傳聲器的分類(1) 錄音手冊-第二章

第一節 傳聲器的分類

傳聲器的分類方法。
1.按照傳聲器的換能原理分類，其中包括：
電動式傳聲器
電動式傳聲器應用了電磁感應原理來完成聲電轉換。當一個閉合的導電金屬做切割磁力線運動時，在此金屬中會產生有特定大小和方向的電流。由于電動式傳聲器的輸出電壓與振動速度成正比例，因而又較振速式傳聲器。電動式傳聲器又有三種類型：動圈傳聲器；鋁帶傳聲器；壓力區式傳聲器。
動圈傳聲器(dynamic microphone）
動圈傳聲器，通常由一個約0.35密耳厚的聚酯薄膜來充當傳聲器的振膜.薄膜上京戲地附著一個繞有導線的芯,叫音圈,它精確地懸掛在高強度磁場中.當聲波沖擊薄膜的表面時,附著的音圈隨聲波的頻率和振幅成正比例移動,使音圈切割永久磁鐵提供的磁力線.這樣,在音圈導線中就產生了有著特定大小和方向和模擬電信號.
動圈傳聲器的阻抗較低,一般在30～50Ω之間,就是說，可以使用很長的產生器線而不會由于線間電容的存在產生高頻分流效應.傳聲器內還裝有一個變壓器,使音圈與放大器輸入阻抗相匹配,同時也起到使信號電壓升高的作用.
為了消除音圈受雜散磁場感應的交流聲信號,有的傳聲器內設置了交流聲補償線圈.這個線圈與音圈的大小,圈數完全一樣,但不放在磁系統里,也不連接振膜,因而不受聲波推動,他與音圈反相串聯,從而將兩者感應的交流聲信號互相抵消掉.
為了抗擊傳聲器受強沖擊產生的噪聲,有的傳聲器內設置了另一個相同的磁系統,磁系統內安置了一個與音圈大小,圈數完全相同的抗沖擊聲線圈.這個線圈不連接振膜,因而不受聲波推動.當傳聲器受到機械沖擊時,音圈和抗沖擊聲線圈同時產生感應電動勢.將兩個線圈反相串聯,兩個感應電動勢相互抵消掉,從而沒有噪聲輸出.
動圈傳聲器的構造特點使其具有教強的抗機械沖擊能力,使用起來非常牢固.
鋁帶傳聲器(ribbon microphone 或 band microphone)
鋁帶傳聲器,使用極薄的鋁帶做振膜.該振膜沿其長度方向做成均 勻波紋狀,掛在強磁場中.當聲波作用于鋁帶前后兩表面時,形成聲壓差,鋁帶歲聲波作相應振動,切割磁力線,在鋁帶上下兩端間產生感應電動勢,從而產生與聲波的振幅和頻率的電流.鋁帶既是聲波接收器又是換能器.鋁帶的阻抗很低,它的只有約0.2Ω.這個阻抗太小,不能直接驅動傳聲器的輸入級,因此必須用一個升壓變壓器以使輸出阻抗達到可接受的150～600Ω的范圍.鋁帶傳聲器瞬態還原真實,音色自然，但抗機械沖擊能力較弱,在氣流強勁的地方,必須對鋁帶嚴加保護,否則強氣流會將鋁帶吹彎,脫離原位而不能復原,因而鋁帶傳聲器大多應用于錄音室錄音.鋁帶傳聲器的另一個缺點是難以小型化.
過去30年,某些傳聲器廠家在使用鋁帶傳聲器小型化方面取得了長足的發展.例如Beyerdynamic公司設計了 BeyerdynamicM260和 BeyerdynamicM160系統.在M260系統中,使用了稀土元素磁鐵來產生一個磁結構,小的足以 將其放進一個5厘米的柵網球中,它遠比像RCA44 或RCA77等傳統的帶式傳聲器小的多.另外,在帶上還 有兩個附加的爆破音過濾器,與柵網球一起大大減小了鋁帶潛在的爆破音和風吹損害,使得鋁帶傳聲器能適應戶外和手持使用.
近期帶式技術的另一個突破是印制型帶式傳聲器的發展,印制型帶式傳聲器的原理與傳統式傳聲器相同,但其振膜前面的兩個環狀磁鐵和后面的兩個環狀磁鐵來產生,產生的磁通,保證當薄膜移位時鋁帶能切割磁力線.
Beyerdynamic M160
Beyerdynamic M260
RCA 44SM
RCA 77sm
壓力區式傳聲器（PZM）
也稱為界面傳聲器，或平板傳聲器（PZM）
GFM 132
電磁式傳聲器
也稱舌簧傳聲器。利用磁路中振膜運動時引起的磁阻變化工作。
電容傳聲器
電容式傳聲器工作在靜電原理上而不是像電動式傳聲器那樣工作在電磁感應原理上,下圖為AKG公司生產的AKG C414電容傳聲器的外觀和內部細節.電容式傳聲器的頭部由兩塊金屬板組成,一塊移動而另一塊是固定的.兩塊金屬板形成一個電容,其電容量取決于金屬板的結構和表面積(固定值),兩極板間的絕緣體或介質(固定值)及兩極板間的距離(可隨聲壓而變化).聲壓變化引起的電容量變化使輸出電壓發生改變,從而得到特定的大小和方向的電流.
由于電容式傳聲器的輸出電壓與震動幅度成正比例,因而又叫位移式傳聲器.根據給電容傳聲器的極板加極化電壓的方式不同,可分為直流方式電容傳聲器和駐極體電容傳聲器.
電容傳聲器(支流方式)(condenser microphone)
電容傳聲器,是將接受聲波的薄金屬膜片,作為電容器的一個極板,將對著膜片的一個有圓溝的固定厚金屬板作為電容膜片上時,膜片產生相應振動,改變了與固定極板之間的距離,使電容量發生變化.兩極板間的距離減小時,電容量增加;距離增大時,電容量減小.
在大多數廠家的設計中,電容傳聲器的兩個極板間,通過一個高值電阻(30～1000MΩ),加有直流極化電壓(約為40～200V),一個高值電阻與金屬板電容結合使用,產生的電路時間常數既電容器充放電一周所需的時間比聲頻的周期要長,當電容量發生變化時,電阻阻隔了電容器電荷隨著變化,從而得到輸出的電信號.
由于電容傳聲器振膜輸出的信號有著極高的阻抗,所以需要通過個阻抗轉換放大器來將輸出阻抗將低.該放大器放置在離振膜很近(通常只有6cm或更少)的電路中,用來防止哼聲等噪聲的串入以及減小信號電平的損失.大多數電容傳聲器都使用FET(場效應晶體管)來減小阻抗,但也有使用電子管放大器的設計方式,以獲得一種特殊的電子管音色,如AKG公司的C12VR帶電子管放大器的電容傳聲器等.
電容傳聲器所需的極化電壓通常是40～200V的直流電壓,現在使用FET放大器的電容傳聲器,大多使用48V直流電壓,該電壓可以由傳聲器內部電池供給,也可以從外部電源如幻象供電的到.電源除了供給極化電壓外,也為前置放大器提供必要的電壓.由電池驅動的電容傳聲器,通常使用1.5～9V的低壓電池電源.為了減小電容傳聲器在高聲壓輸入是所產生的失真,必須使用高的極化電壓,因此在傳聲器內部有一個DC/DC變換器將電池低電壓轉換成高的極化電壓,也有使用40V左右的高壓電池的傳聲器.
駐極體傳聲器(electret microphone)
駐極體傳聲器,將高分子絕緣物如聚四氟乙烯薄膜后夾在兩個電極之間,在高溫條件下，對其施加很高的極化電壓進行電暈放電或用電子轟擊,于是薄膜的分子在正電極一端出現負電荷,在負電極一端出現正電荷.這種電荷在薄膜內部均勻分布,稱為極化層.高分子材料被極化后,即使外加電壓降為0,薄膜內部會繼續保持不變,這種材料稱為駐極體.
將該物質用語電容傳聲器的振膜或固定極板時,因其表面電位的存在而不需再加給極化電壓,因而可以簡化電路，使傳聲器小型化,并降低了造價,這樣制造成的傳聲器稱為駐極體電容傳聲器. 駐極體傳聲器工作原理與一般電容傳聲器相同,也需要在極頭后緊接阻抗變換放大器,因此仍需要通過電池或外接電源給放大器供電.
晶體傳聲器
也稱壓電傳聲器，利用壓電材料的壓電效應工作。因壓電材料也是一種陶瓷材料，所以也稱陶瓷傳聲器。
炭粒傳聲器
用聲壓變化改變碳材料的電阻，從而改變輸出電流的穿傳聲器。
激光傳聲器
用光纖材料制成的一種聲光能器，也稱光纖傳聲器。
離子傳聲器
利用等離子體和周圍空氣之間相互。
2.按照傳聲器方向特性分類，其中包括：
全方向特性傳聲器，也稱圓形或無方向特性傳聲器。8字形指向特性傳聲器，心形指向特性傳聲器，銳心形指向傳聲器，超心形指向特性傳聲器，扁圓形指向特性傳聲器，而扁圓形指向的傳聲器也稱“寬心形”或“闊心形”。筆者認為，從使用角度其更接近“全方向特性傳聲器”，故稱“扁圓形”更恰當。
3.按照聲驅動力形成的方式分類
壓差式傳聲器
壓強式傳聲器
介紹傳聲器分類方法的目的是為了對傳聲器有一個總的，比較深刻的認識。研究各種立體聲拾音方式的切入點是傳聲器的方向特性，而決定傳聲器的方向特性的是傳聲器驅動形成的方式。
壓強式傳聲器
大多數傳聲器都是依靠聲波引起的空氣壓力變化而工作的。
上圖為壓強式傳聲器結構和指向特性示意圖。壓強式傳聲器只有振膜的前面暴露在聲場中，振膜后面是密封的，聲波無法入射。連通孔是使外殼內部和外部的大氣壓強保持平衡，而對于聲音快速運動的氣壓變化，連通孔則呈現相當高的阻力，也就是聲波無法進入。這樣，聲波只作用到振膜的外表面（外表面如一個壓力計，對作用其上面的所有聲波都起作用。），無論聲波來自什么方向，都會使振膜附近的空氣振動，振膜得到與聲壓成正比的作用力。壓強式傳聲器對聲波的接受與聲源的入射角度無關，具有全方向（或稱圓形、無方向）指向特性。傳聲器輸出靈敏度依聲源入射角度而變化的關系可用圖形描述，稱為極坐標圖（上圖的右側圖）。壓強式傳聲器的極坐標圖接近圓形，所以，壓強式傳聲器的指向性圖形用○表示。