不同類型換能器的頻響特性
如何在電容、帶式和動(dòng)圈傳聲器之間選擇?
物理結(jié)構(gòu)的差異使動(dòng)線圈傳聲器、帶式傳聲器和電容傳聲器形成了不同的性能特性。
如果有以下使用需求時(shí),較好的選擇是電容傳聲器:
(1)極佳的瞬態(tài)響應(yīng)(例如,用于打擊樂(lè)器、大镲、原聲樂(lè)器和大編制合奏的聲音拾取等)
(2)擴(kuò)展的高頻響應(yīng)(用于頻譜帶寬延伸至高頻頻段的聲源拾?。?/span>
(3)高靈敏度(用于對(duì)原生音量較小的聲源進(jìn)行遠(yuǎn)距離拾?。?/span>
(4)工作頻段較寬,頻響曲線平滑(適用于大多數(shù)要求忠實(shí)重現(xiàn)聲源自然音質(zhì)的工作室)
(5)較小的體積(領(lǐng)夾式傳聲器或界面?zhèn)髀暺鳎?/span>
如果有以下使用需求時(shí),較好的選擇是動(dòng)圈傳聲器:
(1)較慢的瞬態(tài)響應(yīng)(對(duì)過(guò)多細(xì)節(jié)實(shí)現(xiàn)衰減,例如對(duì)木管樂(lè)器或銅管樂(lè)器近距離拾音)
(2)較低的價(jià)格(通常來(lái)說(shuō),動(dòng)圈傳聲器價(jià)格低于電容傳聲器)
(3)堅(jiān)固耐用
(4)承受高聲壓的能力(例如,用于電吉他音箱或鼓組的拾音)
(5)低本底噪聲
(6)受溫度和濕度的影響較小
(7)更高的可靠性(不需要供電)
如果有以下使用需求時(shí),較好的選擇是帶式傳聲器:
(1)溫暖、平滑的聲音(例如,在對(duì)銅管樂(lè)器近距離拾音時(shí)可以使聲音聽(tīng)起來(lái)沒(méi)那么“尖銳”)
需要注意的是,上述不同類型傳聲器的性能屬性是總體趨勢(shì)。譬如,有一些動(dòng)圈傳聲器同樣具備平滑的頻響特性或高靈敏度特性,有些電容傳聲器則具備較好的動(dòng)態(tài)余量并且堅(jiān)固耐用。上面描述的傳聲器選擇是基于各類型傳聲器的共性提出的。
不同類型換能器的頻響特性
在圖4~圖7中,最左側(cè)一欄顯示的分別是四種換能器與頻率相對(duì)應(yīng)的振膜速率(實(shí)線)或與頻率對(duì)應(yīng)的振膜位移(虛線)。中間一欄顯示的分別是壓力階差(在振膜前端和后端的聲波壓力差)與振膜振動(dòng)的關(guān)系。對(duì)于全指向傳聲器來(lái)說(shuō),振膜的后端是密封的外殼,因此,壓差與頻率之間的關(guān)系是恒定的。對(duì)于單指向或雙指向(壓力階差)傳聲器來(lái)說(shuō),振膜的后端會(huì)受到聲波的影響,并且與到達(dá)振膜前端的聲波之間存在時(shí)間差,因此,壓差隨著頻率的提高而增加。右側(cè)一欄顯示的是振膜速率和壓力階差相加之后的結(jié)果(動(dòng)圈傳聲器)或振膜位移與壓力階差相加之后的結(jié)果(電容傳聲器)。相加之后的結(jié)果就是傳聲器的振幅/頻率響應(yīng)特性。
圖4所示為全指向動(dòng)圈(全指向動(dòng)線圈)換能器。這個(gè)類型的換能器對(duì)中頻共振存在阻尼,因此,振膜速率與頻率變化之間的關(guān)系保持了相對(duì)恒定。輸出電壓與振膜速率整成比。振膜正反兩端的壓力階差與頻率變化之間也處于恒定狀態(tài),這是因?yàn)檎衲さ暮蠖宋挥诿芊饪臻g內(nèi)。因此,這一類型的傳聲器在大部分音頻信號(hào)頻率范圍內(nèi)都能夠保持平坦的響應(yīng)特性。
圖4 全指向動(dòng)圈換能器
圖5所示為全指向電容換能器。這個(gè)類型的換能器對(duì)高頻部分的共振存在阻尼。振膜的速率每倍頻程提升6 dB,因此,振膜位移幅度與頻率變化之間的關(guān)系保持恒定,輸出電壓與振膜位移幅度成正比。壓力階差與頻率變化之間的關(guān)系保持恒定,因此,在大部分音頻信號(hào)頻率范圍內(nèi)保持平坦的頻率響應(yīng)特性。
圖5 全指向電容換能器
圖6所示為單一指向的動(dòng)圈換能器。這一類型的換能器對(duì)于低頻共振存在阻尼,其振膜速率在大部分頻率范圍內(nèi)都保持了每倍頻程下降6 dB的趨勢(shì)。輸出電壓與振膜速率成正比。但是,由于壓力階差在中高頻段出現(xiàn)每倍頻程提升6 dB的現(xiàn)象。因此,在大部分音頻信號(hào)頻率范圍內(nèi)仍然保持了平坦的頻率響應(yīng)特性。
圖6 單一指向的動(dòng)圈換能器
圖7所示為單一指向電容換能器。這一類型的換能器對(duì)于中頻共振存在阻尼,其振膜速率與頻率變化之間的關(guān)系保持恒定,振膜位移則在大部分頻率范圍內(nèi)保持每倍頻程下降6 dB的趨勢(shì),輸出電壓與振膜位移成正比。但由于壓力階差在大部分頻率范圍都保持每倍頻程提升6 dB的趨勢(shì),因此,仍然能夠獲得平坦的頻率響應(yīng)特性。
圖7 單一指向電容換能器
節(jié)選自《演藝科技》2017年第11期 文/[美]布魯斯·巴特利特 翻譯/金磊《通過(guò)了解設(shè)計(jì)原理選擇合適的傳聲器(一) 》
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