pg下载官方认证 声音传感器

统称“声波”的是声音，能检测频率范围从1Hz到数万这些声波的是声音传感器，人类听觉上限大约在20kHz（20,000Hz）这个范围内。

我们所听到的声音大体上是经由音频声音传感器所产生的机械振动而生成的，这些机械振动是用来产生声波的。要使得声音能够被“听到”，它要有一个传输介质，这传输介质可以是空气，也可以是液体，还可以是固体。

音频声音传感器

另外，实际当中的声音，并非必然就是那种具备连续频率的声波，举例来说吧，像单音调或者音符这类的，它有可能是经由机械振动而产生的声波，也有可能是由噪音引发的声波，甚至还有可能是因单个脉冲声，比如说“砰”这样的声音所产生的声波 。

音频声音传感器含有输入传感器，比方说麦克风，它会把声音转化成电信号，还拥有输出执行器，像扬声器，能将电信号再转换回声音 。

我们平常觉得，声音仅仅是存在于，人类耳朵能够检测的频率范围之内，也就是从20Hz到20kHzpg下载麻将胡了，这是典型的扬声器频率响应，然而声音是能够远远超越这些范围。

声音传感器能够检测，并且传输声波与振动，声波和振动的频率范围从极低频率，也就是被称作次声波的范围，一直延伸到极高频率，也即名为超声波的范畴。不过要使得声音传感器进行检测，或者产生“声音”，我们首先得弄明白什么是声音。

什么是声音？

能以波形这样的能量形式呈现出来的声音，基本上是源于某种形态的机械振动发生情况，就好像说音叉那种，其“频率”是由声音来源去决定的，像低音鼓会产生低频的声音，而钹才产生高频的声音，就是如此。

关于声波，其有着跟电波一样的特性，便是有波长这个量度，用符号（λ）表示，还有频率这个概念，以（ƒ）来标识，以及速度这个物理量，单位是（m/s）。声音的频率究竟如何，还有波形呈现怎样的状态，是由产生声音的源头或者振动来决定的，然而速度却并非如此，它是取决于传输介质情况的，像空气、水这类介质。波长、速度以及频率之间存在着这样的关系，具体是如下所述：

声波关系

- 波长：一个完整周期的时间，单位为秒（λ）

- 频率：每秒的波长数，单位为赫兹（ƒ）

- 速度：声波在传输介质中的速度，单位为m/s

麦克风作为输入声音传感器

麦克风，也就是被称作“mic”的物品，它属于能被归类为“声音传感器”的一类，这有其原因，它可产生一种与作用在自身所用的柔性振膜上的那声波成比例的模拟输出信号，这类信号是代表声波特性而形成的有着类似于代表声波特性样的“电气图象”，其输出是有关可有着模拟信号的形式，是那种以电压或者电流呈现的，且与实际声波成比例的情况 。

有动态麦克风、电容麦克风、带式麦克风与较为新颖的压电晶体类型，这些是极为常见的麦克风类别。麦克风身为声音传感器，其具代表性的应用涵盖音频录制、再现、广播，还有电话、电视、数字计算机录音以及医用超声波扫描仪。下图呈现出一个简易的“动态”麦克风实例。

动态动圈麦克风声音传感器

类似于扬声器的结构，动态麦克风的工作原理却是相反的，它是动圈式麦克风，借助电磁感应把声波转为电信号。有一个极小的细线线圈，悬挂于永磁体的磁场内。声波击中柔性振膜时，振膜会因声压作用前后移动，致使附着的线圈在磁场里移动。

处于磁场里的线圈进行运动时，依照法拉第电磁感应定律将产生电压，该线圈输出的电压信号同施加于振膜上的声压成比例关系，所以当声波越大或者越强的时候，输出信号也就会越大，进而使得这种麦克风设计对压力敏感 。

源于线圈常常极度小，致使线圈以及附着的振膜之运动范围同样极为小，进而产生出一个相当线性的输出信号，该信号与声音信号的相位相差九十度。另外，鉴于线圈属于低阻抗电感器，输出的电压信号亦是十分低，所以需要针对信号实施某种形式的“预放大” 。

这种麦克风的结构类似扬声器呀，所以也能够用实际的扬声器当作麦克风呢。明显呐，普通扬声器的质量不像录音室麦克风那般好，但合理扬声器的频率响应事实上比便宜的“免费”麦克风更佳哟。另外呢，典型扬声器的圈数阻抗处于8和16 Ω之间呐。扬声器常常当作麦克风的常见用途涵盖对讲机以及步话机哟 。

扬声器作为输出声音传感器

声音能够被用作输出设备，进而产生警报声，或者充当警报器，扬声器、蜂鸣器、喇叭以及发声器，皆是用于这种目的的声音传感器类型，其中，最常被使用的可听类型输出声音执行器乃“扬声器”。

扬声器，作为音频声音传感器而归入“声音执行器”类别，它跟麦克风是完全相反的，其肩负的任务是，需把复杂的电气模拟信号pg下载通道，转变为尽可能跟原始输入信号相近的声波 。

扬声器具备多样的形状，有着不同的尺寸，处于各异的频率范围，极为常见的类型含有动圈式，存在静电式，有等动力式以及压电式。动圈式扬声器是电子电路里最常用的扬声器，是套件当中最常用的扬声器，还是玩具里面最常用的扬声器，所以我们会着重介绍这种在各类场景下都常用的声音传感器。

动圈扬声器的工作原理，跟我们上面讨论的“动态麦克风”截然不同。有一个细线线圈，它被称作“语音线圈”，它悬挂在一个强度非常高的磁场里，并且附着在一个纸或聚酯薄膜锥体上，这个纸或聚酯薄膜锥体被叫做“振膜”，振膜自身边缘悬挂在金属框架或底盘上。这和麦克风不一样，麦克风属于压力敏感的输入设备，而这种声音传感器能够被归为压力生成的输出设备。

动圈扬声器

模拟信号通过扬声器语音线圈时，会产生电磁场，电磁场强度由流过“语音”线圈的电流决定，电流由驱动放大器或动圈驱动器的音量控制设置决定。该磁场产生的电磁力与周围永磁场相互作用，根据南北极相互作用推动线圈向一个方向或另一个方向移动。

因为语音线圈永久附着于锥体或者振膜上，振膜会跟着有所移动，其运动干扰周围的空气，进而产生声音或者音符。要是输入信号是连续的正弦波，那么锥体将会如同活塞一样做进出移动，推动以及拉动空气，听到的会是代表信号频率的连续单音。锥体移动的强度与速度决定了声音的响度。

语音线圈，因其本质上属于一个线圈，故而如同电感器那般，具备阻抗值。多数扬声器，其阻抗值处于4到16Ω之间，此被称作扬声器的“标称阻抗”值，是在0Hz或者直流状态下进行测量的。

要牢记，为达到放大器与扬声器间功率完美传导，不断使放大器给出的阻抗和扬声器标称的阻抗相匹配是十分关键的，多数放大器同扬声器搭配的效率仅仅在1%或2%呢。

即便存在一些人持有不一样意见这种情况，然而选择优良的扬声器电缆同样也是扬声器效率方面的关键要素之一pg下载渠道，原因在于电缆内部电容和磁通特性会随着信号频率进而发生变化，如此一来就引致频率以及相位产生失真，而这会造成信号出现衰减。除此之外，针对于高功率放大器而言，大电流会经由这些电缆，所以在漫长的使用时间段当中，细小的电缆有可能会出现过热现象，进而再度致使效率降低。

人类的耳朵，一般而言能够听到处于20Hz至20kHz之间的声音频率部分，关于现代的扬声器，当其具备频率响应特性时（此被称作通用扬声器），是被设计成能在上述那个频率范围之内展开工作的，然而耳机、耳塞以及其他种类的商用头戴式耳机，它们同样也被用作声音的某个能够感应的部件环节方面的用途 。

然而，针对于高性能高保真也就是Hi-Fi音频系统而言，声音的频率响应被划分成为不一样的较小子频率，进而增进扬声器的效率以及整体音质，情况如下所示：

于有着单独的低音扬声器、高音扬声器以及中音扬声器而言，这种多扬声器外壳之中，会运用被动或者主动的“分频器”网络，以此来保证音频信号能够被精确地进行分割，并且会经由所有不同的子扬声器去进行再现。

该分频器网络，是由电阻构成的，是由电感构成的，是由电容构成的，是由RLC型无源滤波器构成的，或者是由运算放大器有源滤波器构成的，其分频频率点，与各个扬声器的特性精确匹配，其截止频率点，与各个扬声器的特性精确匹配。下图展示了一个示例，这个示例是关于多扬声器“高保真”设计的。

多扬声器（高保真）设计

在本教程里,我们讲解了能开展检测以及生成声波工作的各异声音传感器。麦克风与扬声器是最为常见的声音传感器,然而还有诸多别的类型声音传感器,像运用压电器件来检测极为高频率声学信号的传感器,为了在水下检测水质声音而设计的水听器,以及专门用于侦察潜艇和船只的声纳传感器。