传声器的分类(1) 录音手册-第二章

第一节 传声器的分类

传声器的分类方法。
1.按照传声器的换能原理分类，其中包括：
电动式传声器
电动式传声器应用了电磁感应原理来完成声电转换。当一个闭合的导电金属做切割磁力线运动时，在此金属中会产生有特定大小和方向的电流。由于电动式传声器的输出电压与振动速度成正比例，因而又较振速式传声器。电动式传声器又有三种类型：动圈传声器；铝带传声器；压力区式传声器。
动圈传声器(dynamic microphone）
动圈传声器，通常由一个约0.35密耳厚的聚酯薄膜来充当传声器的振膜.薄膜上京戏地附着一个绕有导线的芯,叫音圈,它精确地悬挂在高强度磁场中.当声波冲击薄膜的表面时,附着的音圈随声波的频率和振幅成正比例移动,使音圈切割永久磁铁提供的磁力线.这样,在音圈导线中就产生了有着特定大小和方向和模拟电信号.
动圈传声器的阻抗较低,一般在30～50Ω之间,就是说，可以使用很长的产生器线而不会由于线间电容的存在产生高频分流效应.传声器内还装有一个变压器,使音圈与放大器输入阻抗相匹配,同时也起到使信号电压升高的作用.
为了消除音圈受杂散磁场感应的交流声信号,有的传声器内设置了交流声补偿线圈.这个线圈与音圈的大小,圈数完全一样,但不放在磁系统里,也不连接振膜,因而不受声波推动,他与音圈反相串联,从而将两者感应的交流声信号互相抵消掉.
为了抗击传声器受强冲击产生的噪声,有的传声器内设置了另一个相同的磁系统,磁系统内安置了一个与音圈大小,圈数完全相同的抗冲击声线圈.这个线圈不连接振膜,因而不受声波推动.当传声器受到机械冲击时,音圈和抗冲击声线圈同时产生感应电动势.将两个线圈反相串联,两个感应电动势相互抵消掉,从而没有噪声输出.
动圈传声器的构造特点使其具有教强的抗机械冲击能力,使用起来非常牢固.
铝带传声器(ribbon microphone 或 band microphone)
铝带传声器,使用极薄的铝带做振膜.该振膜沿其长度方向做成均 匀波纹状,挂在强磁场中.当声波作用于铝带前后两表面时,形成声压差,铝带岁声波作相应振动,切割磁力线,在铝带上下两端间产生感应电动势,从而产生与声波的振幅和频率的电流.铝带既是声波接收器又是换能器.铝带的阻抗很低,它的只有约0.2Ω.这个阻抗太小,不能直接驱动传声器的输入级,因此必须用一个升压变压器以使输出阻抗达到可接受的150～600Ω的范围.铝带传声器瞬态还原真实,音色自然，但抗机械冲击能力较弱,在气流强劲的地方,必须对铝带严加保护,否则强气流会将铝带吹弯,脱离原位而不能复原,因而铝带传声器大多应用于录音室录音.铝带传声器的另一个缺点是难以小型化.
过去30年,某些传声器厂家在使用铝带传声器小型化方面取得了长足的发展.例如Beyerdynamic公司设计了 BeyerdynamicM260和 BeyerdynamicM160系统.在M260系统中,使用了稀土元素磁铁来产生一个磁结构,小的足以 将其放进一个5厘米的栅网球中,它远比像RCA44 或RCA77等传统的带式传声器小的多.另外,在带上还 有两个附加的爆破音过滤器,与栅网球一起大大减小了铝带潜在的爆破音和风吹损害,使得铝带传声器能适应户外和手持使用.
近期带式技术的另一个突破是印制型带式传声器的发展,印制型带式传声器的原理与传统式传声器相同,但其振膜前面的两个环状磁铁和后面的两个环状磁铁来产生,产生的磁通,保证当薄膜移位时铝带能切割磁力线.
Beyerdynamic M160
Beyerdynamic M260
RCA 44SM
RCA 77sm
压力区式传声器（PZM）
也称为界面传声器，或平板传声器（PZM）
GFM 132
电磁式传声器
也称舌簧传声器。利用磁路中振膜运动时引起的磁阻变化工作。
电容传声器
电容式传声器工作在静电原理上而不是像电动式传声器那样工作在电磁感应原理上,下图为AKG公司生产的AKG C414电容传声器的外观和内部细节.电容式传声器的头部由两块金属板组成,一块移动而另一块是固定的.两块金属板形成一个电容,其电容量取决于金属板的结构和表面积(固定值),两极板间的绝缘体或介质(固定值)及两极板间的距离(可随声压而变化).声压变化引起的电容量变化使输出电压发生改变,从而得到特定的大小和方向的电流.
由于电容式传声器的输出电压与震动幅度成正比例,因而又叫位移式传声器.根据给电容传声器的极板加极化电压的方式不同,可分为直流方式电容传声器和驻极体电容传声器.
电容传声器(支流方式)(condenser microphone)
电容传声器,是将接受声波的薄金属膜片,作为电容器的一个极板,将对着膜片的一个有圆沟的固定厚金属板作为电容膜片上时,膜片产生相应振动,改变了与固定极板之间的距离,使电容量发生变化.两极板间的距离减小时,电容量增加;距离增大时,电容量减小.
在大多数厂家的设计中,电容传声器的两个极板间,通过一个高值电阻(30～1000MΩ),加有直流极化电压(约为40～200V),一个高值电阻与金属板电容结合使用,产生的电路时间常数既电容器充放电一周所需的时间比声频的周期要长,当电容量发生变化时,电阻阻隔了电容器电荷随着变化,从而得到输出的电信号.
由于电容传声器振膜输出的信号有着极高的阻抗,所以需要通过个阻抗转换放大器来将输出阻抗将低.该放大器放置在离振膜很近(通常只有6cm或更少)的电路中,用来防止哼声等噪声的串入以及减小信号电平的损失.大多数电容传声器都使用FET(场效应晶体管)来减小阻抗,但也有使用电子管放大器的设计方式,以获得一种特殊的电子管音色,如AKG公司的C12VR带电子管放大器的电容传声器等.
电容传声器所需的极化电压通常是40～200V的直流电压,现在使用FET放大器的电容传声器,大多使用48V直流电压,该电压可以由传声器内部电池供给,也可以从外部电源如幻象供电的到.电源除了供给极化电压外,也为前置放大器提供必要的电压.由电池驱动的电容传声器,通常使用1.5～9V的低压电池电源.为了减小电容传声器在高声压输入是所产生的失真,必须使用高的极化电压,因此在传声器内部有一个DC/DC变换器将电池低电压转换成高的极化电压,也有使用40V左右的高压电池的传声器.
驻极体传声器(electret microphone)
驻极体传声器,将高分子绝缘物如聚四氟乙烯薄膜后夹在两个电极之间,在高温条件下，对其施加很高的极化电压进行电晕放电或用电子轰击,于是薄膜的分子在正电极一端出现负电荷,在负电极一端出现正电荷.这种电荷在薄膜内部均匀分布,称为极化层.高分子材料被极化后,即使外加电压降为0,薄膜内部会继续保持不变,这种材料称为驻极体.
将该物质用语电容传声器的振膜或固定极板时,因其表面电位的存在而不需再加给极化电压,因而可以简化电路，使传声器小型化,并降低了造价,这样制造成的传声器称为驻极体电容传声器. 驻极体传声器工作原理与一般电容传声器相同,也需要在极头后紧接阻抗变换放大器,因此仍需要通过电池或外接电源给放大器供电.
晶体传声器
也称压电传声器，利用压电材料的压电效应工作。因压电材料也是一种陶瓷材料，所以也称陶瓷传声器。
炭粒传声器
用声压变化改变碳材料的电阻，从而改变输出电流的穿传声器。
激光传声器
用光纤材料制成的一种声光能器，也称光纤传声器。
离子传声器
利用等离子体和周围空气之间相互。
2.按照传声器方向特性分类，其中包括：
全方向特性传声器，也称圆形或无方向特性传声器。8字形指向特性传声器，心形指向特性传声器，锐心形指向传声器，超心形指向特性传声器，扁圆形指向特性传声器，而扁圆形指向的传声器也称“宽心形”或“阔心形”。笔者认为，从使用角度其更接近“全方向特性传声器”，故称“扁圆形”更恰当。
3.按照声驱动力形成的方式分类
压差式传声器
压强式传声器
介绍传声器分类方法的目的是为了对传声器有一个总的，比较深刻的认识。研究各种立体声拾音方式的切入点是传声器的方向特性，而决定传声器的方向特性的是传声器驱动形成的方式。
压强式传声器
大多数传声器都是依靠声波引起的空气压力变化而工作的。
上图为压强式传声器结构和指向特性示意图。压强式传声器只有振膜的前面暴露在声场中，振膜后面是密封的，声波无法入射。连通孔是使外壳内部和外部的大气压强保持平衡，而对于声音快速运动的气压变化，连通孔则呈现相当高的阻力，也就是声波无法进入。这样，声波只作用到振膜的外表面（外表面如一个压力计，对作用其上面的所有声波都起作用。），无论声波来自什么方向，都会使振膜附近的空气振动，振膜得到与声压成正比的作用力。压强式传声器对声波的接受与声源的入射角度无关，具有全方向（或称圆形、无方向）指向特性。传声器输出灵敏度依声源入射角度而变化的关系可用图形描述，称为极坐标图（上图的右侧图）。压强式传声器的极坐标图接近圆形，所以，压强式传声器的指向性图形用○表示。