麥克風的工作原理，麥克風的類型

稱為麥克風的特殊電聲設備用於將聲音振動轉換為電流。該設備的名稱與兩個希臘詞的組合有關，被翻譯為“小”和“聲音”。

麥克風是將空氣中的聲振動轉化為電振動的轉換器。

麥克風的工作原理是聲音振動（實際上是氣壓波動）影響設備的敏感膜，並且膜的振動已經引起電振動的產生，因為它是連接到部件的膜產生電流的設備的名稱取決於特定麥克風的類型。

如今，麥克風以某種方式廣泛應用於科學、技術、藝術等各個領域。它們用於音頻設備、移動設備、語音通信、錄音、醫療診斷和超聲研究。它們用作傳感器，在人類活動的許多其他領域，人們根本離不開某種形式的麥克風。

麥克風有不同的設計，因為在不同類型的麥克風中，不同的物理現象負責產生電振盪，主要有： 電阻, 電磁感應, 容量變化 和 壓電效應... 今天，根據設備的原理，可以區分三種主要類型的麥克風：動圈式、電容式和壓電式。不過，到目前為止，碳麥克風在一些地方也可以使用，我們將從它們開始我們的評測。

碳素麥克風

1856年，法國科學家 杜孟塞爾 發表了他的研究，表明即使石墨電極的接觸面積發生微小變化，它們對電流流動的阻力也會發生相當大的變化。

二十年後，一位美國發明家 埃米爾柏林納 基於這種效應創造了世界上第一個碳麥克風。這發生在 1877 年 3 月 4 日。

Berliner 麥克風的操作正是基於接觸碳棒的特性，由於導電接觸面積的變化而改變電路的電阻。

早在 1878 年 5 月，就給出了發明的發展 大衛休斯，他在一對碳杯之間安裝了一根帶尖端的石墨棒和固定在石墨棒上的膜。

當膜因聲音的作用而振動時，桿與杯子的接觸面積也會發生變化，桿所連接的電路的電阻也會發生變化。結果，電路中的電流隨著聲音的振動而改變。

托馬斯·阿爾瓦·愛迪生 更進一步——他用煤粉代替了桿子。最著名的碳麥克風設計的作者是 安東尼·懷特 （1890）。在老式模擬電話的耳機中仍然可以找到這些麥克風。

碳麥克風的設計和工作原理如下。封閉在密封膠囊中的碳粉（顆粒）位於兩個金屬板之間。膠囊一側的其中一個板連接到膜上。

當聲音作用在膜上時，它會振動，將振動傳遞給碳塵。塵埃粒子振動，不時地改變著彼此的接觸面積。因此，麥克風的電阻也會波動，從而改變它所連接的電路中的電流。

第一個麥克風串聯 用原電池 作為電壓源。

當這種麥克風連接到變壓器的初級繞組時，可以消除從其次級繞組中作用在薄膜上的聲音及時波動的聲音 電壓…碳麥克風具有高靈敏度，這使得在某些情況下即使沒有放大器也可以使用它。雖然碳麥克風有一個明顯的缺點—— 存在明顯的非線性失真和噪聲.

電容話筒

電容話筒（根據聲音影響電容變化的原理）是由美國工程師發明的 愛德華溫特 1916年電容器根據其極板之間距離的變化而改變電容的能力在當時已經廣為人知並進行了研究。

因此，其中一個冷凝器板在這裡充當對聲音敏感的可移動薄膜。該膜由於其薄而變得輕巧靈敏，因為傳統上使用具有最薄金層或鎳層的薄塑料來生產它。因此，第二電容器板必須固定不動。

當交變聲壓作用在一塊薄板上時，它會導致它振動——或者移向然後遠離第二個電容器板。在這種情況下，此類可變電容器的電容量會發生變化。結果，在包含該電容器的電路中， 電 振盪重複落在膜上的聲波的形狀。

板之間的工作電場由外部電壓源（例如電池）或通過最初應用極化材料作為其中一個板的塗層（駐極體麥克風是一種電容式麥克風）產生。

此處必須使用前置放大器，因為信號非常微弱，由於聲音引起的電容變化非常小，因此膜的振動幾乎察覺不到。當前置放大器電路增加音頻信號的幅度時，已經放大的信號然後被路由 到放大器……因此，電容式麥克風的第一個優勢—— 即使在非常高的頻率下它們也非常敏感.

動圈話筒

動圈話筒的誕生是德國科學家的功勞 格文·埃拉赫 和 沃爾特·肖特基… 1924 年，他們推出了一種新型麥克風，動態麥克風，在線性度和頻率響應方面遠遠優於其碳纖維前身，並在其原始電氣參數方面超過了電容式麥克風。他們將一條非常薄（約 2 微米厚）的波紋狀鋁箔帶置於磁場中。

1931年，該模型經美國發明家改進。 托雷斯 和 文特......他們提供了一個動態麥克風 帶電感……這個解決方案仍然被認為是錄音室的最佳選擇。

動圈話筒是基於 電磁感應現象……薄膜附著在一根纏繞在永久磁場中的輕質塑料管上的細銅線上。

聲音振動作用在膜上，膜振動，重複聲波的形狀，同時將其運動傳遞給導線，導線在磁場中運動，（根據電磁感應定律）感應出電流在金屬絲中，重複著聲音的形狀，落在薄膜上。

由於帶有塑料支架的電線是一種相當輕的結構，因此它非常靈活且非常敏感，並且電磁感應感應的交流電壓很大。

電動麥克風又細分為線圈式麥克風（在磁鐵的環形間隙中裝有振膜）、帶式麥克風（其中波紋鋁箔作為線圈材料）、等動力式等。

經典動圈麥克風可靠，在音頻範圍內具有寬範圍的振幅靈敏度，並且製造成本低廉。然而，它對高頻不夠敏感，並且對聲壓的突然變化反應不佳——這是它的兩個主要缺點。

動圈式帶式麥克風的不同之處在於，磁場是由帶有極片的永磁體產生的，極片之間有一根薄鋁帶，它是銅線的替代品。

膠帶導電率高，但感應電壓小，必須加在電路中 升壓變壓器…在這種電路中，變壓器的次級繞組消除了有用的聲音信號。

與傳統的動圈麥克風不同，帶狀動圈麥克風表現出非常均勻的頻率範圍。

作為永磁材料，麥克風使用具有高剩餘感應的硬磁合金（例如NdFeB）。主體和環由軟磁合金（例如電工鋼或永久合金）製成。

壓電麥克風

1925 年，俄羅斯科學家 Rzhevkin 和 Yakovlev 提出了音頻技術的一個新詞。他們提出了一種將聲音轉換為電流振蕩的全新方法——壓電麥克風。聲壓作用暴露於 壓電晶體.

聲音作用於連接到桿上的膜，而桿又連接到壓電體上。壓電晶體在桿的振動作用下發生變形，其端子上出現電壓，重複入射聲音的形狀。該電壓用作有用信號。