在本教程中，我们将学习有关声音换能器。两种常见的声音换能器是麦克风和扩音器。
大纲
介绍
声音是给予声波的广义术语，其是通过在绝热过程中通过压缩和减压传播的纵向波的类型。声波的频率范围为1 Hz至数万的Hz。在这个巨大的范围内，人类可以听到20 Hz到20 k Hz。
音频或声音换能器有两种类型:输入传感器或声音到电气换能器和输出驱动器或电气到声音换能器。输入传感器的例子是一个麦克风，输出执行器是一个扬声器。
声音传感器可以检测和传输声波。如果声波的频率非常低，那么它们称为红外线。如果声波的频率非常高，则它们被称为超声。
什么是声音？
声音和振动是相互联系的，就像声音与机械振动有关一样。许多声音是由固体或气体的振动引起的。根据ANSI的定义，声音被定义为“在带有内力或这种传播振荡叠加的介质中传播的压力、应力等的振荡。”声波是由振动引起的波形。
该波形导致在受声波影响的任何材料中设置相同的振动。为了传输声波，需要振动的介质。振动物体或材料压缩周围的空气分子并稀薄。通过真空没有声波的传输。
当声音传播时，它有三个重要的波参数:速度，波长和频率。这些特性与电波形相似。声音的频率和波形是由声音的来源或产生声音的振动的频率和波形决定的。
声音的速度和波长取决于传输声波的介质。下面示出了三个参数速度，波长和频率之间的关系。
频率（f）=速度（m / s）/波长（λ）
频率单位是赫兹（Hz）。
图像资源链接：electronics-tutorials.ws / io / io46.gif
给定材料中的声音速度取决于材料的密度和弹性。因此，在高压气体中，声音的速度较高，高压气体较低。
声波的客观测量利用接收表面的强度作为每平方米声能的瓦特数。人耳具有非线性响应，其灵敏度随声音频率的变化而变化。
声音可以通过人耳检测的频率范围在20Hz至20kHz之间。耳朵的响应在2kHz的区域中最大。
什么是声音转换器?
声音传感器是一种设备，可以将声音信号转换为电信号或电信号进入声音信号。在前一种情况下，它们被称为输入声音传感器，麦克风是这种情况的示例。
在后一种情况下，它们被称为输出声音传感器，扬声器是一个例子。
麦克风（输入声音传感器）
电能传感器的音频或声音是麦克风或简单地称为麦克风。麦克风产生与作用在其膜片上的声波成比例的电模拟信号。麦克风由它们使用的电换能器类型进行分类。除换能器外，麦克风还使用声学滤波器和段落的形状和尺寸修改整个系统的响应。
麦克风的特性是电气和声学。麦克风的灵敏度表示为每单位声波电输出的MV。麦克风的阻抗具有相当的重要性。具有高阻抗的麦克风具有高电输出，而具有低阻抗的电源与低输出相关联。高阻抗使麦克风容易受到嗡嗡声。
麦克风的方向也是一个重要因素。如果麦克风用于感测声波的压力，则它是Omni - 定向I.E。它拾取从任何方向到达的声音。如果它响应声波的速度和方向，则麦克风是定向的。
声音传感器的类型不一定将工作原理确定为压力或速度，但麦克风的结构是最重要的因素。
一些最常见的麦克风类型有:碳麦克风，移动铁麦克风，移动线圈麦克风，缎带麦克风，压电麦克风和驻极体电容麦克风。
碳麦克风
碳麦克风是用于在电话中使用的第一类麦克风。现在它们被驻极体麦克风所取代。碳麦克风使用隔膜和背板之间保持的碳颗粒。
当颗粒被压缩时，隔膜和背板之间的电阻显着下降。隔膜的振动，这是入射在其上的声波的结果，可以转化为颗粒抗性的变化。麦克风需要外部电源，因为它不会产生电压。
碳麦克风的主要和唯一的优势是，它产生的输出是巨大的麦克风标准。
其缺点包括线性度差，结构差，导致音频范围内的多次共振和高噪声水平，因为颗粒的阻力改变，即使在没有声音。
动铁式话筒
移动铁麦克风也被称为可变磁阻麦克风。移动铁麦克风使用强大的磁铁。磁路包含一个由软铁制成的电枢，电枢与膜片相连。随着电枢的移动，电路的磁阻改变，这反过来改变了电路中的总磁通量。这种类型的麦克风的磁路使仪器更重。
动圈式麦克风或动态麦克风
移动线圈（动态）麦克风使用恒定的磁通磁路。在该电路中，通过在连接到隔膜的电路中移动线圈产生电输出。这种整体布置是胶囊形式，这使得该压力操作的麦克风而不是操作的速度。
当声波撞击隔膜时，线圈就会响应隔膜的运动。通过运用法拉第电磁感应定律，由于线圈在磁场中运动，线圈中感应出一个电压。最大输出发生在线圈达到最大速度之间的声波波峰，所以输出是900与声音不协调
动态麦克风的内部视图如下所示。
线圈的运动范围很小，因为线圈的尺寸很小。因此，动圈式传声器的线性度非常好。由于线圈的低阻抗，输出相当低，因此需要放大信号。
在移动线圈麦克风中的线圈的电感较小，因此它们易于嗡嗡地从电源接收。移动线圈麦克风的构造类似于反向扬声器的型号。
带麦克风
带式传声器的工作原理是由动圈式传声器推导而来的，其变化是由动圈式传声器缩小为带式传声器。信号是从带子的两端获取的。
使用强烈的磁场，使得带子切割过最大可能的磁通量的功能。这会在90时生成其峰值的输出0与声波相位不一致
色带麦克风的内部视图如下所示。
带状传声器是一种速度控制传声器。带式麦克风用于方向性响应很重要的场合。这种类型的麦克风主要应用于嘈杂环境下的语音解说。
带式传声器的线性度非常好，其结构使其不可避免地成为低输出器件。为了提高带式传声器的电压电平和阻抗电平，通常要在带式传声器上装上变压器。质量好的带式麦克风价格昂贵。这个麦克风的定向质量适合立体声广播。
压电话筒
压电式传声器与其他类型的传声器相比的优点是它不局限于在空气中使用，而且可以粘接在固体上，也可以浸在不导电的液体中。压电换能器可以在超声频率下使用，也可以在高MHz区域使用。
压电传感器由结晶材料组成。当晶振应变时，晶体的离子被移位不对称的方式。最初，Rochelle盐晶用作压电麦克风中的晶体材料，该晶体耦合到隔膜。
输出电压和阻抗高，但线性度差。现在，人造晶体被用在天然晶体上。钛酸钡是用于频率高达几百千赫的合成晶体。
压电麦克风的图如下所示。
电容麦克风
电容麦克风由两个表面组成：一个是导电隔膜，另一个是背板，两个表面之间的电荷是固定的。当声波击中隔膜时，振动会导致电容的变化。
当充电固定时，电容的变化导致电压波。输出取决于板之间的间距。对于在表面之间的间隔较小时给定声音幅度的输出更大。
电容式传声器的结构如下所示。
电容式麦克风是压力操作装置。为了提供固定的电荷，需要一个电压供应。这个电压叫做极化电压。电容麦克风在工作中提供线性，也提供非常好的音频信号。
为了避免偏振电压，使用驻极体。驻极体是具有永久电荷的绝缘材料。它是磁铁的静电等同物。在驻极体电容器麦克风中，电容器的一个板是驻极体板，另一个是隔膜。当驻极体提供固定电荷时，不需要电压。
扬声器(输出声音换能器)
除非有相反方向的换能器，否则使用麦克风很少。像扬声器，蜂鸣器和角一样的换能器是输出声音执行器，可以从输入电信号产生声音。声音致动器的功能是将电信号转换为声波，其与原始输入信号紧密相似到麦克风。
耳机是比麦克风长期使用的更简单的输出声音传感器之一。耳机与电动电报中的摩尔斯钥匙机一起使用。在发射麦克风之后，输入和输出声音传感器的组合导致了包括电话的许多发明。耳机的任务简单，并且在耳附近放置时，电源要求也非常少，通常按少米瓦瓦的顺序。
由于所需的输出较少，耳机使用一个小的隔膜。与耳机不同的是，扬声器并不紧贴耳朵，而是将声波发射到太空中。因此，扬声器的结构、原理和功率要求有些不同。
扬声器有各种尺寸、形状和频率范围。扬声器系统的换能器被称为压力单元，因为它将复杂的电信号转换为空气压力。为了实现这一点，一个扬声器单元由一个将输入的电波转换成振动的电机单元和一个可以移动足够空气以使振动效果可闻的膜片组成。
每一种麦克风都有相应的扬声器。一些常见的扬声器类型有:动铁，动线圈，压电，等动力和静电。
移动线圈扬声器或动态扬声器
移动线圈原理用于大多数扬声器和耳机。移动线圈扬声器也称为动态扬声器。移动线圈扬声器的操作原理与移动线圈麦克风的操作原理与移动线圈的相对相反。
它由一个被称为音圈的细丝线圈组成，它悬浮在一个非常强的磁场中。这个线圈连接到一个膜片像纸或聚酯锥。隔膜的边缘悬挂在一个金属框架上。
动圈式扬声器的内部结构如下图所示。
当输入的电信号通过线圈时，就会产生一个电磁场。这个磁场的强度是由流过线圈的电流决定的。驱动放大器的音量控制设置决定了流过音圈的电流。永磁体产生的磁场与电磁场产生的电磁力是相反的。
这使得线圈在一个方向上移动或通过北极和南极之间的相互作用决定。连接到线圈的隔膜与线圈一起移动，这导致其周围的空气中的干扰。这些干扰产生了声音。声音的响度由锥体或隔膜移动的速度决定。
驾驶演讲者
人耳可以听到的频率范围在20 Hz至20 kHz之间。现代扬声器，耳机，耳机和其他音频传感器在此频率范围内运行。
然而，对于高保真(Hi - Fi)类型的音频系统，声音的响应被分割成更小的子频率。这提高了扬声器的整体效率和音质。低频单位称为低音炮，高频单位称为高音。
中程频率单位简单地称为中程单位。
下面提到广义频率范围及其术语。
次低音扬声器 - 10 Hz至100 Hz
低音 - 20 Hz至3 kHz
中档 - 1 kHz至10 kHz
高音扬声器 - 3 kHz至30 kHz
在多扬声器Hi-Fi系统中，有一个单独的低音扬声器，中间范围和高音扬声器，具有主动或被动交叉网络，通过所有子扬声器准确地分割和再现音频信号。
驱动扬声器的简单电路如下所示。
晶体管处于发射器跟随器配置。来自微控制器的PWM信号为晶体管的基部提供交流信号。发射极跟随器配置通过放大电流将AC信号提供给扬声器。二极管充当过滤器。
一个多扬声器设计如下所示。
有三种类型的驱动器:低音扬声器驱动器，中档驱动器和高音驱动器。一个简单的音频放大电路如下所示。
基于所使用的滤波电路，该放大器可用于驱动低音扬声器或中音或高音扬声器。
下面提到的一些其他类型的输出换能器。
压电扬声器
一般来说，高音喇叭是用压电原理制造的。隔膜是用压电塑料片制成的。当在膜片表面之间施加电压时，它会根据信号收缩和膨胀。通过将隔膜塑造成球体表面的一部分，收缩和扩张就可以转化为运动，从而使空气移动。
静电扬声器
静电扬声器包括放置在两个导电板之间的导电隔膜。导电板分别向正和阴性。当连接音频信号时，隔膜在正极和负电荷之间切换。根据其电荷朝向相对电荷的板朝向相对的电荷。这导致它面前的空气振动。
