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传声器阅读:12091

  传声器传声器 的供应商(Microphone)简写为MIC,是声-电转化器材,有时也被称为“麦克风麦克风 的供应商”、“话筒”、“微音器”等。它是音响系统中最为广泛使用的一种电声器件电声器件 的供应商之一,它的作用是将话音信号转换成电信号,再送往调音台调音台 的供应商或放大器,最后从扬声器扬声器 的供应商中播放出来。也就是说,传声器在音响系统中是用来拾取声音的,它是整个音响系统的第一个环节,其性能质量的好坏,对整个音响系统的影响很大。

传声器的分类

  传声器的种类很多:
  一、按换能原理可分为电动式、电容式、电磁式、压电式、半导体式传声器;
  二、按接收声波的方向性可分为无指向性和有方向性两种,有方向性传声器包括心形指向性、强指向、双指向性等;
  三、按用途可分为立体声、近讲、无线传声器等。

传声器种类介绍

  一、动圈传声器
  这是一种最常用的传声器。主要由振动膜片、音圈、永义磁铁和升压变压器等组成。它的工作原理是当人对着话筒讲话时,膜片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。

动圈式传声器结构示意图


  动圈传声器结构简单、稳定靠、使用方便、固有噪声小。早期的动圈式传声器灵敏度较低、频率范围窄,随着制造工艺的成熟,近几年出现了许多专业动圈传声器,其特性和技术指标都很好,被广泛用于语言广播和扩声系统中。
  在户外拾音或进行人声拾音时,风和人发声时的气流会冲击声电转化件的膜片,使传声器产生很大的杂音,甚至使振膜无法自由运动,这时需要进行防风。风罩就是起到这个作用。它是由外壳的金属罩和内部的海棉体组成,金属罩可以抵抗外力的冲击,保护传声器;海棉体会减弱、阻止气流的进入。这样,人讲话时的气流运动和风的气流运动就不会影响拾音的效果。由于声音不是气流的定向运动,而是一种机械波动,所以它受到风罩的影响很小。若是在强风的天气下,气流的干扰作用可能很大,这时需要在传声器的外壳上再加一层防风器件(防风篮)。
  另外,声阻、尼龙网栅、谐振腔都是传声器为了改进声音质量而设立的声学处理措施。
  二、铝带式传声器
  这也是一种利用电磁感应原理制造的传声器,由于它有非常优异的音质,在60年代以前前广泛应用在专业领域。但它有一个最大的缺点是非常娇嫩,很容易损坏。使用这种传声器时,要非常注意防风措施,否则一个爆破音,如:迫、扑,都有可能造成传声器的损坏,当然它也不能用于室外的拾音工作。
  造成这种特点的原因是结构上的,带式传声器用一条薄薄的铝质带代替了动圈式传声器的线圈,当这条铝条在磁场中振动时,它也能感应出电流。这条铝带的长大约是几cm、宽大约2-4mm,厚度只有几个微米。它的质量很轻,因此很能感知、传递声波的振动特性,所以音质很好,同样也容易损坏。
  铝带式传声器没有振动膜,它的铝带既是振动膜又是线圈。它的声波的驱运方式也与动圈式不同,是双面驱动式。声波到达铝带双面的路程不同时,由于相位不同,可以造成声压差,依靠这个声压差铝带就产生振动。
  三、电容式传声器
  电容式传声器是一种目前性能相对较好的传声器类别,它的工作核心是电容器。它主要有三种类型:声频式、射频式、驻极体式。
  电容传声器是靠电容量的变化而工作的。主要由振动膜片、刚性极板、电源和负载电阻等组成。它的工作原理是当膜片受到声波的压力,并随着压力的大小和频率的不同而振动时,膜片极板之间的电容量就发生变化。与此同时,极板上的电荷随之变化,从而使电路中的电流也相应变化,负载电阻上也就有相应的电压输出,从而完成了声电转换。

电容式传声器原理图

  电容传声器的频率范围宽、灵敏度高、失真小、音质好,但结构复杂、成本高,多用于高质量的广播、录音、扩音中。        四、驻极体电容传声器
  这种传声器的工作原理和电容传声器相同,所不同的是它采用一种聚四氟乙烯材料作为振动膜片。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,从而取代了电容传声器的极板,故名为驻极体电容传声器。其特点是体积小、性能优越、使用方便,被广泛地应用在盒式录音机中作为机内传声器。
  五、无线传声器
  无线传声器实际上是一种小型的扩声系统。它由一台微型发射机组成。发射机又由微型驻极体电容式传声器、调频电路和电源三部分组成,无线传声器采用了调频方式调制信号,调制后的信号经传声器的短开线和发射出去,其发射频率的范围、按国家规定在100MHz~120MHz之间,每隔2MHz为一个频道,避免互相干扰。
  无线传声器与接收机应一一对应,配套使用,不得张冠李戴,出现差错。接收机是专用调频接收机,但是一般的调频收音机只要使其调谐频率调整在无线传声器发射的频率上,同样能收听到无线传声器发出的声音。
  无线传声器体积小、使用方便、音质良好,话筒与扩音机间无线,移动自如,且发射功率小,因此在教室、舞台、电视摄制方面得到了广泛的应用。

传声器的历史

  麦克风的历史可以追溯到19世纪末,贝尔(Alexander Graham Bell)等科学家致力于寻找更好的拾取声音的办法,以用于改进当时的最新发明——电话。期间他们发明了液体麦克风和碳粒麦克风,这些麦克风效果并不理想,只是勉强能够使用。
  二十世纪,麦克风由最初通过电阻转换声电发展为电感、电容式转换,大量新的麦克风技术逐渐发展起来,这其中包括铝带、动圈等麦克风,以及当前广泛使用的电容麦克风和驻极体麦克风。

传声器的主要技术指标

  一、灵敏度
  传声器的灵敏度指的是传声器的声--电转化的能力。它的具体数值是:当10帕斯卡的声压作用于传声器振动膜时,传声器能转化出1伏的电压,这样的传声器灵敏度就是0dB。这是一个很大的数值,传声器一般是达不到的。普通的传声器灵敏度一般在-70dB左右,高一些的有-60dB,专业用的高灵敏度传声器可以达到-40dB左右。
  高灵敏度的传声器在同样的条件下可以拾得更大的声音,这样就可以减小后级放大器的负担,容易得到高的信噪比。当然,太大的信号输出也要考虑后级设备的承受能力。
  二、指向性
  传声器的指向性是传声器最重要的一种特性。它指的是传声器对不同方向声音的敏感度差异。这种抽象的含义通常可以用极坐标图来直观地表达。

传声器指向性极坐标图


  极座标用角度和离中心点的距离这两个量来确定座标中的任何一个点。在表达传声器的指向性时,相当于传声器放在O点上,0度角是传声器的正方向(在专业术语中称为主轴方向),与O点的距离就是灵敏度的大小。在使用极座标中,0度角这个方向上的长度规定为1,这样就容易看出其它方向上灵敏度的差异。如果20度角的的灵敏度是0度角的80%,就在座标中20度角的地方描一个长度是0.8的点;如果90度角的的灵敏度是0度角的50%,就在座标中90度角的地方描一个长度是0.5的点,以相同的方法,就可以描出360度角内灵敏度的数值,这个图形就是传声器指向性的极座标图。
  同样道理,若指向图型为正圆形,表示该传声器对所有方向的声音灵敏度一致。
  三、近距效应
  传声器的近距效应是含有压差式换能方法的传声器具有的一种特性。当这类传声器在近距离拾音时,它的低频灵敏度会明显的提高,距离越近,低频输出就越大。越是低的频率,这种近距的效应就越强。
  近距效应破坏了传声器良好的频率响应,也就是说经过这种传声器后,原声场中的低频部分会不正常的增加。这样,对于心型、8字型的传声器,拾音的距离就不能太近。特别是对于低音乐器的拾音,过强的低频声会形成严重的干扰,破坏对整个乐队拾音的平衡性。
  解决的方法是:传声器上有一个低频衰减开关,当这个开关打开时,传声器就用电信号处理的方法,衰减输出信号中的低音成分。这个开关一般分成三档:OFF、MUSIC与VOICE,后两者有时也简写为M与V。前者是音乐的意思,它是不衰减低频信号,后者是衰减低频信号。
  为什么传声器还要有MUSIC档,保留低距效应呢?这是因为近距效应也有其有利的一面。
  根据心理学的研究发现,声音的高、低频段提升,声音会让人感到“亲切、甜蜜”;而适当衰减高、低频,声音会让人感到“距离感、响度感、穿透感”。因此,有些通俗的歌曲演唱者喜欢把传声器放在离口部很近的位置拾音,也达到歌曲内容所要求的感情氛围。
  四、信噪比
  传声器的信噪比指的是传声器在输出时,信号成分和噪声成分的比例。
  这是传声器的一项重要技术指标,信噪比越高,传声器的质量越好。因为当拾音对象是很微弱的声音时,为了录音时、扩音时能够听的清楚,提高放大量是再所难免,此时高信噪比的传声器就能少把噪声带入下一级。
  高灵敏度的传声器可以减少因为提升放大量后,后级设备的噪声,高灵敏度传声器并不能使输出的信号噪声减少。
  综合起来就是这样的关系:高信噪比可以减少传声器的噪声输出,而高灵敏度可以减少后级设备因为放大而产生的噪声。
  五、频率响应
  传声器在不同频率的声波作用下的灵敏度是不同的。一般在中音频(如1千赫)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。我们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叫做传声器的频率特性。表达的方法为绘出频率响应曲线。观察曲线的平滑程度和保持在正负3分贝之内的频率范围。如:某传声器的频响是55-18KHz,表明这种传声器在55-18KHz内输出信号变化是在3分贝以内。
  六、输出阻抗
  和天线系统中讲过的一样,传声器,或是其它任何设备都有输入、输出阻抗的问题。传声器的输出阻抗分成三类:高阻(10-20KΩ);中阻(600Ω);低阻(200Ω),传声器的输出阻抗会影响到它与后级设备连结的阻抗匹配方式。而且,对于传声器而言,高阻的传声器更容易感染噪声,专业用传声器多用低阻方式输出信号。
  七、最大承受声压
  太大的声压会使拾音质量不良,并有可能损坏传声器,因此传声器都有一个“最大可承受声压”的技术指标。一般这个数值可以达到120dB以上,对于通常的拾音工作都是能够满足要求的。但是对于高声压的拾音(如:喷气发动机、汽锤之类)还是要考虑,对于极近距的拾音,尽管声源的声压不很大,由于距离太近,也有可能变成很大的声压,这时也要考虑这项指标。

传声器的使用注意事项

  选择传声器,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、铝带传声器或高级动圈式传声器;作一般扩音时,选用普通动圈式即可;当讲话人位置不时移动或讲话时与扩音机距离较大,如卡拉OK演唱,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
  在使用传用器时,传声器的输出阻抗与放大器的输入阻抗两者相同是最佳的匹配,如果失配比在3:1以上,则会影响传输效果。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,高质量的传声器应选择双芯绞合金属隔离线,一般传声器可采用单芯金属隔离线。高阻抗式传声器传输线长度不宜超过5米,否则高音将显著损失。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,传声器与嘴之间的工作距离在30cm~40cm为宜,如果距离太远,则回响增加,噪音相对增长;工作距离过近,会因信号过强而失真,低频声过重而影响语言的清晰度。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。不过,有时歌唱家有意利用"近讲效?quot;使演唱效果更加美妙、动听。
  4、声源与话筒之间的角度
  每个话筒都有它的有效角度,一般声源应对准话筒中心线,两者间偏角越大,高音损失越大。有时使用话筒时,带有"隆嘤"的声音,这时把话筒偏转一些角度,就可减轻一些。
  5、话筒位置和高度
  在扩音时,话筒不要先靠近扬声器放置或对准扬声器,否则会引起啸叫。
  话筒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,话筒的高度应与演唱者口部一致;当人数众多时,话筒应选择平均高度放置,并适当调配演唱者和伴奏以及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话筒有效角度以内。如果有领唱或领奏,必要时,应放置专用话筒。
  在需要几个话筒同时使用时,可采取并联接法,但必须注意几个话筒的相位问题。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话筒,不宜并联使用,因为高阻抗话筒"短路",使输出电压降到很低。通常状况下,话筒直接并联使用,其效果不如单只话筒。
  如果同时用几个话筒供一个人讲演使用,而不是分开几个地方作不同用途,那么话筒还是选择同一型号为宜。否则,由于演讲者的走动或角度改变,会改变讲话的音调。
  使用无线传声器时应注意:
  (1)选择安放接收器的位置,要使其避开"死点"。
  (2)接收时,调整接收天线的角度,调准频率,调好音量使其处在最佳状态。
  (3)无线传声器的天线应自然下垂,露出衣外。
  (4)防止电池极性接反,使用完毕,将电池及时取出。
  有些传声器(如驻极体电容传声器、无线传声器)是用电池供电的。如果电压下降,会使灵敏度降低,失真度增大。所以,当声音变差时,应检查一下电池电压,在话筒不用时应关掉电源开关,长时间不用时应将电池取出。

传声器的保养

  传声器最娇嫩的部件是振膜和线圈。
  振动膜为了能够良好的传递声音的振动,它的形状都有经过精心设计,表面上铸造有许多起伏;而且为了振动性能好,一般都很薄,以便质量轻,惯性小。过强的外力很容易使它发生变形、损坏,轻者使传声器质量下降,重者会完全损坏传声器的拾音能力。对于专业工作而言,对拾音的质量的要求是很苛刻的,因此保护传声器是一个很重要的工作。
  对于动圈式传声器的线圈也是一样,由于它在狭窄的磁铁缝隙中要求自由振动,它的平衡位置同样不能被外力破坏。它的变形和脱落就很难修复了。因此:传声器维护的第一要点是切忌剧烈的振动和使用中的吹气、敲击。
  传声器为了良好地传递声音信息,它的内部是一个精密的声学谐振腔,有一些小孔和外界相通,以便实现某种声学上的设计要求(如:心形传声器就有使声音绕到振膜背面的声学通道),这样,在使用中不能人为堵住这些通道。使用中常见的错误是:布包和不正确的手执方法。
  对于传声器的保管最重要的是防潮和防尘。尤其是电容式传声器,在潮湿的天气中,要把它放在干燥箱中保存,箱中湿度不能太高也不能太低。
  话筒不用时应关掉电源开关,长时间不用时应将电池取出。

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