话筒基础知识(主讲)

传声器第一节传声器一、传声器的种类二、传声器的技术指标三、常用传声器的原理四、无线传声器五、传声器的选用六、传声器的应用七、常用专业传声器简介定义传声器（Microphone），简写MIC，又称话筒、微音器，北方俗称“麦克风”，南方俗称“咪头”或“咪”，，是一种将声音信号转换为电信号的音响设备。话筒的工作原理•动圈式话筒是依据电磁感应原理制成的，接受声波的膜片发生受迫振动，带动处于恒定磁场内的线圈，从而产生—交变的感应电动势，形成变化着的电信号。•电容话筒是依据接收声波的膜片构成电容，受迫振动后，其电容量发生变化从而产生—交变电压，形成变化着的电信号。国外话筒的概况世界上话筒生产技术一流的国家是德国、奥地利、美国，其次是日本。•以德国挪曼公司制造生产的U87电容式话筒有“世界话筒之王”的美称•德国SENNHISER（森海泽尔）公司生产的MD441是录音棚中必不可少的优秀话筒之一•奥地利AKG公司专为人声和木管、铜管乐拾音的优秀话筒•美国EV分司生产的人声和强声级拾音动圈式话筒是歌舞厅中使用的优秀手持近讲式动圈话筒•日本是驻极体话筒的发明地，铁三角驻极体话筒适合中音频声音拾取，如中高音的木管、铜器、打击乐器，长笛、双簧管等。国内话筒概况•北京797厂是我国最大的话筒、扬声器生产厂家•CD1-3是优秀的语音话筒•CR1-3是仿制德国U-87型电容式话筒•CR1－4型电容式话筒是一种短枪式电容话筒一、传声器的种类•传声器的种类很多。各式各样的音源有它们自己不同的声音特点•传声器是有不同的分类方法。可按换能原理结构、指向性、传输方式、用途、使用功能等分类以不同的使用功能来划分•接触式话筒：直接贴在乐器共振体上的话筒，低频音靠固体传导振动，高频靠空气传导，用于弦乐器和弱功率乐器，如吉他、提琴等。•颈挂式话筒：用丝带挂在脖子上的一种小型话筒，多为动圈式，常用于活动声源中的语言使用，如展览会解说等。•卡式话筒：超近距离电容话筒，主要用在提琴上。⑵以指向性来分•话筒拾取音源方向的覆盖空间可以分成圆形、心形、超心形，双指向和强指向。（如图）•圆形：为乐队拾音用。•心形、超心形：为语言、歌声拾音用。•双指向形：录音棚等。•强指向形：拾取一定方向的音源，而将环境噪声排斥在拾取空间之外，新闻采访常用。按工作原理来分•动圈式：膜片受声波冲击、带动线圈在磁场中运动产生电流输出。优点：耐用，音色丰满。缺点：近讲效应。（近讲效应：话筒离音源越近，拾取的音量就越大，反之越小，动圈式话筒与口形接近，其音量提升的同时低频成份也随之大大提高。调音台低切功能）。•铝带式：采用一根很轻的波纹形铝合金金属带，悬于磁场，在两磁极之间，声波使金属带震动，做切割磁力线运动而产生电流输出。优点：阻抗低，声音清晰高。缺点：怕风，只限室内使用。•电容式：由膜片和在其后的固定极板构成一个电容器，膜片受振引起电容器的容量发生变化，产生输出电压。优点：运动性好，瞬态特性好，频率响应很宽。缺点：需外供电源。•驻极体式：采用聚脂薄膜贴在振动面，拾取直达生，减少反射声，增加保真度，用于会议、大提琴、钢琴。•立体声话筒：内有多个拾音单元，录音专用。•压力区式：（PZM界面）：话筒膜片贴在震动面，拾取直达声，减少反射声，增加保真度，用于会议、大提琴、钢琴。按外观形成分手持式、头带式•界面式•鹅颈式•无线：•手持式、•领夹式、二、传声器的技术指标（1）灵敏度（Sensitivity）（2）频率响应（3）等效噪声级（4）动态范围（5）传声器阻抗（6）指向性（7）失真度（8）话筒的相位灵敏度•灵敏度是指话筒声电转换过程中，把不同强度的声压转换成电压的能力。•灵敏度以膜片受一单位声压作用时，其输出端开路时输出电压的多少来表示。•即在话筒的音膜上送入1μb的声压变化，在话筒的输出端上能产生多少mV的输出电压。••动圈话筒的灵敏度在0．1～0．5mV／μb左右；•电容话筒的灵敏度在1～4mV／μb左右。•高灵敏度话筒：每微巴声压可产生5mV左右输出；•低灵敏度话筒：每微巴声压可产生0.1mV输出；开路灵敏度在自由声场中，传声器在频率为1000Hz的恒定声压作用下，正弦波声信号从传声器轴向输入时，传声器输出端开路状态下测得的输出电压与声压之比，称为开路灵敏度或轴向灵敏度pUE式中，U为输出电压，单位为mV；p为输入声压，单位为μbar或Pa（1μbar=0.1Pa）灵敏度级Er•传声器的灵敏度级是传声器灵敏度E与参考灵敏度Eref之比的对数值refrEEElg20式中E为传声器的电压灵敏度，以mV/Pa为单位，Eref为参考灵敏度以lV/Pa为单位。通常灵敏度级也称为灵敏度，此时以dB数为单位话筒灵敏度的换算水下100m外的一只虾吃食物的声音为-80dB，20英里外一个人的说话声为-30dB。所以，负分贝的声音是人耳听不到的，但是，它是客观存在的。频率响应特性频率响应是传声器输出电平与频率的关系，是指传声器在一恒定声压作用下，传声器的输出电平随不同频率的电压变化。频率响应曲线频响曲线均匀、平滑的曲线非常重要，若在某一频率有一凸起，就可能在此处引起自激。它一般用一条横坐标线表示，正规用圆坐标曲线表示。良好的频率响应在各个不同频率上其VOUT都应在±2dB以内例•高频声音声波振动速度快，若膜片振动同步性不好，就会使高频输出小，弱于其他频段，这样就会产生高频不良的失真。若在低频时也可能因为声波振动的速度慢，膜片不易被振动而难于同步，不能产生有效的VOUT，于是便造成低频响应不好，甚至于出现失真现象例•麦克风频率响应图在高频处扬起者，将会加强铜管乐音色的明亮度，通讯用麦克风也是一样，以便利用声音的传输，频率响应平坦的麦克风适合在理想的低噪音录音室作录音使用，特别规格的麦克风要在特别的场所使用，例如在制造工厂或交通工具内收音，为了避免收到低频的噪音，就得使用具有低频衰减特性的麦克风等效噪声级•声波作用在传声器上，它所产生输出电压的有效值和该传声器输出端的固有噪声电压相等时，则该声波的声压级就等于传声器的等效噪声级。通常以dB表示EnEdBNlg2094)(其中：E为灵敏度，单位为mV/Pa，En是传声器固有噪声电压，单位为mV•等效噪声级与灵敏度有关，在固有噪声电压相同的条件下，灵敏度越高，等效噪声级就越小•电容话筒使用场效应管，放大倍数很大，内阻也很大，所以其噪声级也大。•动圈话筒内阻很小，所以噪声也很低。动态范围•传声器动态范围是指在规定的谐波失真条件下（一般规定0.5％），其所承受的最大声压级与绝对安静条件下传声器的等效噪声级之差。•上限决定失真，下限决定噪声。一般在120-126dB•从话筒的使用角度来讲，要求声源的声压不宜过强，否则就会引起失真。一般不能超过0．5%。所以有的在话筒进入调音台时，往往在大信号时需要加衰减器，提高保真度。有的话筒本身就有衰减装置输出阻抗和负载阻抗•输出阻抗即为传声器的交流内阻，通常在频率为1OOOHz，声压约为1Pa时测得。•负载阻抗是指传声器输出端负载的阻抗，若与调音台或放大器相配接，其负载阻抗即是调音台或放大器的输入阻抗。输出阻抗•常用的低阻传声器输出阻抗约为2OO～600Ω，高阻传声器的阻值约为20～50kΩ。专业传声器一般都采用200～600Ω的低阻抗，以200Ω为多负载阻抗•为了保证传声器正常工作，要求负载阻抗应大于或等于传声器输出阻抗的5倍•这样，调音台的输入阻抗，也就是话筒的负载阻抗进入话筒的工作电路中，不影响话筒的正常工作，保证了信号不失真。而话筒的输出阻抗进入调音台输入电路中，能量虽有损失，可以在调音台电路中放大指向特性•传声器的指向性是指在某一指定频率下，随着声波入射方向的不同其灵敏度的变化特性。•是以声波各θ角入射时的传声器灵敏度与声波轴向入射时灵敏度的比值来表征其特性。•可以用指向性图（极坐标形式）和指向频率响应曲线表示。也可以用指向性因数表示。•指向性因数是全指向性传声器声能响应和指向性传声器声能响应之比指向性•传声器按指向特性的不同可分成不同类型，以其拾取音源方向的覆盖空间可以分成全指向性，双指向性，心形指向性、超心形的和强指向性型全指向性（non－direction）•对自各个方向的声波呈现出基本相同的灵敏度圆形双指向性（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8字形单指向性（unidirection）•对正面入射的声波呈现出比其他任何方向入射的声波都高的灵敏度心形强指向性•声源与传声器成0°角时拾取的信号最强，而与传声器角度越大，则被拾取的信号就越小，直至不拾取超心形话筒的指向性变换失真度•失真度即声音通过传声器声电变换后信号变形的程度。•主要是指谐波失真和频率失真。谐波失真•声频信号作用在传声器振膜上，在输出端产生输入声频信号以外的不需要的谐波成分，称为谐波失真。一般指电失真，因正常情况下，声失真很小，但测试很麻烦。•一般要求谐波失真不能超过0.5%频率失真•频率失真是指波形与声源波形相同，但是一些频率或谐波的强度与声源不同了，即当输出的音频信号的谐波数量和输入的音频信号的谐波数量相同，但在幅度上产生了变化，即某些频率幅度增强了或者削弱了•世界上对于动圈话筒并没有明确规定话筒振动膜片在瞬间的相位是正极性还是负极性，就是不同国家或不同厂家的话筒在瞬间承受压力时，话筒芯线（音圈上的引线，其始端和末端接在芯线上）可能是正极性，也可能是负极性•使用多个话筒时，尤其是各种不同型号的话筒同时演奏即混合使用时，话筒的相位要求相一致话筒的相位三、常用传声器的原理传声器有电动式（动圈式）传声器和电容式传声器两种电动式传声器（Dynamicmicrophone）•结构简单，使用方便；它不需要附加前置放大器，没有极化电压，因而不要向它馈送电源；牢固可靠、寿命长，与电容传声器相比，性能稳定，噪声电平较低；价格相对低廉等•电动式传声器主要有动圈式传声器和带式传声器两种工作原理①振膜②音圈骨架③音圈④磁靴⑤恒磁⑥软铁（构成磁回路）⑦外壳⑧声阻厄室（填充阻尼材料）⑨音圈引线端子动圈话筒的结构及接线①话筒的外壳最外层金属网最粗，防止磕碰后损坏话筒的内部结构；②细金属网罩孔较密、较细，可防止空间碎泡沫屑进入话筒内部；③透气泡沫塑料是采用专门制作的泡沫塑料，气泡空间是相通的、透气的；④拾音单元固定在套架上，高档话筒有橡胶减震垫，防止话筒意外掉在地上或因磕碰产生强大的声冲击，损坏功放或音箱的高音单元。分类•压强式话筒的拾音是声波直接作用在话筒的振动膜片上，声波音染小，失真度小。•压差式话筒的振膜后面还有一个空腔，当膜片接受声波振动以后，在话筒的密闭空腔中形成一个空气的阻尼，它可以对大动态信号起到声阻尼作用，减少大信号的失真度，使音色变得有弹性，对声音有一定的修饰作用压差式话筒结构图图中K关闭时为压强式，K打开时：压强压差复合式近讲效应•当话筒与口形越近时，除拾音能量大而外，其低频率的成分也大大提高了，当话筒与音源的距离由5cm变为4cm、3cm、2cm、1cm时，其拾音能量在200Hz以下的频率也逐渐地抬升，低频端曲线抬起。这就是手持近讲动圈话筒的低频近讲效应近讲传声器•利用近讲效应，设计成适合近距离演唱和语言扩声用的传声器，就称之为近讲传声器•特点：①真实感和细腻感。②亲切感。③临场感。电容式传声器（CondenserMicrophoneCapacitorMicrophone）•具有优良的频率特性和瞬态特性，而且振动噪声低•在很宽的频率范围内具有平直的响应曲线，输出高，失真小，瞬态响应好原理•电容式传声器是依靠振膜振动引起的电容量变化实现换能的•由极头、前置放大器和极化电压供给电路三大部分组极头供电标准参数电容式传声器的维护•电容式传声器在使用中要注意防潮强指向性话筒•强指向性话筒是采用驻极体或电容话筒做极头，配合一个放大电路，装在一个长形的管腔内，称为声波干涉管，也叫射枪。压力区话筒——PZM•直达反射声直接进入话筒强指向PZM话筒PZM话筒应用•PZM话筒可以贴在大提琴面板上；可