第六章(传声器自动混音器).doc

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1、第六章传声器传声器俗称话筒，它是一种把声音转换为电信号的换能装置。广泛用于各类扩声系统、录音棚、演播室和多媒体系统中。是各类扩声系统中必不可少的“声源”器件。本章将对它的换能原理、指向特性、技术参数、高频集束效应和传声器之间的干扰，最后还讨论了电容传声器的远距幻象供电和传输电缆的损耗以及传声器使用中的一些问题。6.1换能器的基本原理现今使用最多的传声器是电容传声器和动圈传声器两种基本类型。6.1.1电容传声器：图6-1是电容传声器的原理性结构。电容器由两块间隔的金属板组成。在两块金属电极板之间施加一个电势E，电容器将充以电

2、荷Q，储存在电容器中，E=Q/C（6-1）式中：Q是充的电量，单位库伦；C是电容量，单位法拉。图6-1电容传声器原理(a)电容器充电(b)极板距离变化改变极板间电位(c)具有一个振膜和一个固定后极板的电容传声器(d)传统的电容传声器(e)驻极体电容传声器如果我们保持电量恒定，变更电极板的间距,如图（B）所示，电势将与电容的改变成反比。如果把一个极板固定，另一块极板可变，像一块振膜那样，随着声压的变化改变距离，那么就可组成如图（C）所示的传声器。传声器输出的功率极其微小，因此通常都在电容传声器的内部就进行放大，如图（D）所示

3、。习惯上都用一个极化电源或偏压电源来保持电容器充电。图（E）是一种驻极体电容传声器的原理。通过加到后极板上的一种特殊材料的作用，使这个电容器永久保持充电电荷，这种传声器只要求不大于6～8伏的电压就可工作；而一般的电容传声器要求具有48伏的极化电压。6.1.2动圈传声器：动圈传声器的音圈粘牢在振膜上，同时又处在磁场中。根据磁感应原理，振膜运动时，将会在音圈两端产生一个电位差输出：E=Blv（6-2）式中：E是输出电位差，单位为V；B是磁路中的磁场密度，单位为泰斯拉；l是音圈的长度，单位为m；v是音圈运动的速度，单位为m/s。

4、图6-2（A）是动圈传声器的运动原理。图（B）是带状传声器的类似结构。图6-2动圈传声器原理(a)动圈传声器结构(b)带状传声器的剖面图曾有一段时间，认为电容传声器的频带宽度和质量优于动圈传声器。但是近几年来，质量的差距已有明显缩小。动圈传声器的结构强度普遍好于电容传声器。这个特点使动圈传声器能适应较差的环境中应用。然而，电容传声器能保持十分小的体积，适应各类个人使用。6.2基本指向特性和频率响应特性有两种基本的指向特性：全向特性和双向特性。两种指向特性的输出可组成“心形”或“单向”特性图。1、全向指向特性：如果振膜只有一

5、面对着声场，那么它的指向特性基本上是全向的，如图6-3（A）所示。如今已有直径为20mm或更小的振膜。极座标图如（B）所示。图6-3全向传声器(a)一个小振膜响应各方向的声音(b)全向指向特性2、双向指向特性：带状传声器是双向指向特性传声器的最好构造。图6-4（A）中波纹带的两面是开放在声场中的。显然，从900或2700方向传来的声波，由于波纹带两边的声压互相抵消，因此传声器是没有输出的。极座标特性如（B）所示，它像一个“8字”形状。图6-4双指向特性(a)带状传声器的顶视图(b)双指向特性3、心形指向特性：全向和双向两个

6、极座标指向图加在一起可获得图6-5（A）所示的心形指向特性图。大多数可变指向图的传声器是把两个单元结合在一起工作得到的。广泛用于扩声系统的固定心形指向特性传声器则为单振膜的，它们的工作原理如图6-5（B）和（C）所示。在这种设计中，振膜的背面是开放在声场中的，但是后面来的声音途经一个声音延迟后到达传声器振膜的背面，这个声音延迟时间等于声音从传声器的背面绕过传声器到达传声器前面振膜所需的时间。从传声器后面来的声音经由两种途径到达振膜的两面而互相抵消，因此传声器没有输出。从传声器前面到达的声音，当然也会有一些抵消，但是有一个声

7、压会驱动振膜。图6-5（D）是这种心形传声器在00、900和1800方位的频率响应输出。图6-5单向及心形指向传声器(a)全向+双向指向特性=单指向特性(b)单振膜心形传声器1800到达的声音(c)单振膜传声器00到达的声音(d)良好心形传声器的典型频响特性一阶心形指向特性小结：图6-6是在单振膜心形传声器中通过各种延迟途径获得的超级心形和超心形指向特性。超级心形指向特性表现出最大的轴向拾取与总的随机响应比。超心形指向特性表现出最大的前半球与总的随机响应比。至此我们讨论的指向特性都是一阶设计的，这个命名是因为他们来源于简单

8、的全向和8字形的指向特性图，更高阶的传声器指向特性，包括平方余弦指向特性，它们的极性方程式比一阶更高，如图6-6所示。这些高阶指向特性的设计十分困难，它们的理想特性只能覆盖一小段频率范围。图6-6超级心形和超心形指向特性(a)超级心形指向图(b)超心形指向图图6-7概括了一阶指向特性各特性图。普通心形指