为直流电路的一根芯线,利用电缆屏蔽层作为直流电路的另一根芯线,由调音台向电容传声器馈电。这样做,完全不影响传声器声频系统的正常传输。正因为它是利用一对声频芯线的幻象来传输电源,所以被称为幻象供电(phantong Powering )。

电容式传声器的幻象供电有三种基本电路。如图3 3 所示。

3 3 幻象供电
3 3 ( a )是利用调音台的输人变压器初级中心抽头人幻象电源。
3 3 ( b )是利用两只电阻组成人工中心抽头人幻象电源。
3 3 c)使用的供电电压可在12V52V 之间任选,输出电流可在3mA以内随意调节。

对驻极体电容式传声器进行供电时则不需要极化电压,只需向预放大器供电即可。由于这个供电电压只需1.5V3V 故现代驻极体电容式传声器大多数都采用12 5 号电池装人驻极体电容传声器的手柄中或底座中进行供电的简便方法。

二、传声器的技术指标

传声器的主要技术指标和参数如下:

1 .灵敏度M

灵敏度表示传声器的声―- 电转换效率。它规定为在自由声场中,传声器在频率为1000Hz 的恒定声压下与声源正向(即声人射角为0o )时所测得的开路输出电压。习惯上取在1μbar (微巴)的声压下的输出电压值作为传声器灵敏度。1μbar 大致相当于人们按正常音量说话,并在lm 远处测得的声压。IEC 国际标准声压以Pa (帕)为单位,IPa = 10μbar

     电动式传声器的灵敏度约为0.15mV/μbar0.4mV /μbar,即1.5mV / Pa4mv / Pa 。电容式传声器由于内装前置放大器,故其灵敏度要高10倍左右。传声器灵敏度也有用dB 值表示,它是指传声器灵敏度M 与参考灵敏度Mr 之比

参考灵敏度Mr 通常取1V/μbar 1V/Pa

2 .频率响应

频率响应是指传声器输出电压与频率的关系。它是指传声器在恒定声压下,对应声源轴向(0o )的不同信号频率时所测得的输出电压,通常动圈传声器往往不取平坦频响曲线,而是在高频段(主要在3kHz5kHz)稍有提升,这样可增加拾音的明亮度和清晰度。一般传声器在离声源很近的距离使用时,会出现低频提升的现象,称为“近距效应或“近讲效应”

3 .指向性

传声器的指向性是指在某一指定频率下,声波以θ 角人射时的传声器灵敏度,与声波轴向( 0o )人射时灵敏度的比值。它可以用指向性图案(极坐标形式)和指向性频率响应曲线表示,也可以用指向性因数表示。指向性因数是无指向性传声器声能响应和指向性传声器声能响应之比。指向性因数取常用对数称为指向性增益。
   
常见的指向性有无指向性、8 字形、心形、锐心形和超心形指向性等几种,见表3 2 。比较心形、锐心形和超心形三者可知,如果要求抑制背面声音,则心形的效果最好。心形和超心形如处在所有方向强度相等的声场中,正前方(0o )人射声会相对加强,声源至传声器的距离可选得远些,而无损于声音的透明感和现场感,因此适合于广播、舞台扩声和新闻采访等使用。相对于无指向性传声器来说,心形和8 字形传声器的使用距离可加大1 . 7 ,超心形可加大1 . 9 ,而锐心形为2 。表3 2 给出了五种主要指向特性的计算式及有关数据。

4 .输出阻抗

输出阻抗即传声器的交流内阻,通常在频率为1000Hz ,声压约为1Pa 时测得。一般在1kΩ以下为低阻抗,大于1kΩ为高阻抗。

高输出阻抗的传声器的空载灵敏度有所提高,但容易出现感应交流声等外来干扰,因此舞台演出等专业用高质量传声器基本上都采用200Ω低阻传声器。

5 .等效噪声级

假定有一声波作用在传声器上,它所产生的输出电压的有效值和该传声器的输出端的固有噪声电压相等,则该声波的声压级就等于传声器的等效噪声级。通常在A 计权网络下测量,以dB 表示,即

式中V 为传声器的固有噪声电压,M 为传声器灵敏度,P0参考声电压(为2×10-5Pa )
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.动态范围
   
动态范围是指传声器在谐波失真为某一规定值(一般规定<0.5 % )时所承受的最大声压级,与传声器的等效噪声级之差值(dB )。动态范围小会引起传输声音失真,音质变坏,因此要求传声器有足够大的动态范围。高保真传声器的最大声压级在谐波失真<0.5 %时,可达120dB

        3 3 列出对高保真传声器的最低性能要求,供参考。

传声器还有其他一些特殊指标,这里不再一一列举。
   
声频工作者掌握各种传声器指标的一个重要目的是为了正确选用传声器。

传声器的选择通常以使用场合、使用目的以及传声器的性能指标和音质音色等为选择原则。一般地说,对于通俗唱法,宜选用动圈式传声器,并适宜靠近嘴边发声,其低频提升作用可使音色甜美。对于民族唱法,大部分民族歌曲适于选用电容传声器,也有部分新创作的民族歌曲适合用动圈传声器。美声唱法则多用电容式传声器,它可以得到频带宽、声音柔和、灵敏度较高的效果,而且还能表达细腻的感情。民族及美声唱法通常歌手距离话筒约20cm30cm
   
小提琴选用频响平坦、灵敏度高的电容式传声器为好;大提琴因其声音浑厚,用动圈式传声器拾音可满足要求;吊拔等打击乐器拾音时,宜用瞬态特性好的电容式传声器;吉他一般采用动圈式传声器,而小号、萨克管和弦乐器则多采用电容式传声器;鼓声的能量和冲击力都很

文章:youk [1970/01/01 19:06]
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