麦克风的分类以及主要技术特性(精)
mic的内部结构,工作原理,以及相关指标的含义
传声器基础知识简介：一，传声器的定义：：传声器是一个声-电转换器件（也可以称为换能器或传感器），是和喇叭正好相反的一个器件（电→声）。
是声音设备的两个终端，传声器是输入，喇叭是输出。
传声器又名麦克风，话筒，咪头，咪胆等.二，传声器的分类：1，从工作原理上分：炭精粒式动圈式驻极体式（以下介绍以驻极体式为主）压电式二氧化硅式等.2，从尺寸大小分,驻极体式又可分为若干种.Φ9.7系列产品Φ8系列产品Φ6系列产品Φ4.5系列产品Φ4系列产品每个系列中又有不同的高度3，从传声器的方向性，可分为全向，单向，双向（又称为消噪式）4，从极化方式上分，振膜式,背极式,前极式从结构上分又可以分为栅极点焊式,栅极压接式,极环连接式等5，从对外连接方式分普通焊点式：L型带PIN脚式：P型同心圆式：S型三，驻极体传声器的结构以全向MIC,振膜式极环连接式为例1，防尘网：保护传声器，防止灰尘落到振膜上，防止外部物体刺破振膜，还有短时间的防水作用。
2，外壳：整个传声器的支撑件，其它件封装在外壳之中，是传声器的接地点，还可以起到电磁屏蔽的作用。
3，振膜：是一个声-电转换的主要零件，是一个绷紧的特氟窿塑料薄膜粘在一个金属薄圆环上,薄膜与金属环接触的一面镀有一层很薄的金属层,薄膜可以充有电荷，也是组成一个可变电容的一个电极板，而且是可以振动的极板。
4 : 垫片：支撑电容两极板之间的距离，留有间隙，为振膜振动提供一个空间，从而改变电容量。
5: 极板：电容的另一个电极，并且连接到了FET的G极上。
6: 极环：连接极板与FET的G极，并且起到支撑作用。
7: 腔体：固定极板和极环，从而防止极板和极环对外壳短路（FET的S，G极短路）。
8: PCB组件：装有FET，电容等器件，同时也起到固定其它件的作用。
9: PIN：有的传声器在PCB上带有PIN，可以通过PIN与其他PCB焊接在一起,起连接另外前极式,,背极式在结构上也略有不同.四，、传声器的电原理图：FET(场效应管)MIC的主要器件,起到阻抗变换和放大的作用,C;是一个可以通过膜片震动而改变电容量的电容,声电转换的主要部件.C1,C2是为了防止射频干扰而设置的,可以分别对两个射频频段的干扰起到抑制作用.R L:负载电阻,它的大小决定灵敏度的高低.V S:工作电压,MIC提供工作电压:C O:隔直电容,信号输出端.五，驻极体传声器的工作原理：由静电学可知，对于平行板电容器，有如下的关系式：C=ε·S/L 。
第2课《语音识别的实现--体验语音特征提取、训练、识别全过程教案清华大学版2024信息科技六上
教师活动第 3.2课《语音识别的实现——体验语音特征提取、训练识别全过程》1.板书课题：机器实现智能的过程从某种角度上可以看成是模拟人类智能的过程，要想机器实现语音识别，不妨先从“人如何分辨声音”来一探究竟。
这节课就让我们依照人听到并分辨声音的过程，来理解机器是如何识别声音的!思考：同学们，请思考一下，你们认为机器是靠什么听到声音并能分辨出人们说的是什么话呢?一、人识别语音的过程人类智慧相当复杂，仅靠一种感觉器官往往无法实现，通常需要信息的感知器官、信息的处理中枢等相互配合才能实现智能。
人们听到声音的过程也是如此。
耳朵与大脑的协同作用“风声雨声读书声，声声人耳。
”当外界有物体发出声音时，人耳进行声音的采集，耳蜗会将不同声音的频率区分开，转化为大脑可以理解的神经信号再传递到大脑进行分析和存储，这时人才听到声音。
当再次听到类似的声音时，人就能分辨出来。
所以人类的听觉系统并不仅指耳朵，还包括能够记住和分辨声音的大脑等。
整体而言，人类分辨声音的过程可以概括为采集与分频、大脑进行识记、新语音的匹配与识别、输出结果，如图 3.2.1所示。
课堂活动想一想：人类的听觉系统哪一部分是不可或缺的？对于听力缺失的人来说，怎样才能“听到”声音？人类的听觉系统中，耳朵的结构是不可或缺的，尤其是内耳的耳蜗。
耳蜗内的毛细胞负责将声波转化为神经信号，并通过听神经传递到大脑，从而使我们能够感知声音。
对于听力缺失的人来说，有几种方法可以帮助他们“听到”声音：1.助听器：助听器是一种放大声音的设备，可以帮助听力受损的人更好地听到周围的声音。
2.人工耳蜗：对于重度听力损失的人，人工耳蜗是一种植入式设备，可以直接刺激听神经，绕过受损的耳蜗，从而使人能够感知声音。
3.视觉辅助：一些人可能会使用手语或唇读等方式来“听到”声音的内容，通过视觉信息来理解交流。
4.振动设备：一些设备可以将声音转化为振动，通过身体的触觉感知声音，例如音乐振动器。
这些方法可以帮助听力缺失的人更好地与外界交流和感知声音。
录音技术 传声器的原理与应用
何为“指向性”？
指向性定义：
在电声设备中，指向性是指话筒的灵敏度或音箱的声压 分布随着声波的入射或发射方向而变化的特征，一般用 指向特性曲线表示。
麦克风的指向性也可以认为是麦克风的收音范围。
•
从使用特性角度： 无线传声器、立体声传声器、近讲传声器、高清晰 度传声器、佩带式传声器、颈挂式传声器等
无线
电容话筒和动圈话筒的比较
麦克风音头的比较：
A.动圈麦克风 动圈式麦克风是利用电磁原理，以搭 载于振动膜上的线圈，置于高密度的 磁场间将振动膜感应的声音间接的转 换为电能讯号 。
B.电容麦克风
电容式麦克风是利用导体间的电容原 理，以超薄的金属振动膜将感应的声 音，直接改变导体间的电容及电压而 转换成电能讯号
3）指向特性
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传声器的指向特性，又称传声器的方向性，是表征传声器对不同入射方 向的声信号检拾的灵敏度，也可以说是传声器的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 其他方向来的声波基本无输出。无方向性则表示对各个方向来的相同声 压的声波都有近似相同的输出。指向性是传声器十分重要的电声指标。 亦有用0°～180°间的频率响应之差来表示。0°、180°之间的频率响应相差 越大，说明传声器单指向性越好。
压差式双指向 8字指向
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双指向性（bi-direction）·对于正面入 射的声波和背面入射的声波呈现出相同 的灵敏度，但对侧面入射的声波则呈现 很低的灵敏度 压差式传声器的振膜后面不密闭，因此 振膜的振动取决于前面和后面的瞬时声 压差，即对声压梯度产生响应。很显然， 从前面0°和后面180°入射的声波，都 可以产生很大的声压梯度，所以接收能 力最强，具有较高的灵敏度。从侧面 90°和270°入射的声波，到达振膜前 后两面的强度相等，因而声压梯度为零， 传声器没有输出，灵敏度为零。因此， 压差式传声器具有8字形(或双向)指向 特性
MIC应用指南
Pascal & ubar的换算关系如下：
例如:-60dB(0dB=1V/ubar)=-40dB (0dB=1V/pa)
2、输出阻抗
麦克风有一项最重要的特性是输出阻抗，这是一种回流至麦克风的AC阻抗的计算。 一般来说，麦克风可分为低阻抗(50～1,000ohms)，中阻抗(5,000～15,000ohms)及高阻抗(20,000ohms以上)。
对于一个驻极体传声器内部存在一个由振膜垫片和极板组成的电容器因为膜片上充有电荷并且是一个塑料膜因此当膜片受到声压强的作用膜片要产生振动从而改变了膜片与极板之间的距离从而改变了电容器两个极板之间的距离产生了一个的变化因此由公式可知必然要产生一个的变化充电电荷又是固定不变的因此必然产生一个的变化
手机MIC应用指南
C）从极化方式上分：振膜式、背极式、前极式。
D）从结构上分：栅极点焊式、栅极压接式、极环连接式等
2、驻极体MIC的结构：
以全向MIC，振膜式极环连接式为例
1、防尘网：保护传声器，防止灰尘落到振膜上，防止外部物体刺破振膜，还有短时间的防水作用。
2、外壳：整个传声器的支撑件，其它件封装在外壳之中，是传声器的接地点，还可以起到电磁屏蔽的作用。
VSD,即FET的S与D之间的电压降
VS为标准工作电压
总的要求100μA〈ID〈500μA
4、频范围：
全向：50~12000Hz 20~16000Hz
单向：100~12000Hz 100~16000Hz
双向：100~10000Hz
5、S/N信噪比：信号与麦克风本体所产生的杂音之比
6、最大声压级：是指MIC的失真在3%时的声压级，声压级定义：20μpa=0dBSPL
三种拾音方式单传声器拾音技术应用单传声器拾音技术应用也称单点拾音
按声学类型分： 压强式传声器、压差式传声器、压
强压差复合式传声器
按能源类型分： 有源传声器、无源传声器
按指向性分：
全指向性传声器(圆型方向性)、单 指向性传声器(心型传声器、超指向性传 声器、强指向性传声器、宽角度传声器)、 双指向性传声器(8字型指向性)、可变指 向性传声器
从使用特性角度：
电容传声器灵敏度高，频率响应好，音 色优美，性能优良。但价格较贵，需要 幻相电源，由于结构所致，它比动圈式 传声器娇贵，防潮防尘维护比动圈式传 声器更加严格。
3）带式传声器
带式传声器实质上是动圈传声器的一种 变形。这种传声器以铝合金带或镀金塑 料带代替动圈传声器的振膜与线圈。它 的工作原理与动圈传声器相同。
对不同频段，有不同的允差，中频允差 要求小
使用场合不同，对传声器频响的要求也 不同，语言的声音频率范围比音乐的窄， 大型乐队演奏比独唱、独奏等的宽。传 声器频率响应曲线在高频段有“上翘” 时，声音明亮；在低频段有“上翘”时， 重放声会有“浑厚”的感觉。这可以由 调音师根据节目内容的特殊需要来补偿。
6）无线传声器
无线传声器由装有微型传声器、小型发 射机、接收机等几部分组成：
其中的传声器有的用电容式传声器，有 的用动圈传声器，用得最多的是驻极体 电容传声器。传声器和发射机可以分开 成两部分，把驻极体传声器佩戴在衣服 上或其他隐蔽处，使其不挡画面。也可 以将传声器和发射机装入同一壳体内， 做成手持式无线传声器。
传声器的输出阻抗与负载阻抗，这是就 传声器与后面的输入级（调音台）的配 接而言，输入级的阻抗称输入阻抗，也 就是传声器的负载阻抗
匹配→跨接（负载阻抗≥5倍输出阻抗）
5）等效噪声级
传声器固有噪声：在理想条件下，作用 于传声器的声压为零时，传声器输出端 的电压为零，如仍有电压，即是噪声电 压，这是由于传声器内部的电噪声引起 的。
话筒的主要技术特性及使用技巧
话筒的主要技术特性及使用技巧1．灵敏度灵敏度是表示话筒声电转换效率的重要指标。
它表示在自由声场中，话筒频率为1KHz恒定声压下与声源正向（即声入射角为零）时所测得的开路输出电压。
单位为毫伏/帕。
1Pa＝10bar1ubar大致相当于人正常说话音量，在1m远处测得的声压。
动圈式话筒灵敏度约1.5～4毫伏/帕，而电容式话筒灵敏度比动圈式高10倍左右，约20毫伏/帕。
话筒的灵敏度也有用分贝（db）表示，规定1伏、帕为0db。
由于灵敏度都比1伏/帕小得多，所以表示的灵敏度都一db。
话筒灵敏度高是件好事，它可以向调音台提供较高输入电平，可以提高信噪比，但太高其输出电压也高，容易产生过激失真。
用于卡拉OK演唱时，话筒与嘴巴的距离很近，所以对灵敏度的要求并不高。
如果用于乐队录音或舞台剧演出，则对灵敏度的要求较高。
2．频率响应频率响应是反映话筒电转换过程中对频率失真的一个重要指标。
话筒在恒定声压和规定入射角声波作用下，各频率声波信号的开路输出电压与规定频率话筒开路输出电压之比，称为话筒的频率响应，用分贝（db）表示。
一般专业用话筒频响曲线容差范围在2db。
频率响应是话筒接受到不同频率声音时，输出信号会随著频率的变化而发生放大或衰减。
最理想的频率响应曲线为一条水平线，代表输出信号能直实呈现原始声音的特性，但这种理想情况不容易实现。
频率响应曲线图中，横轴为频率，单位为赫兹（Hz），大部份情况取对数来表示；纵轴则为音强，单位为分贝（db）。
0分贝代表话筒的输出信号跟原始声音一致，没有被改变；大于0分贝代表输出信号被放大；小于0分贝则代表输出信号被衰减。
话筒使用场合不同，要求频响范围和不均匀度范围也不同。
动圈话筒往往不取平坦频响曲线，而在高频段（3～5KHz）稍有提升，这样可增加拾音明亮度和清晰度。
一般在离声源很近距离使用时，会出现低频提升现象称为"近讲效应"，所以在150Hz以下低频段最好有明显衰减。
动圈麦克风和电容麦克风区别
动圈麦克风和电容麦克风区别动圈麦克风和电容麦克风区别导语：有些用户在购买麦克风的时候，可能会纠结于动圈麦克风和电容麦克风之间，这就需要比较下它们两者的区别。
那么动圈麦克风和电容麦克风哪个好呢?接下来就让我们一起来了解下吧。
动圈麦克风和电容麦克风区别一灵敏度：动圈麦克风由于振动膜的厚重及音圈的极限，对微弱的声音感应迟钝，转换电能的灵敏度低。
电容麦克风振动膜极为轻薄，又没有音圈的负载，对极微弱的声音感应非常灵敏，转换电能的灵敏度高。
触摸杂音：动圈麦克风因厚重的振动膜及音圈，对触摸杂音难以克服，严重影响正常音质。
电容麦克风振动膜极为轻薄，对触摸杂音的消除具有绝佳的特性。
坚固耐摔：动圈麦克风音头体积大、重量重，不慎碰撞或掉落地面的故障率高。
电容麦克风音头的材质轻巧，重量约只有动圈式的数十分之一，掉落地面的故障率极低。
体积重量：动圈麦克风体积大、重量重的缺点。
电容麦克风具有体积超小型、重量轻巧的优点。
动圈麦克风和电容麦克风区别二偏压：动圈麦克风不需要偏压，而需要极间电压及耦合电路的电源。
瞬时响应特性：动圈麦克风振动膜及负载的音圈，总重量比电容式大千倍以上，对音压的反应迟钝，有如满载的货车，起跑及煞车的动作迟钝，瞬时响应时间较长。
电容麦克风因振动膜极为轻薄，对音压的反应快速，就像空载的跑车，起跑及煞车的动作展现灵活，瞬时响应时间快速。
音色：动圈麦克风因瞬时响应特性较慢，音色展现比较柔润、朦胧，会让演唱的歌声，好像在一层薄雾之下的朦胧景色一般，展现原音的分辨率比较柔化的音色。
电容麦克风因瞬时响应特性较快，音色展现极为清晰、亮丽，有实力的演唱者选用电容式麦克风，可以展现天生优美的声喉，让演唱的歌声，好像在阳光普照之下的景色一般，展露清晰明媚，令人陶醉在那高分辨率、犀利优美的音色。
音色：动圈麦克风较适合在摇滚乐人声歌唱之类及背景杂音较大而音响较剧烈之室外环境使用。
电容麦克风除了适合各种场合的人声演唱外，在语音扩音的应用，更能达到最清晰强劲及没有『箱音』的语音效果;特别在收录敲击乐器或频率较高的管弦乐器及在背景杂音较低的音乐厅、剧院、录音室或需要最佳音质的场所，电容式麦克风是最能发挥特点。
关于麦克风的参数介绍-驻极体麦克风（ECM）和硅麦（MEMS）
关于麦克风的参数介绍-驻极体麦克风（ECM）和硅麦（MEMS）1、麦克风的分类1.1、动圈式麦克风（Dynamic Micphone）原理：基本构造包含线圈、振膜、永久磁铁三部分。
当声波进⼊麦克风，振膜受到声波的压⼒⽽产⽣振动，与振膜在⼀起的线圈则开始在磁场中移动，根据法拉第的楞次定律，线圈会产⽣感应电流。
特性：动圈式麦克风因含有磁铁和线圈，不够轻便、灵敏度较低、⾼低频响应表现较差；优点是声⾳较柔润，适合⽤来收录⼈声。
应⽤：KTV场所。
1.2、电容式麦克风（Condenser Micphone）原理：根据电容两⽚隔板间距离的改变来产⽣电压变化。
当声波进⼊麦克风，振膜产⽣振动，使得振动膜和基板之间的距离会随着振动⽽改变，于是基板间的电容会变，根据Q=C*V（电容式麦克风中电容极板的电压会维持⼀个定值）得到变化的电荷量Q。
特性：灵敏度⾼，常⽤于⾼质量的录⾳。
应⽤：消费电⼦、录⾳室。
1.3、铝带式麦克风（Ribbon Micphone）原理：在磁铁两极间放⼊通常是铝制的波浪状⾦属箔带，⾦属薄膜受声⾳震动时，因电磁感应⽽产⽣信号。
1.4、碳精麦克风（Carbon Micphone）2、两种常⽤电容式麦克风的对⽐：驻极体电容麦克风（ECM）和微机电麦克风（MEMS Micphone）2.1、驻极体电容麦克风（Electret Condenser Micphone）原理：驻极体麦克风使⽤了可保有永久电荷的驻极体物质，不需要再对电容供电。
（若驻极体麦克风中内置放⼤电路，则需要供电）优点：技术成熟、价格便宜缺点：体积⼤，不⽅便SMT、引线长，造成信号衰减、⽣产⼯序多，⼀致性差、灵敏度不稳定2.2、微机电麦克风（MEMS Micphone）原理：微机电麦克风也称麦克风芯⽚或硅麦克风，硅麦⼀般都集成了前置放⼤器，甚⾄有些硅麦会集成模拟数字转换器，直接输出数字信号，成为数字麦克风。
优点：体积⼩，可SMT、产品稳定性好缺点：价格较⾼备注：⼀般情况下，我们把集成了前置放⼤器或者模拟数字转换器的麦克风称为拾⾳器（pickup）。
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麦克风的分类以及主要技术特性
一、话筒的种类：话筒按其结构不同，一般分为动圈式、晶体式、炭粒式、铝带式和电容式等数种，其中最常用的是动圈式话筒和电容式话筒，前者耐用、便宜，后者娇嫩、价格高、但特性优良。
动圈式话筒是通过振膜感应声波造成的空气压力变化，带动置于磁场中的线圈切割磁力线产生与声压强度变化相应的微弱电流信号。
通常动圈话筒噪音低，无需馈送电源，使用简便，性能稳定可靠。
电容话筒的核心是一个电容传感器。
电容的两极被窄空气隙隔开，空气隙就形成电容器的介质。
在电容的两极间加上电压时，声振动引起电容变化，电路中电流也产生变化，将这信号放大输出，就可得到质量相当好的音频信号。
另外有一种驻级体式电容话筒，采用了驻级体材料制作话筒振膜电极，不需要外加极化电压即可工作，简化了结构，因此这种话筒非常小巧廉价，同时还具有电容话筒的特点，被广泛应用在各种音频设备和拾音环境中。
电容话筒的灵敏度高，频率响应好，音质好。
二、话筒的主要技术特性
1、灵敏度：
在1KHz的频率下，0.1Pa规定声压从话筒正面0°主轴上输入时，话筒的输出端开路输出电压，单位为10mV/Pa。
灵敏度与输出阻抗有关。
有时以分贝表示，并规定10V/Pa为0dB，因话筒输出一般为毫伏级，所以，其灵敏度的分贝值始终为负值。
2、频响特性：
话筒0°主轴上灵敏度随频率而变化的特性。
要求有合适的频响范围，且该范围内的特性曲线要尽量平滑，以改善音质和抑制声反馈。
同样的声压，而频率不同的声音施加在话筒上时的灵敏度就不一样，频响特性通常用通频带范围内的灵敏度相差的分贝数来表示。
通频带范围愈宽，相差的分贝数愈少，表示话筒的频响特性愈好，也就是话筒的频率失真小。
3、指向性：
话筒对于不同方向来的声音灵敏度会有所不同，这称为话筒的方向性。
方向性与频率有关，频率越高则指向性越强。
为了保证音质，要求传声器在频响范围内应有比较一致的方向性。
方向性用传声器正面0°方向和背面180°方向上的灵敏度的差值来表示，差值大于15dB 者称为强方向性话筒。
产品说明书上常常给出主要频率的方向极座标响应曲线图案，一般的类型有：单方向性“心形”；双方向性“8字型”；和无方向性“圆形”；以及单指向性“超心型”。
话筒灵敏度的方向性是选择话筒的一项重要因素。
有的话筒是单方向性的，有的则是全方向性的，也有一些是介于二者之间，其方向性是心形的。
全方向性话筒从各个方向拾取声音的性能一致。
当说话者要来回走动时采用此类话筒较为合适，但在环境噪声大的条件下不宜采用。
心形指向话筒的灵敏度在水平方向呈心脏形，正面灵敏度最大侧面稍小，背面最小。
这种话筒在多种扩音系统中都有优秀的表现。
单指向性话筒又称为超心形指向性话筒，它的指向性比心形话筒更尖锐，正面灵敏度极高，其它方向灵敏度急剧衰减，特别适用于高噪音的环境。
4、输出阻抗：
从话筒的引线两端看进去的话筒本身的阻抗称为输出阻抗。
目前常见的话筒有高阻抗与低阻抗之分。
高阻抗的数值约1000～20000欧姆，它可直接和放大器相接；面低阻抗型为50～1000欧姆，要经过变压器匹配后，才能和放大器相接。
高组抗的输出电压略高，但引线电容所起的旁路作用较大，使高频下降，同时也易受外界的电磁场干扰，所以，话筒引线不宜太长，一般以10～20米为宜。
低阻抗输出无此缺陷，所以噪音水平较低，传声器引线可相应的加长，有的扩音设备所带的低阻抗传声器引线可达100米。
如果距离更长，就应加前级放大器。