声学受话器学习

1、声学受话器资料 SPK研发部 声学的基本概念声学的基本概念 声学是物理学的一个分支，是研究声音的产生、传播、声学是物理学的一个分支，是研究声音的产生、传播、接收及对人或其他物体的作用的学科接收及对人或其他物体的作用的学科。 什么是声音什么是声音 通常把人耳能感觉到的声振动叫做声音。声音是由物体通常把人耳能感觉到的声振动叫做声音。声音是由物体振动发生的，它的传播需要介质。真空中不能传声。振动发生的，它的传播需要介质。真空中不能传声。 音调、响度和音色称为声音的三要素。正是这三者的不音调、响度和音色称为声音的三要素。正是这三者的不同配合，人耳才感觉到世界上千差万别的声音。同配合，人耳才感觉到世界上

2、千差万别的声音。音调：声音的音调是由振动的频率决定的，频率越高，音调音调：声音的音调是由振动的频率决定的，频率越高，音调也越高；也越高； 响度：声音的强弱与振动的幅度大小有关，当发声体（声源）响度：声音的强弱与振动的幅度大小有关，当发声体（声源）振动的幅振动的幅 度大时，单位时间内传播出的能量也大。单位度大时，单位时间内传播出的能量也大。单位时间内，声波通过垂直于传播方向上的能量，叫做声强。时间内，声波通过垂直于传播方向上的能量，叫做声强。 声强是声音的客观强度。而人感受声音强弱的程度叫做响声强是声音的客观强度。而人感受声音强弱的程度叫做响度，也就是说，响度是人的主观感觉。度，也就是说，响度是

3、人的主观感觉。音色：又称音品或音质。表明声源的发声特点。它决定于和音色：又称音品或音质。表明声源的发声特点。它决定于和基音（基波）同时发声的泛音（谐波）的数目、频率、振基音（基波）同时发声的泛音（谐波）的数目、频率、振幅。不同的乐器以同样响度演奏同一首曲子，人耳感觉是幅。不同的乐器以同样响度演奏同一首曲子，人耳感觉是不一样的，这主要是乐器的音色不同。不一样的，这主要是乐器的音色不同。 音调、响度和音色音调、响度和音色 次声波、超声波次声波、超声波 频率低于频率低于2020赫兹的声波，叫做次声波，人耳无法感受，赫兹的声波，叫做次声波，人耳无法感受，但鲸鱼、海豚之类的海生动物可以感受到；频率超过但

4、鲸鱼、海豚之类的海生动物可以感受到；频率超过2000020000赫兹的波叫超声波，超声波人耳也感受不到，但蚊子、蝙赫兹的波叫超声波，超声波人耳也感受不到，但蚊子、蝙蝠、猫、狗和家畜等能听到。蝠、猫、狗和家畜等能听到。 人听觉的声音频率范围是人听觉的声音频率范围是20202000020000赫兹，赫兹，这使人能欣赏各种乐器发出的优美声音。但人这使人能欣赏各种乐器发出的优美声音。但人的声带发声范围却很窄，男低音不低于的声带发声范围却很窄，男低音不低于100100赫赫兹，女高音不高于兹，女高音不高于1100011000赫兹。正弦波是最简赫兹。正弦波是最简单的声波，但人类语音的波形，是一个很复杂单的声

5、波，但人类语音的波形，是一个很复杂的非正弦波，是由基波和许多谐波组成的，而的非正弦波，是由基波和许多谐波组成的，而基波频率一般为基波频率一般为801200801200赫兹，谐波可高达赫兹，谐波可高达1010千赫兹以上，因此组成话音频率的范围为千赫兹以上，因此组成话音频率的范围为80100008010000赫兹，该范围称为话音频带。赫兹，该范围称为话音频带。 频响范围频响范围 声音的自然传播有一定距离，距离声源太远，声音的自然传播有一定距离，距离声源太远，声音会衰减得很小，人耳就无法听到了。声音会衰减得很小，人耳就无法听到了。 但为但为了信息的交流，人们非常需要进行远距离的语了信息的交流，人们非

6、常需要进行远距离的语音传送。随着电子技术的发展，这一要求得以音传送。随着电子技术的发展，这一要求得以实现。首先将声音变为电信号，利用无线电波实现。首先将声音变为电信号，利用无线电波或电线远距离传送到对方，对方再将相应的电或电线远距离传送到对方，对方再将相应的电信号转变为声信号，从而达到目的。为了研究信号转变为声信号，从而达到目的。为了研究声与电的相互转换，将声学与电子学相互结合声与电的相互转换，将声学与电子学相互结合便形成了电声学。便形成了电声学。 电声学电声学 将语音（声波）信号变换成相应的电信号，这种装置将语音（声波）信号变换成相应的电信号，这种装置叫做传声器，也叫送话器、话筒、麦克风。传

7、声器从发叫做传声器，也叫送话器、话筒、麦克风。传声器从发明到现在已经过了几代产品，通常根据其结构和变换原明到现在已经过了几代产品，通常根据其结构和变换原理的不同分为：变阻的碳粒式、电磁感应的动圈式、压理的不同分为：变阻的碳粒式、电磁感应的动圈式、压电效应的晶体式、静电感应的电容式或驻极体电容式以电效应的晶体式、静电感应的电容式或驻极体电容式以及最新出现的应变式硅半导体麦克风。及最新出现的应变式硅半导体麦克风。 声声电变换电变换电电声变换声变换 语音经声语音经声电变换传递到远方后，需要再进行电电变换传递到远方后，需要再进行电声声反变换，将语音恢复，才能被接收。这种将电信号变为反变换，将语音恢复，

8、才能被接收。这种将电信号变为声信号的装置叫受话器。通常人们又按照使用场所的不声信号的装置叫受话器。通常人们又按照使用场所的不同分别叫做受话器、耳机、扬声器、喇叭等等。它们的同分别叫做受话器、耳机、扬声器、喇叭等等。它们的主要变换原理是利用电磁感应和压电效应，另外也有利主要变换原理是利用电磁感应和压电效应，另外也有利用电容器原理的电容式耳机。不同的要求，其功率有的用电容器原理的电容式耳机。不同的要求，其功率有的达几千瓦，而有的仅几毫瓦，相差几百万倍。达几千瓦，而有的仅几毫瓦，相差几百万倍。 受话器受话器 扬声器扬声器受话器：是语言通信中把电信号转换成相应的声信号受话器：是语言通信中把电信号转换成

9、相应的声信号而紧密耦合于耳朵的一种电声换能器，它的频率范而紧密耦合于耳朵的一种电声换能器，它的频率范围一般为围一般为300-3400Hz300-3400Hz。扬声器：是将电能转换成声能并将它辐射到空气中去扬声器：是将电能转换成声能并将它辐射到空气中去 的一种电声换能器件，各种需要扩声的场合都使用的一种电声换能器件，各种需要扩声的场合都使用 扬声器。扬声器。 外壳外壳前盖前盖磁铁磁铁华司华司音圈音圈振膜振膜线路板线路板 磁路系统由磁路系统由Magnet, Plate和和York构成。构成。 内磁式内磁式 外磁式外磁式 双磁路双磁路 通电线圈在磁场中受力的作用通电线圈在磁场中受力的作用, ,带动振

10、膜振动发声，该作用力的大带动振膜振动发声，该作用力的大小为：小为： F=BILF=BIL动圈受话器发声原理：动圈受话器发声原理： 当音频信号输入受话器线圈时，根据左手定则，音圈必定受到磁场的作用力，并随着音频信号大小正负方向的交替变化而作不同幅度和方向的运动，从而带动振膜振动发出声音。阻尼前盖振膜磁铁华司音圈外壳PCBIBF=IB动圈受话器的本质：动圈受话器的本质： 通过振动将电能转化为声能的一种换能器。 电能电能 机械能机械能 声能声能动圈受话器的振动系统：动圈受话器的振动系统： 由音圈和振膜组成，它们的质量和劲度对动圈受话器的灵敏度和频率响应影响很大。 质量 弹簧固定部分活塞振动 折边质量

11、 弹簧 fo铝线圈厚线圈硬振膜软振膜 Speaker通常功率较大,在手机中通常用于来电铃声的播放及免提通话;Receiver通常功率较小,在手机中通常用做听筒，也用于耳机喇叭;有些手机内置一颗受话器,根据输入信号的不同,既做Speaker又做Receiver,称为双功能受话器.* VI = virtual instrumentSoundWare ModulesMicrophoneSpeakerDevice Under TestDisplay VI*D/ASine Generator VI*MicrophonePower SupplyA/DHarmonicTrak VI* PASSED 1.1.

12、灵敏度：灵敏度：用来表示受话器的电声换能能力的指标，常用声压级表示。 声压级声压级：待测声压P与参考声压Pr的比值取常用对数再乘以20，以分贝 表示： SPL=20lgP/Pr Pr=2x10 Pa-5 根据受话器的使用环境不同，Speaker和Receiver采用不同的测试方法。 Speaker在自由场中测试，而Receiver在封闭场中测试。Receiver一般取其单点灵敏度来表示，即在输入电压为179mV时，在其频率响应曲线上读出1kHz频率点的声压值。Receiver测试测试示意测试测试示意Speaker测试示意图测试示意图Speaker一般用其平均特性灵敏度来表示，即在输入功率为0.

13、1W时，在其频率响应曲线上读出各规定频率点的声压值，然后求其算术平均值。2. .频率响应频率响应：在恒定电压作用下，是指受话器所辐射的声压随频率变化的 特性，一般是记录在以对数频率刻度为横座标的图上，这就 是频率响应曲线。4 4.谐振频率谐振频率：在扬声器阻抗曲线中出现第一个阻抗最大值时的频率（FO） 就是谐振频率。3.3.阻抗阻抗：阻抗是RCV/SPK输入的电压与输出电流的比值。 RCV/SPK不是纯电阻器件，其等效电阻抗也不是常数，是随着频率变化的，其随频率变化的规律，称为阻抗曲线。 阻抗值的选定要与其使用器件相匹配。阻抗值具有行业规范，如用于手机的RCV阻抗一般为32ohm,SPK一般为

14、8ohm，耳机喇叭的阻抗多为32ohm或16ohm. 谐振频率是扬声器低频重放的起点，在谐振频率以下，频率响应曲线下降很快. 通常情况下,Fo越低,低频性能越好.5.谐波失真谐波失真：是由振幅非线性引起的一种失真，当输入某一频率的信号时， 在输出信号中除了原输入信号外，还出现有二倍于，三倍于 基波频率的信号，称为谐波，这种现象就是谐波失真。 RCV/SPK的THD越小，其对原信号的再现性越好。6.6.额定、最大输入功率（额定、最大输入功率（Rated/Max input powerRated/Max input power） 额定功率额定功率：是指受话器能长期正常工作的电功率。 试验条件试验条

15、件：White Noise(EIA Filter) for 96h; Sine Wave for 96h (sweep from 100Hz to 10kHz,sweep time : 5 seconds) 最大功率最大功率：扬声器在短时间内不会被破坏的功率，扬声器虽然不会被损坏，但音质无法保证。 试验条件试验条件：Short term-White Noise/1 second on then 1 minute off for 60 cycles Long term-White Noise /1minute on then 2 minutes off for 10 cycles 对于受话器的功

16、率实验信号，各个厂家标准不同，主要以以下几种为主：普通白噪声普通白噪声 普通白噪声.wav 信号振幅变化小，受话器振膜振幅小，能量主要变为热能，主要考察受话器的耐热性，对音圈、粘音圈胶水的有较强的破坏力。 一般来说，功率较小的Receiver较容易通过此实验，而Speaker由于功率较大，发热较多，不太容易通过此实验。正弦波正弦波 正弦波.wav 信号振幅大，能使受话器振膜做大幅度的振动，能量转化为动能较多，相对白噪声信号发热量小，着重考察受话器本身的机械强度。 一般来说，Speaker由于音圈线粗，机械强度大，容易通过，而Receiver音圈线径细，容易出现引线断等不良。EIAEIA白噪声白

17、噪声 EIA白噪声.wav 集中了普通正弦波和白噪声的特点，能量较均匀分布，且有较大振幅波动。能综合考察受话器的机械性能和抗热性能，一些国外同行，将此信号作为受话器功率实验的标准信号。 粉红噪声粉红噪声 粉红噪声.wav 噪声信号的一种，与普通白噪声信号相比，能量主要集中在低频，能突出考察受话器的低频机械强度及抗热性。 1、从吸塑包装中取用时小心，尽量不要用镊子等尖锐器具夹取，易对产品造成损伤，建议用磁棒吸取；振膜容易损伤 2、产品取出后，不要吸附在一起。否则容易导致焊线或者弹片戳伤 振膜，也容易造成泡棉受伤破损，导致弹性下降，造成产品整体 抗振性能减弱。 3、装配时，稍微用力压产品，使双面胶与机壳面粘合。不要过于用力，否则容易导致前盖变形，产品出现严重杂音。 尽量一次装配到位，重复多次装配容易导致泡棉撕裂或者双面胶粘性变差，影响整机音频效果。 4、不要损伤受话器引线保护胶，否则容易导致受话器断线不良； 5、焊线式受话器锡头不宜过长，以1.5毫米为宜，锡头过长容易折 断。焊接时，