驻极体传声器基础知识讲座

驻极体传声器基础知识讲座 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 V Q CC S 4 kd V 4 Qkd S 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 以毫优为单位 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 mv Pa 国际标准毫伏 微巴 mv ubar 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 1Pa 20log 1 0 000020 94dBSPLPa与ubar的换算关系为 1Pa 10ubar所以 1mv ubar 10mv pa 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 PaLm 20 10 20 2 40 dB 灵敏度级 M Mr 灵敏度 参考灵敏度0dB 1V Pa 1V pa 10mv pa 准确测量灵敏度的条件 测量环境正常测试条件温度 5 35 湿度 45 85 气压 86 106kPa标准测试条件温度 20 2 湿度 60 70 气压 86 106kPa 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 B K2021声频分析仪 1 5V2 2K2 0V2 2K3 0V2 2K4 5V2 2K 工作电压 不同电压变化频响曲线图 2 0V680 2 0V1 0K2 0V1 5K2 0V2 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 FrequencyResponse 频率响应是指传声器正常工作的频带宽度 全指向产品 20 20KHZ ECM频宽 单指向产品 100 10KHZ300 3 400HZ 语音频宽 200 5 000HZ 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 cardioid 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 SelfNoise 与信噪比 S NRatio 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 20uPa 之比 用分贝表示 即 Ln 20 VnM Po 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 10Pa 5 例 一电容传声器测量数据为 灵敏度 10mv Pa固有噪声电压 A计权 10uV则 等效噪声级Ln为Ln 20 20 20 20 20 50 20 1 5 20 1 7 34 dB 10uV10mV Pa 2 10Pa 5 1010 10 2 10 3 5 12 10 2 1002 信噪比 S N 传声器灵敏度与固有噪声 A计权 之比 一般用dB值表示 S N 20 例 一动圈传声器的灵敏度为1mv Pa固有噪声电压为0 8uV则信噪比为 S N 20 64 dB MVn 1 100 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 NLn 94 S N VnM Po VnM 1Po 1Po VnM MVn 1Pa 20 20 20 20 0 5 10 20 5 10 80 20 5 80 20 0 7 94 dB IPo 12 10 102 等效噪声级与信噪比的关系S N 94 Ln 1Pa 94dB 5 5 5 4 5 消耗电流 currentconsumption 一般要求为 0 5mA 500uA 内控要求为 0 3mA 350uA 6 降压特性 Sensitiuityreduction 一般要求为 2 0V降低到1 5V灵敏度不超过 3dB 该特性主要决定于FET的增益降压特性一般以降压0 5V灵敏度的变化量为指标如 3 0V降压到2 5V或4 5V降压到2 5V灵敏度的变化量 7 输出阻抗 OutputImpedance 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 MaximuminputSPL 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 全指向产品规格汇总 产品规格汇总 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 300 20 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