电容传声器构造及灵敏度优化

传声器的结构和外形如图1-54所示，由非常薄的振动膜片和紧靠膜片的背板组成一个电容器。振膜可以是绷紧的金属膜片或涂有金属的塑料膜片，通常极化电压为200V，或者是预极化的驻极材料制成。当膜片受到声波作用时，其电容量发生变化从而产生交变电压，形成变化着的电信号输出。

当膜片受到压力作用时，振动的位移是非常小的。如果将1/2in（1in=25.4mm）的传声器直径放大10亿倍，那么其直径与地球直径相当，此时，膜片厚度约为2km，膜片与背板的距离约为20km，如图1-55所示。当膜片受到声压级为40dB的声波作用时，其位移也只有10mm。所以，当膜片受到声波作用时，其位移是非常非常小的，因而输出电容也非常非常小。另一方面，如果没有声波作用到传声器时，周围空气压力的起伏和传声器电路的热敏噪声等都会导致传声器存在杂散电容。

图1-54 电容传声器的构造

a）剖视图 b）外形图

图1-55 放大后的尺寸(www.xing528.com)

为了提高传声器的灵敏度，应该减少杂散电容，因此，传声器极头（也称咪头）常和第一级前置放大器靠得非常近。一个完整的传声器由极头和前置放大器组成，如图1-56所示。由于电容传声器的电容量很小，故需要一个高阻抗负载以保证具有低的下限截止频率。

图1-56 传声器的组成

传声器的直径，有些国家采用英制尺寸系列，如1in、1/2in、1/4in和1/8in，也有些国家采用毫米单位，对应的尺寸为24mm、12mm、6mm和3mm，最常用的为1/2in传声器。

通常传声器直径尺寸大，灵敏度高，频率范围窄，可测的声压级下限低，如GRAS 46AE1/2in自由场传声器的灵敏度约为50mV/Pa，频率范围15Hz～20kHz，动态范围17～138dB。传感器直径尺寸小，灵敏度低，频率范围宽，可测的声压级下限高，如GRAS 46BE1/4in自由场传声器的灵敏度约为4mV/Pa，频率范围4Hz～20kHz，动态范围35～160dB；GRAS 46DD1/8in压力场传声器的灵敏度约为0.62mV/Pa，频率范围5Hz～70kHz，动态范围47～175dB。