麦克风的工作原理，麦克风的类型

称为麦克风的特殊电声设备用于将声音振动转换为电流。该设备的名称与两个希腊词的组合有关，被翻译为“小”和“声音”。

麦克风是将空气中的声振动转化为电振动的转换器。

麦克风的工作原理是声音振动（实际上是气压波动）影响设备的敏感膜，并且膜的振动已经引起电振动的产生，因为它是连接到部件的膜产生电流的设备的名称取决于特定麦克风的类型。

如今，麦克风以某种方式广泛应用于科学、技术、艺术等各个领域。它们用于音频设备、移动设备、语音通信、录音、医疗诊断和超声研究。它们充当传感器，在人类活动的许多其他领域，人们根本离不开某种形式的麦克风。

麦克风有不同的设计，因为在不同类型的麦克风中，不同的物理现象负责产生电振荡，主要有： 电阻, 电磁感应, 容量变化 和 压电效应... 今天，根据设备的原理，可以区分三种主要类型的麦克风：动圈式、电容式和压电式。不过，到目前为止，碳麦克风在一些地方也可以使用，我们将从它们开始我们的评测。

碳素麦克风

1856年，法国科学家 杜孟塞尔 发表了他的研究，表明即使石墨电极的接触面积发生微小变化，它们对电流流动的阻力也会发生相当大的变化。

二十年后，一位美国发明家 埃米尔柏林纳 基于这种效应创造了世界上第一个碳麦克风。这发生在 1877 年 3 月 4 日。

Berliner 麦克风的操作正是基于接触碳棒的特性，由于导电接触面积的变化而改变电路的电阻。

早在 1878 年 5 月，就已经给出了发明的发展 大卫休斯，他在一对碳杯之间安装了一根带尖端的石墨棒和固定在其上的膜。

当膜因声音的作用而振动时，杆与杯子的接触面积也会发生变化，杆所连接的电路的电阻也会发生变化。结果，电路中的电流随着声音的振动而改变。

托马斯·阿尔瓦·爱迪生 更进一步——他用煤粉代替了杆子。最著名的碳麦克风设计的作者是 安东尼·怀特 （1890）。在老式模拟电话的耳机中仍然可以找到这些麦克风。

碳麦克风的设计和工作原理如下。封闭在密封胶囊中的碳粉（颗粒）位于两个金属板之间。胶囊一侧的其中一个板连接到膜上。

当声音作用在膜上时，它会振动，将振动传递给碳尘。尘埃粒子振动，不时地改变着彼此的接触面积。因此，麦克风的电阻也会波动，从而改变它所连接的电路中的电流。

第一个麦克风串联 用原电池 作为电压源。

当这种麦克风连接到变压器的初级绕组时，可以消除从其次级绕组中作用在薄膜上的声音及时波动的声音 电压…碳麦克风具有高灵敏度，这使得在某些情况下即使没有放大器也可以使用它。虽然碳麦克风有一个明显的缺点—— 存在明显的非线性失真和噪声.

电容话筒

电容话筒（根据声音影响电容变化的原理）是由美国工程师发明的 爱德华温特 1916年电容器根据其极板之间距离的变化而改变电容的能力在当时已经广为人知并进行了研究。

因此，其中一个冷凝器板在这里充当对声音敏感的可移动薄膜。该膜由于其薄而变得轻巧灵敏，因为传统上使用具有最薄金层或镍层的薄塑料来生产它。因此，第二电容器板必须固定不动。

当交变声压作用在一块薄板上时，它会导致它振动——或者移向然后远离第二个电容器板。在这种情况下，此类可变电容器的电容量会发生变化。结果，在包含该电容器的电路中， 电 振荡重复落在膜上的声波的形状。

板之间的工作电场由外部电压源（例如电池）或通过最初应用极化材料作为其中一个板的涂层（驻极体麦克风是一种电容式麦克风）产生。

此处必须使用前置放大器，因为信号非常微弱，由于声音引起的电容变化非常小，因此膜的振动几乎察觉不到。当前置放大器电路增加音频信号的幅度时，已经放大的信号然后被路由 到放大器……因此电容话筒的第一个优势—— 即使在非常高的频率下它们也非常敏感.

动圈话筒

动圈话筒的诞生是德国科学家的功劳 格文·埃拉赫 和 沃尔特·肖特基… 1924 年，他们推出了一种新型麦克风，即动态麦克风，它在线性度和频率响应方面远远优于其碳纤维前身，并在其原始电气参数方面超过了电容式麦克风。他们将一条非常薄（约 2 微米厚）的波纹状铝箔带置于磁场中。

1931年，该模型经美国发明家改进。 托雷斯 和 文特......他们提供了一个动态麦克风 带电感……这个解决方案仍然被认为是录音室的最佳选择。

动圈话筒是基于 电磁感应现象……薄膜连接到缠绕在永久磁场中的轻质塑料管上的细铜线上。

声音振动作用在膜上，膜振动，重复声波的形状，同时将其运动传递给导线，导线在磁场中运动，（根据电磁感应定律）感应出电流在金属丝中，重复着声音的形状，落在薄膜上。

由于带有塑料支架的电线是一种相当轻的结构，因此它非常灵活且非常敏感，并且电磁感应感应的交流电压很大。

电动麦克风又细分为线圈式麦克风（在磁铁的环形间隙中装有振膜）、带式麦克风（其中波纹铝箔作为线圈材料）、等动力式等。

经典动圈麦克风可靠，在音频范围内具有宽范围的振幅灵敏度，并且制造成本低廉。然而，它对高频不够敏感，并且对声压的突然变化反应不佳——这是它的两个主要缺点。

动圈式带式麦克风的不同之处在于，磁场是由带有极片的永磁体产生的，极片之间有一根薄铝带，它是铜线的替代品。

胶带导电率高，但感应电压小，必须加在电路中 升压变压器…在这种电路中，变压器的次级绕组消除了有用的声音信号。

与传统的动圈麦克风不同，带状动圈麦克风表现出非常均匀的频率范围。

作为永磁材料，麦克风使用具有高剩余感应的硬磁合金（例如NdFeB）。主体和环由软磁合金（例如电工钢或永久合金）制成。

压电麦克风

1925 年，俄罗斯科学家 Rzhevkin 和 Yakovlev 提出了音频技术的一个新词。他们提出了一种将声音转换为电流振荡的全新方法——压电麦克风。声压作用暴露于 压电晶体.

声音作用于连接到杆上的膜，而杆又连接到压电体上。压电晶体在杆的振动作用下发生变形，其端子上出现电压，重复入射声音的形状。该电压用作有用信号。