山東人民廣播電台韓桂珍
1 概述
傳聲器是電聲系統的第乙個環節，它是一種將聲音頻號轉變成電訊號的電聲器件。其能量轉換過程是：首先由聲波接收器將聲波接收下來變成對應的機械振動(聲能轉變成機械能)，再由機械振動產生對應的電訊號(機械能轉換成電能)，如圖1
所示。圖1 傳聲器的能量變換
傳聲器的種類很多，分類方法也很多，如果按聲波的接收方式來分類，可分為壓力式傳聲器、壓差式傳聲器以及複合式傳聲器三類。
有些傳聲器，當聲源靠近它發音時，低音會有較大的提公升，這種現象稱為近講效應，也稱近區效應或鄰近效應。聲源距傳聲器一公尺左右開始出現近講效應，距離越近越明顯。圖2中的三條線，分別為距離帶式傳聲器5厘公尺、10厘公尺、20
厘公尺發音時的低音提公升量。
圖2 近講效應
圖3 壓力式接收器示意圖
2 聲波接收器的特性與近講效應
由圖1可見，在傳聲器的聲——電變換過程中，首先遇到的是將聲波變成對應的機械振動的聲波接收器。描寫聲波接收器的特性，可用聲
——力變換因子(即聲壓與力的變換比例)q 來表示:
q =f /p
式中:f ——聲波接收器受到的聲波作用力;
p ——聲波接收器處的聲壓。下面分別分析一下三種聲波接收器的特性。2.1 壓力式接收器
壓力式接收器是一種對聲壓產生響應的接收器。工作時，聲波作用在振動膜片的一側，產生正比於聲壓的力，使振膜振動，並耦合到電聲換能元件以產生正比於聲壓的電輸出；而膜片的背面則密閉於乙個小空腔內，受不到聲波
的作用，圖3即為壓力式聲波接收器的示意圖。如果聲波接收器的尺寸與聲波波長相比十分小時，即振動膜片的等效半徑a 遠遠小於聲波波長 (下文中稱之為「小尺寸」)，我們可以認為聲波接收器可動膜片上各點的聲壓分布是均勻的，即各點的聲壓幅度相等、相位相同。所以在「小尺寸」時，壓力式聲波接收器的聲——力變換因子應等於振膜的等效面積，即:
q =f /p =s (a 或k a 1)這裡:s ——振膜的等效面積;
k = /c 0=2 / 為波數;
——聲音頻號的角頻率;c 0——空氣中聲波的傳播速度;
其他符號同前。可見，在「小尺寸」的條件下，壓力式聲波接收器的聲壓/力變換頻響是平直的(與頻率無關)，因此，壓力式傳聲器沒有近講效應。
常見的壓力式傳聲器有動圈傳聲器、電容傳聲器、壓電傳聲器(晶體傳聲器、陶瓷傳聲
器和高聚物傳聲器)等。2.2 壓差式接收器
當接收器振動膜片的兩面都受到聲波的作用，它的振動是受兩個作用力之差的策動，這種聲波接收器稱為壓差式聲波接收器，具有這
12電聲技術3/1997
種接收器的傳聲器稱為壓差式傳聲器。圖4示出三種壓差式聲波接收器的示意圖。其中(a )為乙個膜片,(b )為兩個膜片,將(b)中的連桿除去(第二個膜片也可除去)就成了(c)
。圖4 壓差式接收器示意圖
圖中:p d 1、p d 2——接收器振動膜片兩個面
中心處的聲壓;
a ——接收器振動膜片的等效半徑; ——聲波到達振動膜片兩個面中心處的路程差。
聲波以角入射到振動膜片的正面,而作用到背面的聲波是經過繞射才到達的,於是膜片背面的聲波總是比它正面的聲波延遲一定的時間。
圖4所示的三種聲波接收器其工作原理是一樣的,膜片上受到的力是兩個面受力之差,即:
f ≈(p d 1-p d 2) s
它們的不同之處在於聲波到達振動膜片兩個面中心處的路程差不同,如下式所示:
≈d -x =d -d sin
=d (1- sin )(圖4a) ≈d co s (圖4b)
≈d +d cos
=d (1+co s )(圖4c )在「小尺寸」的情況下,即在kd 1,和ka
1時,可得出圖4中三種聲波接收器的聲——力變換因子分別為下式(推導從略):
q ≈s kd (1- sin )1+1(kr )2
(圖4a )q ≈s kd cos
1+1(kr )2
(圖4b )
q ≈s kd 〔1+(cos )〕1+1
(k r )2
(圖4c )式中:r ——聲波傳播方向上的距離;其他符號同前。
從上面三個式子可以看出,由於k = /c 0=2 f /c 0,聲音頻率f 公升高時,k 增大,q 值增大。說明壓差式聲波接收器的聲——力變換因子隨頻率的提高而增大。
當然,我們希望傳聲器能有平直的頻率響應,這可通過對有關的聲學、力學參量進行嚴格的控制來達到。
從上式還可看出,當頻率降低時,波長值增大,k =2 / 減小;聲源很近時r 很小,則k r
小,q 表示式中的1+1
(kr )
2值增大,使q 值增大。它表示離傳聲器很近講話時,靈敏度隨頻率的降低而增加,出現低頻提公升現象。即壓差式傳聲器有近講效應。
常見的壓差式傳聲器有帶式傳聲器、電容傳聲器等。
2.3 複合式聲波接收器
當聲波接收器的振動膜片受到的聲波作用力既與聲壓有關又與聲壓差有關時,稱為複合式聲波接收器,具有這種接收器的傳聲器稱為複合式傳聲器。
其中有些是通過聲學結構形成的復合接收器,稱為「聲復合」,有些是用乙個壓力式接收器和乙個壓差式接收器,或使用兩個壓差式接收器,將它們通過力——電換能器所產生的電訊號進行電路合成(相加或相減),這一類稱為「電復合」。
複合式接收器的聲——力變換因子與各種參量的關係更為複雜,在此不便詳述。但有一點是很明顯的,因為它含有壓差式接收器,所以也
有近講效應。
常見的複合式傳聲器有聲複合式動圈傳聲器、聲複合式電容傳聲器、電複合式帶式傳聲器和電複合式電容傳聲器。
3 指向特性與近講效應
傳聲器的指向特性是由聲波接收器的特性決定的。指向特性又稱方向特性。接收器的指向特性是指接收器對不同方向聲波的接收特性。
一般取某個指定方向為參考0°,以0°時的q值作參考量,其他方向上同樣距離處的q值與參考量的比值就是接收器的指向性。
即:d( )=q( )/q(0)
式中:q(0)——聲源的入射方向為0°時接收器的聲/力變換因子;
q( )——聲源的入射角為時接收器的聲——力變換因子;
d( )—— 角的指向性係數。
下面討論一下三類接收器的指向特性。
對壓力式傳聲器來說,當聲波接收器的尺寸與聲波波長相比十分小時,其聲——力變換因子等於振膜的等效面積,也就是說傳聲器的靈敏度與聲波的入射角度無關。即壓力式傳聲器沒有指向性或稱全指向性。
對壓差式傳聲器來說,圖4a其指向性為:
d( )=q( )/q(0)=(1-sin )/(1-sin0°) =1-sin
這是乙個與聲音頻率無關的雙向特性,**性極座標上它是乙個瘦「8字形」圖案。
圖4b的指向性為:
d( )=q( )/q(0)=co s /cos0°=cos
這也是乙個雙向特性,但整個指向性圖案要寬一些,好象兩個圓球,稱為「8字形」指向性。
圖4c所示的接收器,其指向性係數為:
d( )=q( )/q(0)=(1+cos )/(1+
co s0°) =1
2(1+cos )
這是乙個單指向性,**性極座標上它是乙個「心(髒)形」圖案。
可見,壓差式接收器都有指向性,由於路程差不同,所以指向性也不同。
很顯然,由於複合式傳聲器中包含有壓差式接收器,所以它也有指向性。
由上面的分析可以看出:壓力式傳聲器的靈敏度與聲波頻率和入射方向均無關係,它無方向性也無近講效應;而壓差式和複合式傳聲器的靈敏度是聲波頻率和入射角度的函式,這兩類傳聲器都有方向性也有近講效應。所以可以得出乙個結論:
凡有方向性的傳聲器都有近講效應。
4 近講效應的利用與抑制
有些傳聲器其低音部分較弱,我們可以利用近講效應對低音進行補償,使音質得到改善。圖5是一種單指向性動圈傳聲器利用近講效應補償低音的例項。
圖5 用近講效應補償低音
歌唱演員經常將話筒靠近咀部來提高低頻聲的比重,使歌聲更加溫暖、親切、柔和。
對於那些低音特性好的傳聲器來說,近距離拾音時,近講效應會使低音得到過分的加強,使聲音發厚,有迫力,音質變得不真實;如果拾取的是語言,將使話語變得不清晰,這時需要衰減訊號的低頻分量才能獲得好的效果。為此,有些傳聲器專門設定了這種低頻衰減裝置,如圖6所示。
圖6 低頻衰減裝置
(收稿日期 1996 12 20)
傳聲器基礎知識簡介
一，傳聲器的定義 傳聲器是乙個聲 電轉換器件 也可以稱為換能器或感測器 是和喇叭正好相反的乙個器件 電 聲 是聲音裝置的兩個終端，傳聲器是輸入，喇叭是輸出。傳聲器又名麥克風，話筒，咪頭，咪膽等.二，傳聲器的分類 1，從工作原理上分 炭精粒式 電磁式電容式 駐極體電容式 以下介紹以駐極體式為主 壓電晶...
常見傳聲器的結構及工作原理
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指向性傳聲器應用參考以及區別
指向性傳聲器 一 內部電路圖 單指向性mic的內部電路與通常的mic的內部電路是完全相同的 由於內部採用的是ic，因此其偏值電壓為3.0v,二 內部結構圖 三 關於指向性 一 指向性定義 傳聲器的指向性又稱方向性，是指傳聲器對不同角度入射的聲波的響應，當聲波從不同角度入射到傳聲器振膜時，振膜所受的作...