如何选用和检测驻极体传声器

传声器也叫麦克风，又称话筒，在电路中用文字符号B或BM表示。它是整个音响的第一个环节，对整个系统的电声指标有着重要影响。当有声音时，声波激发音膜振动，带动音圈作切割磁力线运动而产生音频感应电压，从而实现了声电转换。传声器是一种将声音信号转换为电信号的声电器件。传声器的种类很多，通常可按原理、指向特性、声作用方式及输出阻抗等进行分类，常见的有动圈式、晶体式、铝带式、电容式和碳粒式等，现在应用最广泛的是动圈式和驻极体电容式两大类。动圈式传声器由永久磁铁、音膜、音圈、输出变压器等部分组成，音圈位于永久磁铁的缝隙中，并与音膜粘在一起。驻极体传声器是一种用驻极体材料制作的新型传声器，具有体积小、频带宽、噪声小、灵敏度高等特点，被广泛应用于助听器、录音机、无线传声器等产品中。

1.常见的传声器

（1）动圈式传声器

动圈式传声器也称为电动式传声器，是最常用的一种传声器，主要由振膜、音圈、永久磁铁和升压变压器等组成。它的工作原理是当人对着传声器讲话时，振膜就随着声音前后颤动，从而带动音圈在磁场中作切割磁力线的运动。根据电磁感应原理，在线圈两端就会产生感应音频电动势，从而完成了声电转换。为了提高传声器的输出感应电动势和阻抗，还需装置一只升压变压器，主要用来提高传声器的输出感应电动势的幅度和实现阻抗匹配。目前使用的动圈式传声器基本上都没有用阻抗匹配变压器，它在音圈绕制工艺上采用细线多层绕制方法，使得传声器的输出阻抗一次达到200Ω左右，简化了结构，也提高了传声器的技术指标。

动圈式传声器结构简单、坚固耐用，具有单指向性，稳定可靠、使用方便、固有噪声小，被广泛用于语言广播和扩声系统中。其缺点是灵敏度较低、频率范围窄。近几年已有专用动圈传声器，其特性和技术指标都较好。动圈式传声器结构如图3-11所示。

图3-11 动圈式传声器结构示意图

声音引起传声器内的音膜振动从而带动线圈一起振动，线圈处在永磁体产生的磁场中，所以线圈振动时切割磁力线而产生感应电流，经内附变压器升压后能输出0.3～3mV的音频电压，可以与扩音机的输入相匹配。动圈式传声器的频率响应一般在200～5000Hz之间，不如电容式传声器优良。但它的灵敏度是比较高的，卡拉OK用传声器大都属于这一类。

动圈式传声器的基本构造不变，因而电容两端的电压随着振动而变化，于是就有音频交变电压输出。由于它的输出阻抗很高，约10MΩ，因此应用场效应晶体管源极跟随器作为阻抗变换器，并且两者之间的接线要尽量短，或者干脆将阻抗变换器与驻极体一起安装在传声器的外壳内，从而减弱外界干扰。

（2）电容式传声器

电容式传声器是一种靠电容量的变化而引起声电转换作用的传声器。它由一个金属振动膜和一个固定电极构成，两者之间距离很近，中间的介质是空气，从而形成一个电容器，如图3-12所示。工作时两金属片间接有200～250V的直流电压，并串联一只高阻值电阻器。平时电容器呈充电状态，当声波作用于振膜上时，其电容量随音频变化，因此电路中充放电电流也随音频变化，其电流通过电阻器，便产生电压降输出。

电容式传声器灵敏度较高，频率特性平坦，瞬时特性好，音质较好，但制造复杂，成本高，由于放大器必须供给电源，使用比较麻烦，因此一般多用于高质量的广播、录音和舞台扩声。

（3）驻极体电容式传声器

驻极体电容式传声器是电容式传声器中的一种，内部结构如图3-13所示。驻极体传声器的结构由声电转换系统和场效应晶体管放大器组成，声电转换的关键元器件是驻极体振膜。这种传声器的工作原理和电容式传声器相同，所不同的是它采用一种聚四氟乙烯材料作为振膜。由于这种材料经特殊电处理后，表面被永久地驻有极化电荷，其结构与上述电容式传声器相似，但是它的电极是驻极体，故名为驻极体电容式传声器。

图3-12 电容式传声器构成

图3-13 驻极体电容式传声器构成

驻极体电容式传声器的塑料振膜的一面镀有金属薄膜层，与另一金属极间形成电容，经生产厂高压电场驻极后就成为驻极体电容。在声波作用下膜片发生振动时，电容量随之变化，但驻极体电容表面电荷保持。

驻极体电容式传声器的场效应晶体管与电路的接法有两种：输出端有2个或3个输出接点，源极S输出和漏极D输出。源极S输出有三根引出线，漏极D接电源正极，源极S经电阻器接地，再经一电容器作信号输出，3个输出接点的传声器漏极D、源极S及接地电极彼此分开呈三端式；漏极D输出有两根引出线，漏极D经一电阻器接至电源正极，再经一电容器作信号输出，源极S直接接地，两个输出接点的传声器外壳、驻极体与场效应晶体管源极相接做接地端，场效应晶体管漏极D做信号输出端，如图3-14所示。

驻极体电容式传声器的连接形式：驻极体传声器工作时要给它提供极化电压，驻极体传声器的连接形式有四种，即负极接地，源极S输出；正极接地，源极S输出；负极接地，漏极D输出；正极接地，漏极D输出，如图3-15所示。源极电阻R_s常取2.2～5.1kΩ，漏极电阻R_d常取1～2.7kΩ。

图3-14 驻极体电容式传声器电路图

图3-15 驻极体电容式传声器的连接形式

驻极体电容式传声器作为换能器，被广泛用于助听器、无线传声器、电话机、声控设备等电路中。这种传声器除具备普通电容式传声器的优良性能外，还具有结构简单、体积小、耐振、重量轻、价格低、频带宽、噪声小等特点，在普及型收录机中的内置传声器以及普通无线传声器均广泛采用这类传声器。该类传声器的缺点是在高温高湿下寿命较短。

国产驻极体电容式传声器有些品种用色点标记来表示灵敏度分挡。通常用白、蓝（绿）、黄、红等色点表示。白点的灵敏度最高，红点的灵敏度最低。驻极体电容式传声器使用时必须外加直流电源，工作电压均在1.5～6V范围内。

（4）压电式传声器

压电式传声器也叫晶体式传声器，它是利用晶体的压电效应制成的，比如钛酸钡晶体有较强的压电效应，用它制成的压电式传声器已得到广泛应用。压电效应是当声波作用到晶体表面时，在两个受力面上将产生异性电荷，两表面间产生电位差，该电位差随着声波的强度变化，从而把声的振动转换为电信号。

（5）铝带式传声器

铝带式传声器是在强力磁极极化的空隙中悬挂一条极薄的铝合金带，其表面折成皱纹形，永久磁铁所产生的磁力线集中地穿过铝带。当声波传来时因声波到达的时间不同，在铝带前面和后面造成两面压力差，铝带便依靠压力差而振动并切割磁力线，感应出音频电压。由于铝带的振动是前后压力差所引起的，故属于压差式传声器。铝带的重量极轻，能很好地适应高、低频声波的振动，故频率特性很好，很适合于要求较高的广播和音乐录音等。铝带的尺寸、形状和质量对传声器音质有直接影响，铝带越宽，铝带的沟槽越多、越深，音调就越低；铝带越薄，音调越高。

（6）炭精式传声器

炭精式传声器主要由保护罩、炭精砂、带有可动电极的振动片、装有固定电极的绒杯、外壳等构成。可动电极固定在振动片的中心，而振动片则固定在金属外壳上，利用外壳作为可动电极的引线。振动片多用炭精片制成，因为炭精弹性好且能导电，也有用铝片制成的。固定电极则装在金属绒杯底部，与引线螺钉相连接，利用引线螺钉作固定电极引线。绒杯具有弹性，所以振膜能自由振动，炭精砂放在金属绒杯内，在可动电极和固定电极之间。炭精式传声器需要电池供给电源，传声器经过电池接到升压变压器的输入端，输出端经过一个电位器接到放大器的输入端。在没有声音信号时，炭精式传声器中有一直流电流通过，当有声音信号作用于传声器时，声波作用在传声器的振动膜上，使振膜随着振动，同时使炭精砂所受到的压力时大时小，压力大时，炭精砂粒被挤紧，电阻减小，电流增大；压力小时，炭精砂疏散，电阻增大，电流减小。由此在电路中会产生一音频电流，经变压器输送到放大器进行放大。

炭精式传声器灵敏度高，输出功率大，结构简单，价格低廉。但其频率特性差，非线性失真大，噪声大，容易受潮，工作不稳定，现已较少应用。

（7）半导体式传声器

半导体式传声器是利用锗、硅等半导体材料或晶体管的压阻效应制成的传声器件，有压阻式和晶体管式两类。晶体管式是在晶体管上加压，使电流放大率减小制成的晶体管传声器。压阻式是在锗、硅等单晶上加压，使电阻变化，利用压阻效应，类似炭精式传声器的原理得到输出电压。半导体传声器的灵敏度较高，是一种高质量的传声器。

2.传声器（传声器）的主要技术参数(www.xing528.com)

传声器的主要技术参数有频率响应、灵敏度、输出阻抗、指向性等。

（1）灵敏度

灵敏度是在自由声场中，当电压为0.1Pa时，传声器所产生的输出电压或电动势，是指传声器在一定强度的声音作用下输出电信号的大小。灵敏度高，表示传声器的声电转换效率高，对微弱的声音信号反应灵敏。技术上常用在0.1Pa[μBar（微巴）]声压作用下传声器能输出多高的电压来表示灵敏度。如某传声器的灵敏度为1mV/μBar，即表示该传声器在1μBar声压作用下输出的信号电压为1mV。习惯上也常用分贝来表示，上述传声器的灵敏度用分贝可以表示为60dB。

（2）频率响应

频率响应是指传声器在自由场中灵敏度和频率变化的关系。传声器在不同频率声波作用下的灵敏度是不同的，一般在中音频（如1kHz）时灵敏度高，而在低音频（如几十赫）或高音频（十几千赫）时灵敏度降低。通常以中音频的灵敏度为基准，把灵敏度下降为某一规定值的频率范围称作传声器的频率特性。频率特性范围宽，表示该传声器对较宽频带的声波具有较高的灵敏度，扩音效果就好。理想的传声器频率特性应为20Hz～20kHz。

（3）输出阻抗

传声器的输出阻抗是指传声器的两根输出线之间在1kHz时测量的传声器阻抗。有低阻（如50Ω、150Ω、200Ω、250Ω、600Ω等）和高阻（如10kΩ、20kΩ、50kΩ）两种。为了使传输获得高效率，为了保证频率响应及满足失真度指标的要求，信号源的输出阻抗应与前级增音器或扩音器的输入阻抗相匹配。其匹配原则是：信号源的输出阻抗应接近负载阻抗但不得高于负载阻抗。传声器宜采用低阻抗型，电路的高频损失和电噪声干扰较小，传输电路的允许长度可较长。高阻抗传声器价格便宜，但感应电噪声较大，传输电路的允许长度较短，宜用于要求较低的场合。

（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。如单方向性表示只对某一方向来的声波反应灵敏，而对其他方向来的声波则基本无输出，单向传声器可分为心形、超心形、超指向形。无方向性则表示对各个方向来的相同声压的声波都能有近似相同的输出。双向性表示传声器前、后两面灵敏度一样，两侧灵敏度较低。

（5）固有噪声

固有噪声是指在无声压作用时，传声器的输出电压。

3.传声器的使用

选择传声器时应根据使用的场合和对声音质量的要求，结合各种传声器的特点，综合考虑选用。例如，高质量的录音和播音，主要要求音质好，应选用电容式传声器、铝带式传声器或高级动圈式传声器；作一般扩音时，广播和宣传选用普通动圈式即可；当讲话人的位置不时移动或讲话时与扩音机距离较大时，以及在噪声环境中，应选用方向性强的传声器；如卡拉OK演唱时，应选用单方向性、灵敏度较低的传声器，以减小杂音干扰等。在使用中应注意：

（1）阻抗匹配

在使用传声器时，传声器的输出阻抗与放大器的输入阻抗相同是最佳匹配，如果失配比在3∶1以上，就会影响传输效果。例如把50Ω传声器接至输入阻抗为150Ω放大器时，虽然输出可增加近7dB，但高低频的声音都会受到明显的损失。

（2）连接线

传声器的输出电压很低，为了免受损失和干扰，连接线必须尽量短，要注意平衡连接，高质量的传声器应选择双心绞合金属隔离线，一般传声器可采用单心金属隔离线。高阻抗式传声器传输线长度不宜超过5m，否则高音将明显损失，低阻传声器的连线可延长至30～50m。

（3）工作距离与近讲效应

通常，传声器与声源之间的工作距离在30～40cm为宜，如果距离太远，则回响增加，噪声相对增大；工作距离过近，会因信号过强而失真，低频声过重而影响语音的清晰度，这是因为指向性传声器存在着“近讲效应”，即近距离播讲时，低频声会得到明显的提高。

普通动圈式传声器的工作距离一般为20cm左右，过近声音含糊不清，过远噪声过大；动圈式近讲传声器距离可近些，灵敏度高的传声器（如电容传声器）距离应远些。传声器应尽量远离扬声器，避免声反馈而产生啸叫。

（4）声源与传声器之间的角度

每个传声器都有它的有效角度，一般声源应对准传声器中心线，两者间偏角越大，高音损失越大。声源与传声器角度应尽量小，最好以中心为准，以减少失真。有时使用传声器时会带有失真的声音，这时把传声器偏转一些角度，就可减轻一些。

（5）传声器位置和高度

在扩音时，传声器不要先靠近扬声器放置或对准扬声器，否则会引起啸鸣。传声器放置的高度应依声源高度而定，如果是一个人讲话或几个人演唱，传声器的高度应与演唱者口部一致；当人数众多时，传声器应选择平均高度放置，并适当调配演唱者和伴奏队中各种乐器的位置，勿使响的过响，轻的过轻，而且要使全部声响都在传声器有效角度以内。如果有领唱或领奏，必要时应放置专用传声器。

（6）多只传声器同时使用

在需要几个传声器同时使用时，可采取并联接法，但必须注意几个传声器的相位问题。相位一致时才能互相并联，否则将互相干扰，使输出减小，失真。不同型号和不同阻抗的传声器，不宜并联使用，因为高阻抗传声器会短路，使输出电压降到很低。通常状况下，传声器直接并联使用，其效果不如单只传声器。若几只传声器同时使用直接并联，应至前置放大后再予以合并或使用传声器集线器，并注意各传声器相位一致。

（7）其他方面

传声器使用中应防止敲击，不宜用损坏传声器的敲击方法试验，在室外使用时应加防风罩。用电池供电的传声器应注意防止电池极性接反，如果电池电压下降，会使灵敏度降低，失真度增大。

4.驻极体电容式传声器的测试

（1）极性判断

在场效应晶体管的栅极G和源极S间有一只二极管，故可利用二极管的正、反向电阻特性来判断驻极体传声器的漏极D与源极S。将万用表拨至“R×1kΩ”挡，将黑表笔接任意一点，红表笔接另外一点，记下测得的数值；再交换两表笔的接点，比较两次测得的结果，阻值比较小的一次，黑表笔接触的点为场效应晶体管的源极S，红表笔接触的点为场效应晶体管的漏极D。

（2）质量判断

万用表检测驻极体传声器方法是：如图3-16所示，将万用表拨至“R×1kΩ”挡，黑表笔接传声器漏极D，红表笔接传声器的源极S和外壳，同时接地，用手指不间断地弹或用嘴对传声器吹气，同时观察万用表指针，若万用表指针不动（没有指示），则说明传声器已失效；如果万用表指针有指示，表明传声器正常，同类型的传声器比较，指针摆动的范围越大其灵敏度越高。

图3-16 万用表检测驻极体传声器