驻极体传声器基础知识讲座

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,驻极体传声器基础知识,讲 座,制作,/,日期：凌锋坤,2010-12-27,课程内容,一、,名词解释,二、驻极体电容传声器工作原理,三、驻极体电容传声器技术参数,四、实际使用中应注意的几个问题,一、,名词解释,1、,驻极体,(,Electret,)：,能长久保持电极化状态的电介质。这种电介质一般是高分子聚合物。例如：聚丙烯、聚四氟乙烯等。,2、,传声器,(,Microphone)：,将声信号转换为电信号的换能器。,按工作原理分类,声频电容传声器,驻极体电容传声器,动圈式,电磁式,压电式电容式,3、,驻极体电容传声器,(,ECM),：,驻极体在电声换能器,传声器上的具体运用。,驻极体电容传声器（,ECM）,分类,：,振膜式,(,Foil),背极式,(,Back),前极式,(,Front),ECM,分类,振膜式,ECM,特点,：驻极体和振动膜合二为一。,1、,振膜式,ECM,静态原理示意图,二、,ECM,工作原理,镀金属层薄膜与背极板形成空气 介质电容。,对驻极体充电形成电场。,E=Q/C,声波使薄膜振动，改变电容量和 电场，产生电信号。,E=Q/C,ECM,工作原理简述,振膜式工作动态原理图,E=Q/C E=Q/C,ECM,工作原理,2,、背极式,ECM,静态原理示意图,背极式,ECM,特点,：驻极体与极板合二为一。,背极式工作动态原理图,E=Q/C E=Q/C,全指向产品结构示意图,PCB(FET),CHAMBER,RING,PLATE,SPACER,DLAPHRAGM,CASE,SCREEN,三、驻极体传声器重要参数,1、,灵敏度,（,Sensitivity,):,灵敏度表示传声器的声电转换效率。,定义：,在自由声场中，当向传声器施加一个声压为1帕（,Pa),或 1微巴（,unbar),的声信号时，传声器的开路输出（以毫伏为单位），即为该传声器的灵敏度。,注,：1微巴（,unbar),约相当于人们正常音量讲话。,1微巴（,ubar,),约相当于人们正常音量讲话。,并在离嘴1米远的地方测量所得到的声压。,灵敏度的单位为：,毫伏/帕（,mvPa,),国际标准,毫伏/微巴（,mvubar,),日本标准。,1帕（,Pa),是指1牛顿(,N),的力作用在1平方米面积上的压强.,1,Pa=20log(1/0.000020)=94dB SPL,Pa,与,ubar,的换算关系为:,1,Pa=10ubar,所以：,1,mv/ubar,=10mvpa,ECM,灵敏度参数一般用,灵敏度级,表示.,单位为分贝（,dB).,公式:,Lm=20,10,例：,M=10mV,Pa,Lm=20,10,=20,(-2),=-40(dB),灵敏度级,M,Mr,灵敏度,参考灵敏度,0,dB=1V/Pa,1,Vpa,10,mvpa,准确测量灵敏度的条件：,测量环境,正常测试条件 温度：,535,湿度：,4585%,气压：,86106,kPa,标准测试条件 温度：,202,湿度：,6070%,气压：,86106,kPa,声学环境要求：,自由场消声室,消声室及测试图,测试标准仪器：,BK2021,声频分析仪,1.5,V 2.2K,2.0V 2.2K,3.0V 2.2K,4.5V 2.2K,工作电压,不同电压变化频响曲线图,2.0,V,680,2.0V 1.0K,2.0V 1.5K,2.0V,2.2K,标准负载电阻,不同电阻变化频响曲线图,标准测试电路图,1）全指向电原理图,2）单指向电原理图,2、频率响应,（,Frequency Response):,频率响应,是指传声器正常工作的频带宽度。,全指向产品2020,KHZ,ECM,频宽,：,单指向产品10010,KHZ,3003，400HZ,语音频宽,：,2005，000,HZ,实际频响曲线,全指向曲线图,单指向曲线图,全指向包络框,单指向包络框,3、指向性（,Directivity),指向性特性又称方向性，是表征传声器对不同入射方向的声信号检测的灵敏度,。,ECM,指向性分类,全指向 圆心,（,Omnidirectional,),（无方向、全方向),单指向,双指向 8字型,（,Bi-directional),心型,（,Cardioid,),超心型,（,super-,cardioid,锐心型,（,Hyper-,cardoiod,),心型（,X）,扁心型（,B),超心型（,C）,扁圆型（,G）,心脏图（极性图）,8,字型,圆型,锐心型,4、,等效噪声级,(,Self Noise),与,信噪比,(,SN Ratio),等效噪声级：,无外声场时，仅由传声器固有噪声引起的输出电压，可以看作能产生相同有效值输出电压的外部声压级。,测量固有噪声时，传声器与声、风冲击，振动及外部电场或磁场隔离，以避免其对测量的干绕。,测量传声器固有噪声引起的输出电压，除非另有说明，则就应加,A,计权测量。,固有噪声引起的额定等效声压是开路输出电压与额定自由场灵敏度之比，等效噪声级是额定等效声压与基准声压（,20,uPa,),之比，用分贝表示。,即:,Ln,=20,(),Vn,MP,o,Ln,:,传声器等效噪声级,Vn,:,噪声电压（,A,计权）（,uV,）,M：,自由场灵敏度（,Mv,/Pa）,Po:（,参考声压）2,10 Pa,-5,例：一电容传声器测量数据为：,灵敏度：,10,mvPa,固有噪声电压（,A,计权）：10,uV,则：等效噪声级,Ln,为,Ln,=20,=20,=20,=20,=20,50,=20,(1+5),=20,1.7,=34(dB),10,uV,10mVPa210,Pa,-5,10,10,10 2 10,3,-5,1,2,10,-2,100,2,信噪比（,SN）：,传声器灵敏度与固有噪声（,A,计权）之比。,一般用,dB,值表示。,SN=,20,例：一动圈传声器的灵敏度为1,mvPa,固有噪声电压为0.8,uV,则信噪比为:,SN=,20,=64,(dB),M,Vn,1,10,0.8,3,等效噪声级与信噪比的关系：,根据等效噪声级公式推导：,Ln,=20,(),=20,（,),=20,+,20,=94-20,=94-S,N,Ln,=94-S/N,Vn,MP,o,Vn,M,1,P,o,1,P,o,Vn,M,M,Vn,1Pa=20,=20,=20,=20(0.510),=20(510),=80+205,=80+200.7,=94(dB),I,Po,1,210,10,2,等效噪声级与信噪比的关系,S/N=94-Ln,1,Pa=94dB,-5,5,5,4,5、消耗电流(,current consumption),一般要求为,0.5,mA(500uA),内控,要求为,0.3,mA(350uA),6、降压特性（,Sensitiuity,reduction),一般要求为:2.0,V,降低到1.5,V,灵敏度不超过-3,dB,该特性主要决定于,FET,的增益降压特性,一般以降压0.5,V,灵敏度的变化量为指标,如:3.0,V,降压到2.5,V,或4.5,V,降压到2.5,V,灵敏,度的变化量,7、输出阻抗(,Output Impedance):,测量方法（代替法）,ECM,输出阻抗主要决定于负载电阻和,FET,输出阻抗,8、最大声压级（,Maximum input SPL),定义：传声器在有效频率范围内的任何频 率和任劳任何入射向上，使其输出幅值的非线性失真不超过规值的平面波最在声压,。,四、实际使用中应注意的几个问题,1、,生产线要有良好的防静电措施；电烙铁要有良好接地，最好用专用地线。,2、焊接时温度不能过高、过低，一般为：,40020,焊接时间不可过长，一般在3 秒钟之内,尽可能使用散热板焊接,最好使用恒温电烙铁，三芯线，一芯专用地线,3、贮存时应注意防潮和防有机化学溶剂/气体伤害；一般相对湿度最好不要大于 85%。存储温度-20+70,。,4、安装时应注意以下几点：,根据不同的设计要求选择不同的板面形式和连接方式。,ECM,板面形式一般分为三种：,A,版面,E,版面,BP,版面,ECM,连接方式一般有以下几种：,A,版面接电子直线,A,版面接软性板,E,版面接软性板,根据不同的安装方式选择不同的咪套：,A,版面加普通咪套,E,版面加金线式咪套,BP,版面加普通咪套,安装时要装到位,安装到时位,安装不到位,设计时应注意的几个问题,尽量不要形成谐振腔,进声孔的直径大小影响频响,喇叭/受话器与传声器相距不能太近,强电磁波会干扰,ECM,正常工作,