耳机的原理

发布时间:2012-08-4 阅读量:2366 来源: 我爱方案网 作者:

耳机原理简介


据小编了解
耳机中使用换能器的声音驱动方式,可分作动圈式(Dynamic)和静电式(Electrostatic)、压电式、动铁式、气动式、电磁式等。原理(Transducer)主要是动圈(Dynamic)和静电(Electrostatic)耳机两大类,虽然除这二类之外尚有等磁式等数种,但或是已被淘汰或是用于专业用途市场占有量极少,下面小编就这几个方面做下简短的介绍给大家。 


动圈耳机
原理


又称电动式耳机。目前绝大多数(大约99%以上)的耳机耳塞都属此类,原理类似于普通音箱
.电动式扬声器,处于永磁场中的缠绕的圆柱体状线圈与振膜相连,线圈在信号电流驱动下带动振膜发声。动圈耳机与一般扬声器很大的不同在于振膜的区别,音箱扬声器的振膜边缘一般固定在弹性介质(折环和定心支片)上(例如在大口径低音单元上)。

                     

                                  图1.耳机原理


振膜一般是平整的圆锥形,由弹性介质提供振动系统的力顺;而在动圈式耳机中,振膜边缘直接固定在驱动单元的框架上,振膜具有褶皱,振动系统的力顺完全由振膜本身材质的伸展和收缩以及褶皱的变形来提供的,所以说动圈式耳机驱动单元振膜的材质选择和形状设计对单元最终的发声品质影响非常大,同时也是非常娇弱的。


静电式
原理


又称为静电平面振膜,是将导电体(一般为铝)线圈直接电镀或印刷在很薄的塑料膜上,精确到几微米级(目前STAX新一代的静电耳机振膜已精确到 1.35微米);将其置于强静电场中(通常由直流高压发生器和固定金属片(网)组成),信号通过线圈的时候切割电场,带动振膜振动发声。振膜处于变化的电场中,振膜极薄、精确到几微米级(目前STAX新一代的静电耳机振膜已精确到1.35微米),线圈在电场力的驱动下带动振膜发声。

             

                                   2.降噪耳机原理


优点是线性好、失真小(电场比磁场均匀),高频及瞬态反应快(振膜质量较轻)。缺点是需要专门的驱动电路和静电发生器、低频反应差、价格昂贵。效率也不高。


平衡电枢式


又称动铁式。利用了电磁铁产生交变磁场,振动部分是一个铁片悬浮在电磁铁前方,信号经过电磁铁的时候会使电磁铁磁场变化,从而使铁片振动发声。

               

                                  图3. 平衡衔铁耳机原理


利用压电陶瓷的压电效应发声。优点:效率高、频率高。缺点:失真大、驱动电压高、低频响应差,抗冲击力差。此类耳机多用于电报收发使用,现基本淘汰。少数耳机采用压电陶瓷作为高音发声单元。


气动式


采用气泵和气阀控制气流,直接控制气压和流量,使得空气发生振动。有时候气阀改用大功率扬声器来代替。飞机上常用这样的耳
机,此耳机实际上只是个导气管。优点是无电驱动,无限制并联、效率高。缺点是失真大、频响窄,有噪音。


灵敏度(Sensitivity


指向耳机输入1毫瓦的功率时耳机所能发出的声压级(声压的单位是分贝,声压越大音量越大),所以一般灵敏度越高、阻抗越小,耳机越容易出声、越容易驱动。耳机的灵敏度就是指在同样响度的情况下,音源需要输入的功率的大小,也就是说在用户听起来声音一样的情况下,耳机的灵敏度越高,音源所需要输入的功率就越小。这对于随身听等便携装置来说,灵敏度越高,耳机就越容易驱动。


频率响应(Frequency Response


频响范围是指耳机能够放送出的频带的宽度,国际电工委员会IEC581-10标准中高保真耳机的频响范围不能小于50Hz12500Hz,优秀耳机的频响宽度可达5Hz-40000Hz,而人耳的听觉范围仅在20Hz- 20000Hz。值得注意的是界定频响宽度的标准是不同的,例如以低于平均输出幅度的1/2为标准或低于1/4为标准,这显然是不一样的。


一般的生产商是以输出幅度降低1/2为标准测出频响宽度,这就是说以-3dB为标准,但是由于所采用的测试标准不同,有些产品是以-10dB为标准测量的。这是实际上是等于低于正常值1/16下为标准测量的。因此频响宽度大大展宽。用户在选购时应注意不同品牌的耳机的频响宽度可能有不同的测试标准。
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