不同應用場(chǎng)合話(huà)筒振膜的選擇

　　在某些應用場(chǎng)合當中，大振膜(振膜直徑超過(guò)1 cm)比小振膜有更多的優(yōu)勢，反之亦然。

　　1  選擇合適的振膜尺寸

　　在以下應用當中，選擇大振膜傳聲器是較好的選擇：

　　希望采用指向性設計的傳聲器能夠提供擴展的低頻響應(通常來(lái)說(shuō));

　　降低對風(fēng)噪和pop噪聲的靈敏度;

　　獲得更高的靈敏度;

　　獲得更低的本底噪聲;

　　獲得更高的信噪比。

　　后面三個(gè)特性是相互關(guān)聯(lián)的：振膜尺寸越大，換能器越能夠提供比傳聲器本身電器元件所產(chǎn)的本底噪聲能量更高的音頻信號。

　　在以下應用當中，選擇小振膜傳聲器(微型傳聲器)是較好的選擇：

　　不希望傳聲器影響視覺(jué)效果(用夾子固定在新聞廣播員身上或樂(lè )器上);

　　對持續移動(dòng)的聲源進(jìn)行穩定一致的拾取(用夾子固定在新聞廣播員身上或樂(lè )器上);

　　最小化離軸聲染色對音質(zhì)的影響(對一個(gè)寬角度聲源進(jìn)行拾取，例如大型合唱團或鼓組中的镲片);

　　在對聲源采用界面拾取方式時(shí)，希望獲得擴展的高頻響應;

　　在對聲源采用界面拾取方式時(shí)，希望在整個(gè)頻率范圍內獲得一致的指向特性。

　　2  微型傳聲器的優(yōu)勢

　　對于尺寸較大的同類(lèi)傳聲器來(lái)說(shuō)，小型全指向傳聲器的離軸聲染色程度較低(高頻滾降)。原因在于：由于衍射的原因，軸向上的高頻能量出現提升，而在離軸區域則不會(huì )出現提升。

　　當振膜直徑等于波長(cháng)時(shí)，相對應的頻率能量提升最大。對于小振膜傳聲器來(lái)說(shuō)，最大能量提升現象發(fā)生在可聞頻段之上;大振膜傳聲器的高頻能量最大提升現象通常發(fā)生在11 kHz～18 kHz，因此，對于大振膜傳聲器來(lái)說(shuō)，軸向和離軸區域的高頻響應變化更容易被察覺(jué)。此外，小振膜傳聲器在離軸區域的相位差小于大振膜傳聲器，因此，在其離軸區域的高頻部分產(chǎn)生的抵消更少。簡(jiǎn)單的說(shuō)，換能器尺寸越小，離軸區域的高頻滾降幅度越小。

　　小型指向性傳聲器在離軸區域的聲染色程度低于大尺寸指向性傳聲器。原因是：大尺寸傳聲器的指向特性在低頻部分是通過(guò)相位偏移網(wǎng)絡(luò )實(shí)現的，在高頻部分則通過(guò)衍射實(shí)現;而小尺寸傳聲器的指向特性即便是在非常高的頻段也是通過(guò)相位偏移網(wǎng)絡(luò )實(shí)現的。

　　由于使相位偏移網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)生的相位差與通過(guò)衍射產(chǎn)生的相位差相等非常困難，因此，大尺寸傳聲器的指向特性會(huì )隨著(zhù)頻率的變化而發(fā)生變化。對于小尺寸傳聲器來(lái)說(shuō)，指向特性在大部分可聞頻段內都可以通過(guò)相位偏移網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行控制，因此，其指向特性與頻率之間的關(guān)系能夠保持相對恒定。由此產(chǎn)生的結果就是，小尺寸傳聲器在離軸區域的聲染色程度低于大尺寸傳聲器。

　　圖1顯示了一支振膜直徑為1.19英尺(約3 cm)的心形指向傳聲器的指向特性隨頻率變化而發(fā)生變化的情形。圖2顯示了一支微型混合心形指向傳聲器在同樣條件下的指向特性變化情況。從圖中可以清楚地看到，尺寸較小的傳聲器的指向特性在頻率變化時(shí)保持了較高的一致性，尤其是在前半區。

圖1  心形指向傳聲器在不同頻率下的指向特性

圖2  微型混合心形指向傳聲器在不同頻率下的指向特性

　　在被安裝在一個(gè)反射面作為界面傳聲器使用時(shí)，小尺寸傳聲器能夠提供比大尺寸傳聲器更平滑的高頻響應特性。原理如下：在一些界面傳聲器的結構當中，傳聲器的換能器的軸線(xiàn)與邊界平面平行，振膜的中軸略高于邊界平面。因此，界面反射聲到達振膜的時(shí)間晚于直達聲，也就是說(shuō)反射聲與直達聲之間存在時(shí)間差，見(jiàn)圖3。

圖3  反射聲與直達聲之間的時(shí)間差示意圖

　　當直達聲和反射聲在振膜中心點(diǎn)進(jìn)行融合時(shí)，會(huì )在高頻部分出現相位干涉現象。振膜尺寸越小，延時(shí)也越小，并且產(chǎn)生最大抵消的頻率越高。如果振膜直徑為1 cm或更小時(shí)，產(chǎn)生最大抵消的頻率就會(huì )出現在可聞頻譜之上，因此，采用這種結構設計的界面傳聲器在高頻部分的頻響曲線(xiàn)相對來(lái)說(shuō)較為平坦。

　　在其他使用條件相同的情況下，小尺寸傳聲器在被水平放置在平面上時(shí)，相較于大尺寸傳聲器所產(chǎn)生的高頻滾降幅度較小。

　　當傳聲器被向下指向安裝時(shí)(換能器指向反射平面)，會(huì )在振膜和平面之間形成一個(gè)細縫和復合腔體。這個(gè)細縫和腔體在聲學(xué)上會(huì )構成一個(gè)RLC網(wǎng)絡(luò )(低頻濾波器)，導致在高頻部分出現滾降現象。傳聲器尺寸越小，聲學(xué)腔體越小、細縫越短，因此，在可聞頻段內的高頻滾降幅度也越小。

　　在作為界面傳聲器使用時(shí)，微型傳聲器在高頻區域的指向特性的一致性?xún)?yōu)于大尺寸傳聲器。對于大尺寸傳聲器來(lái)說(shuō)，由于界面反射產(chǎn)生的相位抵消發(fā)生在可聞頻段內，同時(shí)這種相位干涉也會(huì )影響指向特性。

　　3  微型傳聲器的缺點(diǎn)

　　微型指向性傳聲器會(huì )在低頻區域出現滾降現象，主要是由于對于小尺寸換能器來(lái)說(shuō)，需要較低的振膜振動(dòng)阻尼來(lái)獲得合適的靈敏度。但這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)在傳聲器電氣部分加入校正均衡(提升低頻)或借助近講效應來(lái)獲得更平滑的頻響曲線(xiàn)。因此，對于近距離拾音的樂(lè )器來(lái)說(shuō)，低頻部分的聲音信號能夠被真實(shí)地還原。

　　傳聲器的靈敏度與振膜面積成正比。因此，相對來(lái)說(shuō)小尺寸換能器的信噪比低于大尺寸換能器。小尺寸換能器的等效噪聲通常為28 dBA～33 dBA，大尺寸換能器的等效噪聲通常為14 dBA～18 dBA。

　　在實(shí)際應用當中，微型傳聲器較低的信噪比并不會(huì )產(chǎn)生明顯的問(wèn)題。安裝距離非常近的微型傳聲器會(huì )接收到樂(lè )器的非常高的輸入聲壓，因此能夠有效提高拾取信號的信噪比。另一個(gè)辦法是將換能器安裝在反射界面，直達聲與反射聲的耦合疊加會(huì )提供額外的6 dB輸入聲壓。換句話(huà)說(shuō)，表面安裝方式可以有效地將信噪比提高6 dB。