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传声器简史及其展望 摘要：本文在简要回溯传声器发展历史简述各种传声器的电磁学及声学原理及性能之余，重点阐述现在最普及的驻极体传声器（ECM）的相关电磁学原理及其面临的问题与改进措施， 同时也阐述一些微机电子机械传声器（MEMS）的基本原理，及对未来传声器发展作出展望。 关键词：传声器 驻极体 ECM MEMS 补充知识： 频响范围，即传声器对不同频率声音能产生符合需要的响应的频率范围。频响范围不仅要求传声器有响应，若将频率与响应得到的电压或电流做成一条曲线图（即频响曲线），这条曲线应当尽量符合线性，或说平坦。这样得到的信号才易于处理，传声器才有利用价值。由于各种原因材料甚至工艺的选择都会导致频响曲线不同，甚至同一条流水线上的产品做仔细检测也会发现不同，所以频响范围只能是一个平均大致的结果。 等效噪声级，即传声器在自由声场中（由消音室模拟）自身运行所产生的最大噪声的等效声音的声压级，单位dB。 灵敏度，自由声场中每单位压强作用在传声器上引起电压变化的值，常用单位mV/Pa、dB。 引言：在现在网络通讯如此发达的时代，电话等传声器的存在显得微不足道，而且家用座机的基本功能近一世纪内均未发生变化，甚至如果把一部上世纪20年代的古董电话接到插座上它还能照常工作。可实际上，传声器从发明至推广改进已经历了相当漫长的历程，体积变小，噪音变少，频响范围变广，一直是人们的追求，但也正是这些问题一直困扰着人们并促使人们不断前进发展。而这方面的发展与电磁学有密切关联，因为从下文会发现，无论何种传声器为了进行声能转换其原理必然来源于电磁学。而随着传声器频响范围越来越广，传声器的作用也不仅限于最初的人声，音乐的传递，而涉及到水下声纳，固体声光性质，超声及次声传感等各领域。但在这里我们还是主要了解与我们的生活联系最紧密的各种话筒的原理及其发展方向。 正文： 一、贝尔与爱迪生的时代 在经历了漫长的人工传信的历史之后，电报的发明，使得把人们想要传递的信息以每秒30万公里的速度传向远方。但久而久之，人们又不满足了。因为发一份电报不仅手续繁多，而且不能及时地进行双向信息交流，要得到对方的回电，还需要等较长的时间。　　 人们对电报的不满，促使科学家们开始新的探索。1973年，辞去教授职务贝尔开始了实验。1975年6月2日，一次不小心把瓶内的硫酸溅到了自己的腿上，他疼痛得喊叫起来：“沃森先生，快来帮我啊！”想不到，这一句极普通的话，竟成了人类通过电话传送的第一句话音。这便是最早的磁石式电话机，或称手摇电话机。 它虽然古老，使用也不方便，但至今仍有特殊用途。因为它对线路要求低，通话距离长，也可将两台此种电话机连接起来，组成简单对讲电话使用。此外，隔爆型磁石式电话机适用于含有爆炸性气体(甲烷和煤尘)的矿井中调度、通讯，故常见于矿用。可以设计为便携式电话机（虽然只能说重量小于330g），在军用、铁路及各种野外作业中也至今发挥一定作用。 托马斯·阿尔瓦·爱迪生根据电话传话器里的膜板随着说话声会引起震动的现象，拿短针作了试验，从中得到很大的启发。说话的快慢高低能使短针产生相应的不同颤动。那么，反过来，这种颤动也一定能发出原先的说话声音。1877年8月15日，爱迪生让助手按图样制出一台由大圆筒、曲柄、受话机和膜板组成的怪机器。这便是著名的留声机。一经演示外界舆论马上把他誉为“科学界之拿破仑·波拿巴”，后称留声机是19世纪最引人振奋的三大发明之一。这种用短针振动传声的方式沿用在了黑胶唱片上，后来的压电式传声器的基本原理中也有它的影子。 爱迪生后来发明了碳粒式电话机，即利用声音震动话筒里边松散的碳粒。因为金属片间碳粒接触程度的变化，产生不同的电阻，因此流过碳粒的电流因受到震动而改变，在另一端，由变化的电流转换为声音。这种传声器是电话筒中最常用的方案之一，至今仍部分使用。 回顾历史，我们可以看到人们曾为了传声器的发明如此欢欣鼓舞，以致于不在乎它们的声学性能究竟如何。人的正常听觉范围在20~20000Hz，但是碳粒式电话机的频响范围上限仅达3000Hz，人声本身都会极大失真，更何况音乐与超声了。而且不管是留声机还是电话机都充斥着沙沙的噪音。无论磁石式还是碳粒式都需要自己附带电池供电，碳粒在长期通电发热后还会逐渐失效。虽说当时人们已经足够满意了，但人类总是在不满意中前进着。 二、动圈式与电容式各有所长 动圈麦克风耐用、便宜，而传统电容式话筒价格高但特性优良，因此也是当今人们最常使用的两款产品。 动圈式话筒是通过振膜感应声波造成空气压力变化，带动置于磁场中的线圈切割磁力线产生与声压强度变化相应的微弱电流信号。请注意，线圈是金属导线做的，它的质量肯定不会太小，为了让纸盆足以被线圈在有限的空间范围内振动，又不会因自身强度重量有限而破碎或有太多无规律振动，纸盆的