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图解电容传声器

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293
#1 07-5-26 21:25

图解电容传声器

图解电容传声器

电容传声器的换能原理

电容传声器 (condenser microphone) 的换能部分称之为极头 (capsule)。极头其实就是一个最简单的平板电容器。其中一个固定不动的电极称之为背极板 (backplate),简称极板。另一个可以随声音振动的电极称之为膜片 (diaphragm)。下图为1英寸极头的极板和膜片。


注:capsule在这里翻译为极头或音头。


backplate


diaphragm


[ 本帖最后由 MICS 于 07-5-26 23:29 编辑 ]

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观众反应
AQR
:好帖子!!!!!

293
#2 07-5-26 21:58
膜片和极板的距离为几十微米。由于极化电压 (polarization voltage bias voltage) 的作用,膜片和极板上分别带有正电荷或负电荷。当膜片在声波的作用下同步振动时,极头的电容量同步变化。

极头的静态电容量通常为几十pF,所以极头的阻抗是很高的。当极头的电容量同步变化时,由于高阻抗的原因,电极上的电荷来不及充入或释放,那么只好电压变化,从而达到了换能的目的。

这里有个公式,Q=CE
Q为电荷的电量,C为极头的电容量,E为电压。

293
#3 07-5-26 22:18
电容传声器的组成

电容传声器主要由极头和前置放大器 (preamplifier,也有人称之为head amplifier) 组成。极头起换能作用,而前置放大器则起阻抗变换作用,因为极头的阻抗实在太高了。前置放大器同时还提供给极头极化电压。

293
#4 07-5-26 23:15
电容传声器的主要技术参数

1)
指向性

大膜片电容传声器通常有单一心形指向性和多指向性两种。而小膜片电容传声器通常是通过更换极头的办法来改变指向性。这里主要介绍大膜片电容传声器的指向性。

多指向性大膜片极头通常是由两个心形指向性单元背靠背组合在一起的(即双膜片极头),如下图所示。

half capsule


CSM22 capsule


[ 本帖最后由 MICS 于 07-5-26 23:57 编辑 ]

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293
#5 07-5-26 23:19
每个单元互为另一个单元的阻尼元件。也就是说如果A单元工作而B单元不工作时,B单元为A单元起阻尼作用。这时整个极头的指向性是心形。

如果两个单元都工作而且同相位时,整个极头的指向性是圆形;如果是反相位,则整个极头的指向性是8字形。

这些都是通过改变极化电压来实现的。通过改变极化电压的相位和幅度,我们还可以得到宽心形和超心形,甚至可以实现从圆形到8字形的连续变化。

293
#6 07-5-27 00:02
为降低成本,用半个极头加上阻尼元件就组成了单一心形指向性极头。如下图所示。

CSM21 capsule


该极头用于单一心形指向性电容传声器。

但是任何事情都不是绝对的。我在解剖NeumannM147时就发现极头是双膜片的,虽然传声器是单一心形指向性的。

前几年我和一位欧洲工程师谈判时,他一定要将双膜片极头用于单一心形指向性电容传声器。而他的理由让我当场晕倒。。。

他的理由是:中国的极头太容易出问题了,用双膜片极头的好处是一面出问题了,换另一面就可以了,维修方便。

要提高中国货的声誉任重而道远。

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293
#7 07-5-27 01:04
大家都知道传声器的指向性在现场演出时很重要。好的指向性麦克风能有效的抑制声反馈(啸叫)。那么在录音棚录音时指向性有用吗?指向性真的影响音质吗?

上个月在北京参加学会活动时和ZhongYang台的刘书兰老师谈起录音的问题,刘老师给我出了个题目:大合唱和交响乐队如何录出气势来?为什么有的麦克风录出来的声音松,而有的麦克风录出来的声音紧?

作为电容传声器设计师的我,遇到主观音质评价的问题就头大。这一次也不例外,苦思冥想了很长时间,自己觉得脑袋突然开窍了。对,是空间感的问题。而空间感又是和麦克风的指向性有关的。不知对不对,知道的朋友教我。

告诉朋友们一个录音的小窍门。当你对手里的麦克风频率响应不满意时,尝试改变一下指向性,可能会得到你想要的音质。请注意,我说的是优质麦克风。当你改变指向性时,只有指向性和频率响应有所改变,而灵敏度几乎不变。而有些麦克风,当你改变指向性时,灵敏度会变的吓你一跳。

下面就要谈到灵敏度和频率响应了。未完待续。。。

1206
#8 07-5-27 01:05
其实NEUMANN的TLM193也是采用与U89I一样的K89极头,与一般的双改单使用的电路不同,TLM193虽是固定单指向,但是融入双振膜的一些特性,有个大电阻使背极震膜的少量信号进入放大器入口,使193指向变得与标准的U89I心型有所不同,介与心型和超心之间。

1206
#9 07-5-27 01:08
刘有几支自己的797产CR1-74,76呵呵

1206
#10 07-5-27 01:13
我还搞不懂,TLM103之类单震膜,是否内部就是声路和阻尼另件还是中心会有震膜充当阻尼?因为实际使用发现103声音有它特点,很明亮,但是抗潮性能不如U87,89和TLM170好。是否会因为后声路是开放的带来问题?

谢谢老师回答!

1206
#11 07-5-27 01:18
后极板表面涂的是什么材料?绷膜是怎么处理的?

我一直发现国产什么的极头低频延伸不如NEUMANN

293
#12 07-5-27 01:43
原帖由 AQR 于 07-5-27 01:13 发表
我还搞不懂,TLM103之类单震膜,是否内部就是声路和阻尼另件还是中心会有震膜充当阻尼?因为实际使用发现103声音有它特点,很明亮,但是抗潮性能不如U87,89和TLM170好。是否会因为后声路是开放的带来问题?

谢 ...


千万别叫老师,我会脸红的

可以说TLM103是一款成功的低价位麦克风,它的声音特点与低频响应和无变压器输出有关。您不觉得Neumann的麦克风声音都偏亮吗?这和极头的结构有关。后面我会谈到这个问题。

其实Neumann早期的麦克风声音很好,如U47、U67。

潮湿真的是个问题吗?小膜片麦克风几乎都是后开放的。

293
#13 07-5-27 01:46
原帖由 AQR 于 07-5-27 01:18 发表
后极板表面涂的是什么材料?绷膜是怎么处理的?

我一直发现国产什么的极头低频延伸不如NEUMANN


国产的极头低频确有问题,主要是设计思想和工艺的问题。

1206
#14 07-5-27 01:55
非常谢谢!!
还是等您全部讲解完我再提问,打扰!

431
#15 07-5-27 03:41
好文!学习了
期待下回分解
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