摘要：纵观当前市场上售卖的多媒体设备，流通更多的是民用多媒体设备，其中最为常见的就是麦克风。由于大众对于这些设备的认识较为浅薄，导致麦克风的故障率较高。本文针对音响系统中麦克风的工作原理以及使用维护进行探究，以此希望给予大众理论参考，加快多媒体设备的普及。 关键词：音响系统；麦克风；工作原理；使用维护
麦克风作为英译词，其英文叫做Microphone，其英文词由英国物理学家Sir Charles Wheatstone 于1827年命名。中文翻译做传声器，取其英文读音翻译为麦克风。作为音响系统中重要的组件，麦克风使用便捷，是所有音响设备中使用频率最高的器材之一。麦克风作为一种可以将声音转化为电信号的设备，在多领域中都得到广泛的应用。我们必须要了解麦克风的工作原理,以及相关使用维护方法，保证整个音响系统的正常工作。
一、麦克风的工作原理
纸张打孔机
针对麦克风的发展过程进行分析，由最初的碳晶式麦克风，往后发展至电容式，动圈式，
双层布铝带式，驻极体式至现在的MEMS麦克风，麦克风技术经历了若干次的革新。最早的应用型麦克风为碳晶麦克风，由美国发明家托马斯 爱迪生，德国物理学家Emile Berliner，以及英国发明家David Edward Hughes于1876年发明。其工作原理为，在两个金属表面中间夹入碳晶，当一个金属表面首声波震动时，它对碳晶的震动与压缩会改变碳晶层的电阻值，透过阻值变化而把声音能量转化为电信号。随后，德国发明家Ernst Werner Von Siemens于1877年创造了动圈麦克风。动圈麦克风是基于电磁感应现象制作的一种传声设备，当使用者发出声音后，声压会带动麦克风内部的膜片产生振动，同时膜片上的线圈也会随之发生振动，在声音大膜片振动幅度较大时，声音频率高膜片振动也会加快，处于振动中的膜片会带动音圈运动，并在音圈输出端产生感应电流实现将音频进行电信号的转变。1906年，西电实验室的美国工程师Edward Christopher Wente创造了电容麦克风。这种麦克风内部装置了一个电容传感器，其是由振动膜片与固定极板所组成的一种可变电容，在声压导致膜片发生振动后，其电容量也会发生变化，从而实现将音频转化为电能最后成为电信号的目的。1924年，两位德国科学家，Erwin Gerlach和 Walter Hans Schottky发明了铝带式麦克风。铝带麦克风工作原理类似于动圈式麦克风，通过电磁感应原理而设计净烟器[1]，其工作模式依赖一条轻薄的铝箔片在磁场中感应声压变化而产生电压。以上每一种麦克风技术都有自己的优劣之处。
二、麦克风的技术指标
在选择麦克风的过程中，主要是检查其灵敏度、频率特性、输出阻抗、固有噪声、指向性、等效噪声、信号噪声比以及动态范围等。灵敏度是麦克风在特定的声压作用下所产生的音频信号电压的大小，笼统表述，灵敏度越高，则表示麦克风的拾音效率更高。其次，频率特性是麦克风的灵敏度在频率作用下发生变化的特性。输出阻抗是麦克风在1kHz拾音的运作状态中输出端的交流阻抗；固有噪声是麦克风在没有外界声音的环境中所产生的噪声信号电压。固有噪声越小，则运作过程中输出信号所掺杂的噪声越小，信噪比更高，其拾音就更清晰。指向性则表示麦克风灵敏度在声波入射方向变化发生变化的特性，通常分为单向性（uni-directional，也叫心形 Cardoid）、双向性（Bi-directional，也叫Figure 8,八字形）以及全向性（Omni-directional）三种。 三、麦克风的应用
就当前民用市场上所流通的麦克风来说,可以依据其拾音模式分为动圈式以及电容式两种，按照信号传输模式则可以分为有线麦克风与无线麦克风。针对动圈麦克风来说，其内部结构相对简单，经济耐用，可以承受较高的声压，其频率特性明显[2]。民用市场的动圈对时网
麦克风心型的指向性使得应用环境的噪声较小，不需要直流电压就可以工作。相对于动圈麦克风，电容麦克风的灵敏度往往高，频率响应也往往较宽广，瞬时响应特性快速，能够拾取相对微弱的声压。电容麦克风能够将声音进行较为清晰准确的电信号转换。需要注意的是，在使用单向型或双向型麦克风的时候，需要控制好声源与麦克风之间的距离，用以避免，或利用近讲效应控制低音信号的比重。
四、麦克风的未来发展
殊胜诃子
近年来随着网络直播、自媒体行业的兴起，民用麦克风的销售量保持稳定的增长态势。分析民用麦克风未来的发展前景，主要会呈现出种类繁多、兼容性强以及一体化设计的特征。麦克风作为一种电子设备，在集成电力工艺的作用下也推动了麦克风高端化的发展，因此体积小巧，功能强大的MEMS麦克风也会是未来发展的主要趋势。目前所使用的驻极体电容式麦克风是将喇叭、无线以及蓝牙等功能进行整合，在保有麦克风属性的同时实现蓝牙音箱的功能。不仅具备能耗低的特点，同时传输距离与工作稳定性也会提高。工业型麦克风的技术将逐渐流入民用市场，Bi-Aural录音技术，沉浸式Ambisonic录音技术等以往工业应用方式将逐渐变成民用产品融入市场，为民用录音提供更多前所未有的可能性。总
结：近年来音响设备从专业化设备逐步成为大众化设备，而作为使用频率最高的麦克风，必须要明确其工作原理与使用维护方法才能保证其工作性能与使用寿命。本文从几种麦克风的工作原理进行分析，希望以此为用户给予理论参考。
参考文献：单顶置凸轮轴
[1]李宗霖. 基于麦克风阵列的故障诊断方法研究[D].沈阳理工大学,2021.
[2]闻思梦. 混响声像定位麦克风阵列设计方法的研究[D].天津科技大学,2020.
[3]万政伟,惠晓威,朱婷.基于NLMS算法的自适应滤波器的研究与应用[J].计算机系统应用.2010,(4).DOI:10.3969/j.issn.1003-3254.2010.04.011.
[4]陈华伟,赵俊渭,郭业才.五元十字阵被动声定位算法及其性能研究[J].探测与控制报.2003,(4).DOI:10.3969/j.issn.1008-1194.2003.04.003.
[5]曹虎林,邓瑞,应忍冬,等.移动声源运动轨迹测定方法研究[J].信息技术.2011,(5).DOI:10.3969/j.issn.1009-2552.2011.05.015.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议