kiayun手机版登录下载 声音传感器

声音，是被称作“声波”的一整个统称，声音传感器，能够检测那些频率范围处于从1Hz开始一直到数万赫兹的声波，人类听觉的上限，大概是在20 kHz（也就是20,000Hz）这样的范围内。

所听到的声音大体上是经音频声音传感器产生的机械振动而生成的，这些振动是用来产生声波的。声音要被“听到” 的话，需要有一个传输介质，它可以是空气，也可以是液体，还可以是固体。

音频声音传感器

此外，实际当中的声音，并非必然是那种有着连续频率的声波，像单音调或者音符之类，它还有可能是经由机械振动、噪音，甚至是单个脉冲声，比如“砰”声，所产生出来的声波。

麦克风这类输入传感器，能把声音转化成电信号，音频声音传感器中含有它，扬声器这类输出执行器，会将电信号再转换回声音。

通常，我们会觉得声音仅仅是存在于人类耳朵能够检测的频率范围之内，也就是从20Hz到20kHz（这是典型的扬声器频率响应），然而声音也是能够远远超过这些范围的。

还能够检测以及传输从被叫做次声波的极低频率，到被叫做超声波的极高频率的那种声波和振动，此乃声音传感器。然而、要令声音传感器去检测或者产生“声音”kia云手机版登录，我们首先得明白声音究竟是什么。

什么是声音？

一般而言基本的声音是通过某种样式如音叉那样的机械振动所得产生出来的具备能量的波形模样，其中它的“频率”是由声音的源头来决定的，举例来说，低音鼓会产生低频的声音，然而另一种钹却会产生高频的声音 。

具有与电波相同特性的声波，其特性包含波长（λ）、频率（ƒ）以及速度（m/s），声音的频率与波形由产生声音的源头或者振动来决定，然而速度却是取决于传输介质（像空气、水等之类的），波长、速度以及频率之间存在如下的关系：

声波关系

- 波长：一个完整周期的时间，单位为秒（λ）

- 频率：每秒的波长数，单位为赫兹（ƒ）

- 速度：声波在传输介质中的速度，单位为m/s

麦克风作为输入声音传感器

麦克风，也就是被称作“mic”的那个东西，它属于一种声音传感器，能被归到“声音传感器”这一类里。之所以这样，是由于它会生成一个跟作用在其柔性振膜上的声波成比例的电气模拟输出信号哦。而这个信号呢，是代表声波特性的“电气图像”。一般来讲，麦克风的输出信号乃是模拟信号，呈现出电压或者电流的形式，并且与实际声波成比例呢。

于常见程度而言，麦克风的类型涵盖了动态麦克风，电容麦克风、带式麦克风以及较新的压电晶体类型。关乎声音传感器的典型应用，麦克风涉及到音频录制，再现，广播还包括电话。甚至在于电视，数字计算机录音上也有涉及，医用超声波扫描仪同样如此。有一幅图，它展示了一个示例，是简单的“动态”麦克风。

动态动圈麦克风声音传感器

结构类似扬声器，然而工作原理相反的动态麦克风 ，是一种动圈式麦克风 ，其利用电磁感应把声波转化成电信号 ；它有一个悬挂在永磁体磁场中的非常小的细线线圈 ；当声波撞击柔性振膜时 ，振膜会在声压作用下前后移动 ，致使附着的线圈在磁场中移动 。

在磁场里进行运动的线圈，依据法拉第电磁感应定律，会产生电压。线圈所输出的电压信号，跟作用于振膜之上的声压呈比例关系，所以，要是声波越大，或者声波越强，那么输出信号也就越大，进而使得这种麦克风设计对压力特别敏感。

由于线圈一般极其小，线圈以及附着的振膜的运动范围同样极其小，进而产生一个十分线性的输出信号，该信号与声音信号相位相差90度。另外，鉴于线圈是低阻抗电感器，输出电压信号也是十分低的，所以需要对信号进行某种形式的“预放大”。

因为这种麦克风的结构跟扬声器相似，所以也能够把实际的扬声器当作麦克风来用。很明显，普通扬声器的质量没录音室麦克风那么好，不过合理扬声器的频率响应事实上比便宜的“免费”麦克风更佳。另外，典型扬声器的线圈阻抗处于8到16Ω之间。扬声器常被用作麦克风的常见应用涵盖对讲机以及步话机。

扬声器作为输出声音传感器

不仅如此，声音能够被当作输出设备，进而产生警报声，或者充任警报器，扬声器、蜂鸣器、小喇叭以及发声器，这些皆属于用于此目的的声音传感器类型，而其中最为常用的，可听类型的输出声音执行器为“扬声器” 。

那被归类为“声音执行器”的扬声器，是与麦克风完全相反的音频声音传感器，其任务是把复杂的电气模拟信号，转换为尽可能接近原始输入信号的声波 。

扬声器存在着各种各样的形状，具备不同尺寸，还有多种频率范围，而最为常见的类型涵盖了动圈式，静电式，等动力式以及压电式，其中动圈式扬声器是在电子电路，套件以及玩具中最为常用的扬声器，所以我们会将重点放在介绍这种类型的声音传感器上。

动圈扬声器有着与我们上面所讨论的“动态麦克风”决然相反的工作原理，有一个被称作“语音线圈”的细线线圈，它悬挂于一个极强地磁场当中，并且附着在一个被叫做“振膜”的纸或聚酯薄膜锥体上，而振膜本身边缘悬挂在金属框架或者底盘上。在这一点上它和麦克风不一样，麦克风是压力敏感的输入设备，然而这种声音传感器能够被归类为压力生成的输出设备。

动圈扬声器

当模拟信号穿过扬声器的语音线圈之际，会生成一个电磁场，此电磁场的强度是由流过“语音”线圈的电流来决定的，并且电流又是由驱动放大器或者动圈驱动器的音量控制设置来决定。该磁场引发的电磁力会和周围的永磁场相互作用，依据南北极之间的相互作用促使线圈朝着一个方向或者另一个方向移动。

因语音线圈永久附着于锥体或振膜之上，振膜会跟着移动，其运动对周围空气造成扰动，进而产生声音或者音符。要是输入信号为连续的正弦波，那么锥体就会如活塞那般进出移动，推动并拉动空气，听到的会是代表信号频率的连续单音。锥体移动的强度以及速度决定了声音的响度。

语音线圈因其本质是一个线圈，故而如同电感器那般具备阻抗值。多数扬声器的阻抗值处于 4 到 16Ω之间，此被称作扬声器的“标称阻抗”值kiayun手机版登录入口，且是在 0Hz 或者直流状况下予以测量的。

要牢记，为了于放大器跟扬声器之间获取最大功率传输，始终去匹配放大器的输出阻抗以及扬声器的标称阻抗是相当关键的。大多数的放大器与扬声器的组合开·云体育app下载安装，其效率仅仅只有1%或者2%。

有些人持有不同的意见，然而选择优良的扬声器电缆，也是扬声器效率方面的重要因素，只因电缆的内部电容以及磁通特性，会跟随信号频率出现变化，这就会致使频率以及相位产生失真，进而造成信号衰减。另外，对于高功率放大器而言，大电流会经由这些电缆，所以在长时间使用的阶段，细小的电缆有可能会过热，这又会降低效率。

人类耳朵一般能够听到处于20Hz至20kHz之间的声音，现代扬声器的频率响应（它被称作通用扬声器）是被设计为在这个频率范围之内进行工作的，耳机、耳塞以及其他种类的商用头戴式耳机亦是被用作声音传感器的。

不过，针对于高性能高保真也就是Hi-Fi音频系统而言，声音的频率响应是被划分成不一样的较小子频率的，这样一来能够提升扬声器的效率以及整体音质，情况如下所示：

在有着单独的、供低音使用的扬声器，以及单独的、供高音使用的扬声器，还有单独的、供中音使用的扬声器的多扬声器外壳之内，采取被动或者主动的“分频器”网络，以此来保证音频信号能够被精确地分割，并且由此通过所有不一样的子扬声器进行再现。

组成该分频器网络的有电阻，还有电感，以及电容，或者是RLC型无源滤波器，又或者是运算放大器有源滤波器，该分频器网络的分频频率点或者截止频率点能与各个扬声器的特性进行精确匹配。有一个展示示例，其是关于多扬声器“高保真”设计的，以图的形式呈现了出来。

多扬声器（高保真）设计

在本教程里，我们讲了可用来检测、生成声波的形形色色声音传感器，麦克风、扬声器是极常见的声音传感器，然而还有好多其他种类的声音传感器，像借助压电器件检测极高频率的传感器，为水下检测水下声音而设计的水听器，以及用于检测潜艇、船只的声纳传感器 。