电声器件是指声音信号和电信号能相互转换的器件。电声器件一般利用电磁感应、静电感应、压电效应、压电谐振等原理来实现电声转换或声电转换。
电声器件包括两大类：一类用于将音频电信号转换成声音信号，如压电蜂鸣器、电磁讯响器、扬声器、耳机等；另一类用于将声音信号转换成电信号，如传声器、话筒、送话器等。这些电声器件广泛应用于收音机、录放机、电视机、计算机、通信机和电话机等电子设备中。
根据电子行业标准SJ/T 10598-1994《电声器件型号命名方法》的规定，扬声器、传声器、耳机、送话器、受话器、收发两用换能器、声响器、蜂鸣器等电声器件的型号由主称、分类、特征和序号4部分组成；耳机组、送话器组、受话器组、传声器耳机组、送受话器组、扬声器系统、号筒扬声器、声柱、复合扬声器、通信帽等电声器件的型号由主称、特征和序号3部分组成。
型号中的主称不得省略，分类和特征根据具体情况而定。型号中的代号用汉语拼音字母表示，标称尺寸、功率和序号等用数字表示，型号中各部分的符号和意义见表3.9-1。
表3.9-1 电声器件的型号各部分符号及意义
直接辐射式扬声器，以其形状、标称尺寸为特征依次标志；圆形扬声器以标称尺寸为特征，尺寸以mm为单位；椭圆形、跑道形和矩形扬声器的尺寸先标矩轴、后标长轴，以cm为单位（五舍六入）；中高频扬声器，除直接辐射式锥形扬声器和复合扬声器外，均以功率为特征；声柱、扬声器系统、号筒式组合扬声器和复合扬声器均以功率为特征；凡带有放大器（不包括前置放大器）的电声器件和组合件，在序号前应加注字母F标志。
例如，YD103-1表示直径为103mm的动圈式扬声器；YDT0610-4表示短轴为6.5cm、长轴为10cm的椭圆形动圈式扬声器；YHG5-1表示额定功率为5W的高频号筒式扬声器；YD166-B1表示直径为166mm的带变压器动圈扬声器；CD-1表示动圈式传声器；EDL-1表示动圈式立体声耳机；OSDK-1表示头戴式抗噪声送受话器组。
一、扬声器（Loudspeaker）
如图3.9-6（a）所示，扬声器是一种电声转换器件，能把音频电信号转换成声音信号并辐射至周围空间，俗称电喇叭或喇叭。扬声器在电路中的符号如图3.9-6（b）所示，一般用字母B表示。
图3.9-6 扬声器
扬声器是视听设备不可或缺的重要器件，它的质量好坏会直接影响视听设备的音质和音响效果。扬声器的品种、式样繁多，使用最广泛、数量最多的是电动式纸盆扬声器，也称动圈式纸盆扬声器。
1.扬声器的分类
（1）按驱动方式分类。扬声器按驱动方式可分为电动式、电磁式、静电式、压电式扬声器等。
1）电动式扬声器。电动式扬声器的音圈是用漆包线绕制成的，圈数很少，故阻抗很小。当扬声器的音圈通入音频电流后，音圈在电流的作用下产生一个交变磁场，线圈在永久磁钢所形成的磁场中形成振动。由于音圈产生磁场的大小和方向随音频电信号的变化不断改变，因此两个磁场的相互作用使音圈做垂直于音圈的电流方向运动。由于音圈和振动膜相连，因此音圈带动振动膜振动，由振动膜振动引起空气的振动而发出声音，这样就将电信号转换成声波向四周辐射。
2）电磁式扬声器。也叫舌簧式扬声器，声源信号电流通过音圈后会把用软铁材料制成的舌簧磁化，磁化了的可振动舌簧与磁体相互吸引或排斥，产生驱动力，使振膜振动而发音。
3）静电式扬声器。将导电振膜与固定电极按相反极性配置，形成一个电容。将声源电信号加于此电容的两极，极间因电场强度变化产生吸引力，从而驱动振膜振动发声。
4）压电式扬声器。利用压电材料受到电场作用发生形变的原理，将压电元件置于音频电流信号形成的电场中，使其发生位移，从而产生逆压电效应，驱动振膜发声。
（2）按振膜和辐射器形状分类。扬声器按振膜和辐射器形状可分为锥形、平板、球顶、号筒、带状扬声器等。
1）锥形扬声器。振膜成圆锥状的扬声器称为锥形扬声器。如图3.9-7所示的锥形纸盆扬声器是电动式扬声器中最普通、应用最广的扬声器，尤其是作为低音扬声器来使用。
2）平板扬声器。如图3.9-8所示，平板扬声器是振膜为平面的电动式扬声器，以整体振动直接向外辐射声波。它的平面振膜是一块圆形蜂巢板，板中间是用铝箔制成的蜂巢芯，两面蒙上玻璃纤维。平板扬声器的频率特性较为平坦，频带宽而失真小，但额定功率较小，适合于空间较小的地方安装使用。
图3.9-7 锥形纸盆扬声器
图3.9-8 平板扬声器
3）球顶扬声器。如图3.9-9所示，球顶扬声器一般为电动式扬声器，其工作原理与纸盆扬声器相同。球顶扬声器的优点是瞬态响应好、失真小、指向性好，缺点是效率较低，常作为扬声器系统的中、高音单元使用。
图3.9-9 球顶扬声器
图3.9-10 号筒扬声器
图3.9-11 带状扬声器
4）号筒扬声器。号筒扬声器的外观如图3.9-10所示，其工作原理与电动式纸盆扬声器相同。号筒扬声器的振膜多是球顶形的，和其他扬声器的区别主要在于它的声辐射方式。纸盆扬声器和球顶扬声器是由振膜直接鼓动周围的空气将声音辐射出去的，是直接辐射；而号筒扬声器是把振膜产生的声音通过号筒辐射到空间的，是间接辐射。号筒扬声器最大的优点是效率高、谐波失真小、方向性强，但其频带较窄、低频响应差。
5）带状扬声器。如图3.9-11所示，带状扬声器用非常轻的铝箔带条做成短带条形状，振膜本身就是导电性材料，将其置于磁场中，若通以音频电流即可振动发声，这种结构的振膜阻抗非常小，在和放大器及分频网络连接时，必须用匹配变压器。
（3）按放声频率分类。扬声器按放声频率可分为低音、中音、高音和全频带扬声器。
低音扬声器主要用来播放低频信号，工作频率一般为20～800Hz。为使低频放音下限尽量向下延伸，低音扬声器的口径做得都比较大。为了提高纸盆振动幅度的容限值，常采用软而宽的支撑边。一般情况下，低音扬声器的口径越大，低频音质越好、所承受的输入功率越大。
中音扬声器主要用来播放中频信号，工作频率范围一般为500Hz～6k Hz。中音扬声器可以实现低音扬声器和高音扬声器重放音乐时的频率衔接。由于中频占整个音域的主导范围，且人耳对中频的感觉较其他频段灵敏，因而中音扬声器的音质要求较高。
高音扬声器主要用来播放高频信号，工作频率一般为4～20k Hz。高音扬声器为使高频放音的上限频率达到人耳听觉上限频率20k Hz，口径都比较小，振动膜韧性较高。
全频带扬声器是指能够同时覆盖低、中、高各频段的扬声器，可以播放整个音频范围内的电信号。其理论频率范围要求是从20Hz～20k Hz，但在实际上由于采用一只扬声器很难达到，因而大多数都做成双纸盆扬声器或同轴扬声器。
2.扬声器的性能参数
（1）标称功率。又称额定功率或不失真功率，是扬声器能长时间工作的输出功率，它一般都标在扬声器上。标称功率是一种平均功率，扬声器工作在变功率状态，它随输入音频信号的强弱而变化，在弱声音信号中，峰值脉冲信号会超过额定功率很多倍，由于持续时间较短而不会损坏扬声器，但有可能出现失真。因此，为保证在峰值脉冲出现时仍能获得很好的音质，扬声器需留足够的功率富裕量。
一般来说，扬声器的最大功率是额定功率的2～4倍。扬声器标称功率（单位为W）的优选系列为1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6.3、8，所有大于10W或小于1W的值，都可以用该优选系列乘以10的整数次幂。
（2）标称阻抗。也称阻抗，是指扬声器在特定工作频率下，施加在扬声器输入端的电压与流过电流的比值。由于扬声器的阻抗随信号频率的变化而变化，所以标称阻抗一般是指400Hz或1k Hz下的阻抗。
扬声器的阻抗约为扬声器音圈直流电阻的1.1～1.3倍，一般标注在扬声器上。扬声器标称阻抗（单位为Ω）的优选系列为4、6、8、16、25、50、100。
扬声器上一般都会标注标称功率和阻抗。如图3.9-12所示，通过铭牌可知，此扬声器的标称功率为3W、标称阻抗为8Ω。
（3）频率响应范围。是衡量扬声器放音频带宽度的指标。高保真放音系统要求扬声器系统应能重放20Hz～20k Hz的人耳可听音域。由于用单只扬声器不易实现，故目前高保真音箱系统采用高、中、低3种扬声器来实现全频带重放覆盖。高保真扬声器的频率特性应尽量趋于平坦，否则会引入重放的频率失真。
（4）谐波失真。指重放时，增加的原信号中没有的谐波成分。扬声器的谐波失真来源于磁体磁场不均匀、振动膜的特性、音圈位移等非线性失真。目前，较好的扬声器的谐波失真不大于5%。
图3.9-12 扬声器的标称功率和阻抗
（5）灵敏度。是指输入功率为1W的粉红噪声时，在扬声器轴向正面1m处所测得的声压大小。灵敏度是衡量扬声器对音频信号中的细节能否重放的指标。灵敏度越高，扬声器越能对音频信号中的细节做出响应。
（6）指向性。扬声器对不同方向上的辐射，其声压频率特性是不同的，这种特性称为扬声器的指向性。它与扬声器的口径有关，口径大时指向性尖锐，口径小时指向性宽。指向性还与频率有关，一般而言，低频信号没有明显的指向性，高频信号的指向性较强。
3.扬声器的选用
选用扬声器时，要根据使用场合、电路等选择合适尺寸、驱动方式、振膜形状、标称功率、标称阻抗、频率响应范围的扬声器。
一般的音响设备，可选择廉价的电动式纸盆扬声器；为使声音更浑厚、音域更宽广，则可以选用150～6000Hz或更高频率范围的纸盆扬声器。
扬声器的标称功率要与功率放大器的输出功率相适应。当功率放大器输出功率大于扬声器的标称功率时，可采用多个小功率扬声器串、并联组合，使扬声器的总功率与放大器输出功率相适应。功率放大器的输出阻抗要与扬声器的阻抗相匹配，否则会引起大的功率损耗。低音单元的扬声器应选用大口径的纸盆扬声器，它重放低频的效果更好；中音单元的扬声器可以选用平板或球顶扬声器；高音单元的扬声器应选用球顶高音扬声器，它的高频响应较好；要想重放声音的全频带，应选用多只扬声器单元，利用分频网络使它们各自重放相应的频率范围。
4.扬声器的检测
先检查扬声器的外观，纸盆应完好无损，其折环与盆架、定芯支片与盆架的粘接应牢固。
如果有条件，可将扬声器接在音响设备上试听。试听前，最好选用有较宽放音频带的音响设备和音域较宽的乐曲，音量应由小到大。可以选几只相同尺寸的不同型号的扬声器交替试听，比较其音色、音质的好坏。优质扬声器应发音浑厚、高亢、丰满、有力度、有层次。在音量加大后，判断扬声器有无嘶哑、浑浊、刺耳的现象。
没有视听条件，可通过检测扬声器的阻值来判断扬声器是否损坏。将万用表置于电阻量程400Ω挡，测量扬声器的直流阻值，扬声器的阻抗约为直流电阻的1.1～1.3倍。若所测阻值为零或无穷大，则说明扬声器已损坏。(www.xing528.com)
二、蜂鸣器（Buzzer）
如图3.9-13（a）所示，蜂鸣器是一种电声转换器件。它将线圈置于由永久磁铁、铁芯、高导磁的小铁片及振动膜组成的磁回路中。通电时，小铁片与振动膜受磁场的吸引会向铁芯靠近，线圈接收振动信号则会生成交替的磁场，继而将电能转为声能。蜂鸣器在电路中的符号如图3.9-13（b）所示，一般用字母H或HL表示。
图3.9-13 蜂鸣器
蜂鸣器是一体化结构的电子讯响器，通常采用直流电压供电，广泛应用于电脑、打印机、报警器、电子玩具、电话、定时器等电子产品中作为发声器件。
1.蜂鸣器的分类
（1）按驱动方式分类。可分为无源蜂鸣器和有源蜂鸣器。无源蜂鸣器和有源蜂鸣器的区别是内部有没有集成振荡源。
1）无源蜂鸣器。内部不带振荡源，两端加直流信号无法鸣叫，必须用相应频率的方波去驱动它。无源蜂鸣器价格便宜、频率可控，可以发出不同音调。
2）有源蜂鸣器。内部有一个简单的振荡电路，能将恒定的直流电转化成一定频率的脉冲信号，产生交变磁场，带动蜂鸣片振动发音。某些有源蜂鸣器在特定的交流信号下也可以工作，只是对交流信号的电压和频率要求很高。
（2）按构造方式分类。可分为电磁式蜂鸣器和压电式蜂鸣器。
1）电磁式蜂鸣器。由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片、外壳等组成，接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场，振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
2）压电式蜂鸣器。是利用压电陶瓷的压电效应制作的蜂鸣器，主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器、共鸣箱、外壳等组成，有的压电式蜂鸣器外壳上还装有发光二极管。
多谐振荡器由晶体管或集成电路构成。当接通电源后，多谐振荡器起振，输出音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。
压电蜂鸣片由锆钛酸铅或铌镁酸铅压电陶瓷材料制成，在陶瓷片的两面镀上银电极，经极化和老化处理后，再与黄铜片或不锈钢片粘在一起。当压电材料和金属片两端施加上一个电压后，因为压电效应蜂鸣片就会产生机械变形而发出鸣叫。
2.蜂鸣器的选用
选用蜂鸣器时，要根据使用场合、电路等选择合适尺寸、工作电压、驱动方式、构造方式的扬声器。
电磁式蜂鸣器工作电压的范围为1.5～24V，压电式蜂鸣器的工作电压范围为3～220V，一般要选择9V以上的工作电压，以获得较大的声音。蜂鸣器的尺寸会影响到音量的大小、频率的高低，压电式蜂鸣器可以做得很大声，常见的警报器大都是压电式蜂鸣器。电磁式蜂鸣器由于音色好，多用于语音、音乐设备。
3.蜂鸣器的检测
根据蜂鸣器上的标识识别出正、负极引脚。将万用表置于电阻量程400Ω挡，红表笔接蜂鸣器正引脚、黑表笔接蜂鸣器负引脚，观察显示器读数。蜂鸣器应该有一个固定阻值，无源蜂鸣器一般为十几欧姆，当表笔接触或断开蜂鸣器引脚的时候，蜂鸣器会发出“吱吱”的声音；有源蜂鸣器一般为几百欧姆，当表笔接触蜂鸣器引脚的时候，蜂鸣器会鸣叫。如果测得引脚间的阻值为无穷大或零，则说明蜂鸣器损坏。
三、传声器
如图3.9-14（a）所示，传声器即话筒，又称为麦克风，是一种把声音信号转换成电信号的换能器件，常用于各种扩音设备中。传声器在电路中的符号如图3.9-14（b）所示，一般用字母B或BM表示。
图3.9-14 传声器
1.传声器的分类
传声器的分类方法很多，按换能方式可分为电动式传声器、电容式传声器、电磁式传声器、半导体式传声器和压电式传声器等；按指向性可分为无指向传声器、双向传声器、心形传声器、超心形传声器和超指向传声器等；按使用场合可分为普通传声器、立体声传声器、佩戴式传声器、无线传声器和测量用传声器等。
各种类型的传声器尽管在结构上有所不同，但它们都有一个振动系统，该系统在声波作用下引起振动，产生出相应的电压、电容或电阻变化。
下面介绍两种最常见的传声器。
（1）动圈式传声器。图3.9-14（a）所示的传声器即为动圈式传声器，它是电动式传声器的一种。把导体置于磁场中，用声音激励振动系统使其振动，通过电磁感应作用，在导体上产生感应电动势，应用这种原理做成的传声器称为电动式传声器。如果传声器中所用的导体为音圈结构，就称为动圈式传声器；如果所用导体为铝带，则称为铝带式传声器。
日常生活中使用的传声器大多数为动圈式传声器，它具有噪声小、结构牢固、性能稳定、经久耐用、价格低廉、指向性好的优点，广泛应用于广播、扩音、录音、演出等领域。
（2）驻极体传声器。如图3.9-15所示，驻极体传声器是电容式传声器的一种。电容式传声器一般由一个固定电极和一个金属振动膜组成，可等效为一个小电容器，在其上加一定的电压，就能产生一个电场。电极与振动膜的距离通常是几十微米，中间的介质为空气，电极由铝合金或不锈钢制成。使用时，在金属膜片与电极之间要加上几百伏特的直流电压，并串入一个高阻电阻器。传声器电容器加上直流电压后呈充电状态。当声波传到膜片时，膜片受到声波压力而产生振动，使电极与膜片之间的空气间隙发生改变，从而使其电容量发生变化。此时，电容量的变化促使电荷移动而产生变化的电流，此变化的电流流过高阻值的电阻，便产生与传来的声波信号的变化规律相同的信号电压。
电容式传声器的优点是频率响应好、固有噪声电平低、失真小，但由于极化用的直流电压高、放大级装在壳体内，因此传声器的体积较大，使用时需供给较高的直流电压，多用于专业录音室或当作标准电声器件使用。
图3.9-15 驻极体传声器
图3.9-16 驻极体的结构
驻极体是一种半永久性极化的电介质。某些电介质在很强的外电场作用下会产生正、负表面电荷，即使除去了外电场，表面电荷仍然会留驻在电介质上，即形成半永久极化的电介质，这类电介质就称为驻极体。
由于驻极体本身带有半永久性的表面电荷，因此驻极体传声器在进行声电转换时，不像电容式传声器那样需要较高的极化电压，可以将其直接接入放大电路中。
如图3.9-16所示，驻极体传声器是由一面镀有金属层、另一面带有电荷的驻极体薄膜和一个有若干小孔的金属电极构成，其内部与一个场效应管相连。驻极体带有电荷的一面与背极相对，中间有一个极小的空气隙，形成了一个以空气隙和驻极体作绝缘介质、以背极和驻极体上的金属层作两个电极的介质电容。由于驻极体上具有极化电荷，在电容器的两极之间就有了电位差。当声波作用于驻极体薄膜时，振膜振动产生位移，改变了电容器的电容量，电容量的改变使电容器的输出端产生了相应的交变电压信号，于是便完成了声电转换。
驻极体传声器内部有一个场效应管，其栅极G与驻极体的金属极板相连，场效应管的源极S和漏极D作为传声器的电极引出，一般都将源极S与驻极体的金属外壳相连。如图3.9-15所示，对于有两个引出端的驻极体传声器，一般其中与壳体连接的是源极S，另外一端是漏极D。
2.传声器的性能参数
（1）灵敏度。指传声器在自由场中接受一定的外部升压并将其转换为输出电压信号的能力，常用每帕声压产生多少毫伏电压来表示，单位为m V/Pa，也可用分贝（dB）表示，0dB=1000m V/Pa。
由于测量声压方式的不同，灵敏度又分为声压灵敏度和声强灵敏度。声压灵敏度是指传声器输出电压与实际作用于传声器膜片上的声压之比；声强灵敏度是指传声器输出电压与传声器移开时该处的实际声压之比。
（2）频率响应。指在自由场中传声器的灵敏度与声音频率之间的响应特性。通常希望灵敏度在全部音频范围内保持不变，但传声器的灵敏度是随声音的频率变化而变化的，在频率范围的两端，灵敏度会出现不同程度的下降。普通传声器的频率响应范围为100Hz～10k Hz，中端的频率响应范围为40Hz～15k Hz，高端的频率响应范围可达20Hz～20k Hz。
（3）输出阻抗。指传声器的输出端的交流阻抗，通常是在1k Hz频率下测得的。一般将输出阻抗小于2kΩ的称为低阻抗传声器，大于2kΩ的称为高阻抗传声器。
（4）指向性。指向性是指传声器灵敏度随声波入射方向而变化的特性。一般分为全指向性传声器、单指向性传声器和双向性传声器。
1）全指向性传声器。指传声器对来自四面八方的声波有基本相同的灵敏度，其有效拾音范围呈圆形。
2）单指向性传声器。指传声器的正面灵敏度明显高于背面或侧面，即有效拾音范围在传声器的正面。根据指向特性曲线的形状，单指向性传声器可分为笔形、扇形、心形、超心形、超指向性传声器等。
3）双向性传声器。指传声器的前、后面有大体相同的灵敏度，而两侧的灵敏度较低，即有效拾音范围在传声器的正面和背面。
（5）固有噪声。由于传声器内相关元件、导线中分子的热运动以及周围空气的扰动等的影响，传声器在无外界声音、振动、电磁场干扰的条件下，仍有一定的输出电压，这一电压就是传声器的固有噪声电压。传声器的固有噪声一般都很小，在微伏特数量级。
3.传声器的选用
选用传声器时，要根据使用场合、电路等选择合适尺寸、换能方式、灵敏度、频率响应、指向性的传声器。
舞台演出应选用单向性传声器；广场应选用全指向性、低噪声的动圈式传声器；普通录音设备应选用单向驻极体电容式传声器；专业视频制作应选用高质量、指向性好、噪声低的动圈式传声器或电容式传声器；声学测量应选用精密的电容式传声器。
传声器尤其是高阻抗传声器的输出电缆引线要有良好的屏蔽，且不能太长，否则由于电缆分布电容的影响，会使传声器的高频特性变差。
使用传声器时，应注意声源与传声器的距离。除了近讲传声器使用时必须贴近振动膜片外，其余传声器与使用者之间一般以30～40cm距离为好。
为了减少频率失真，声源应对准传声器的中心线。在扩音时，传声器不要对准或靠近扬声器，否则会引起反馈啸叫。
传声器尤其是灵敏度较高的电容式传感器一般经不起强烈的震动和敲击，因此在试音时，不能采用拍打和敲击的方法试验传声器，否则很容易损坏传声器。
4.传声器的检测
（1）动圈式传声器的检测。将万用表置于电阻量程400Ω或者更高挡，测量传声器的直流阻值，传声器的阻抗约为直流电阻的1.1～1.3倍。低阻抗传声器的输出阻抗大多在几十、上百欧姆，高阻抗传声器的输出阻抗大多在几十千欧姆。若所测阻值为零或者为无穷大，则说明传声器已损坏。
（2）驻极体传声器的检测。对于如图3.9-15所示的双电极驻极体，将万用表置于电阻量程4kΩ挡，测量两个电极之间的正、反向电阻，正常应为几百欧至几千欧，其中红表笔接源极S时阻值较小；如果正、反向阻值均为无穷大或接近于零，则说明传声器已损坏。
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
