1 麦克风 (1)
1.1 麦克风简介 (1)
1.2 麦克风的种类 (1)
1.3 麦克风的性能指标 (5)
2 数据采集基本理论 (6)
2.1 信号调理 (6)
2.2 模/数转换器 (7)
2.3 采样保持器 (10)
2.3 模拟多路开关 (10)
2.4 数据采集卡简介 (11)
过敏性鼻炎仪3 音频格式介绍 (11)
3.1 W A V格式 (11)
防潮纸3.2 MP3格式 (12)
3.3 WMA格式 (13)
1 麦克风
1.1 麦克风简介
麦克风，学名为传声器，由Microphone翻译而来。传声器是将声音信号转换为电信号的能量转换器件，也称话筒，麦克风，微音器。在声音数据采集系统中，麦克风作为传感器是不可或缺的。麦克风实物图如图1所示：
图1 麦克风实物图
1.2 麦克风的种类
测试探针麦克风的种类很多，按换能原理可分为电动式、电容式、电磁式、压电式、半导体式麦克风；按接收声波的方向性可分为无指向性和有方向性两种，有方向性麦克风包括心形指向性、强指向、双指向性等；按用途可分为立体声、近讲、无线麦克风等。以下是几种常见麦克风： ①动圈麦克风：这是一种最常用的麦克风。它的结构如图2所示：
图2 动圈式麦克风结构示意图
微肽胶原蛋白
主要由振动膜片、音圈、永久磁铁和升压变压器等组成。它的工作原理是当人对着话筒讲话时，膜片就随着声音前后颤动，从而带动音圈在磁场中作切割磁力线的运动。根据电磁感应原理，在线圈两端就会产生感应音频电动势，从而完成了声电转换。为了提高传声器的输出感应电动势和阻抗，还需装置一只升压变压器。 图3 动圈式麦克风实物图
动圈麦克风结构简单、稳定靠、使用方便、固有噪声小，被广泛用于语言广播和扩声系统中。但缺点是灵敏度较低、频率范围窄。近几年己有专用动圈传麦克风，其特性和技术指标都较好。动圈式麦克风实物图如图3所示。
②电容麦克风：电容麦克风是靠电容量的变化而工作的。它的结构如图4所示:
碳化硅纳米线
图4 电容式麦克风结构示意图
主要由振动膜片、刚性极板、电源和负载电阻等组成。它的工作原理是当膜片受到声波的压力，并随着压力的大小和频率的不同而振动时，膜片极板之间的电容量就发生变化。与此同时，极板上的电荷随之变化，从而使电路中的电流也相应变化，负载电阻上也就有相应的电压输出，从而完成了声电转换。
电容麦克风的频率范围宽、灵敏度高、失真小、音质好，但结构复杂、成本高，多用于高质量的广播、录音、扩音中。电容式麦克风的实物图如图5所示：
控水系统
图5 电容式麦克风实物图
③驻极体电容麦克风：这种麦克风的工作原理和电容麦克风相同，所不同的是它采用一种聚四氟乙烯材料作为振动膜片。由于这种材料经特殊电处理后，表面被永久地驻有极化电荷，从而取代了电容麦克风的极板，故名为驻极体电容麦克风。其特点是体积小、性能优越、使用方便，被广泛地应用在盒式录音机中作为机内麦克风。其实物图如图6所示：
图6 驻极体电容式麦克风实物图
④无线麦克风：无线麦克风实际上是一种小型的扩声系统。它由一台微型发射机组成。发射机又由微型驻极体电容式麦克风、调频电路和电源三部分组成，无线麦克风采用了调频方式调制信号，调制后的信号经传声器的短开线和发射出去，其发射频率的范围按国家规定在100MHz-120MHz之间，每隔2MHz为一个频道，避免互相干扰。无线麦克风与接收机应一一对应，配套使用，不得张冠李戴，出现差错。接收机是专用调频接收机，但是一般的调频收音机只要使其调谐频率调整在无线麦克风发射的频率上，同样能收听到无线麦克风发出的声音。
无线麦克风体积小、使用方便、音质良好、话筒与扩音机间无线、移动自如、且发射功率小，因此在教室、舞台、电视摄制方面得到了广泛的应用。其实物图如图7所示：
图7 无线麦克风实物图
⑤拾音器：全称为监控拾音器。监控拾音器是用来采集现场声音的一个配件，一般配套视频服务器、音频采集卡或硬盘录像机，实现现场的音频和视频的采集工作。主要原理是一个麦克风音头加上放大电路输出，电路的设计和采用的芯片不同对音质有较大影响。一般的拾音器采用三线制或四线制，电源正极、音
频正极，公共地。或者音频负极和电源负极分开来。监控拾音器在台湾被叫做“集音器” ，国内习惯叫
做“拾音器” 、“拾音头” 、“采音器” 。安防上用的“拾音器”与电吉他上用的“拾音器”是两种不同的设备。本系统使用的传感器就是拾音器。拾音器实物图如图8所示：
图8 拾音器实物图
1.3 麦克风的性能指标
麦克风性能指标是评价麦克风质量好坏的客观参数，也是选用麦克风的依据。麦克风的性能指标主要有以下几项:
①灵敏度：麦克风的灵敏度表示麦克风的声—电转换效率，当麦克风的振膜受到声压的作用时，在负载上所产生的电动势或电压的数值，称为麦克风的灵敏度。
②频率特性：麦克风在不同频率的声波作用下的灵敏度是不同的。一般在中音频(如1千赫)时灵敏度高，而在低音频(如几十赫)或高音频(十几千赫)时灵敏度降低。我们以中音频的灵敏度为基准，把灵敏度下降为某一规定值的频率范围叫做麦克风的频率特性。频率特性范围宽，表示该麦克风对较宽频带的声音较高的灵敏度，扩音效果就好。理想的麦克风频率特性应为20Hz-20kHz。麦克风的频率响应指麦克风灵敏度依从频率的关系，简称频响，灵敏度与频率之间的关系曲线叫频响曲线。在给定的频率范围内，频响的不均匀度以dB来度量。
③输出阻抗：麦克风的输出阻抗是指麦克风的两根输出线之间在1KHz(即1千赫)时的阻抗。
④指向性：麦克风的指向性是麦克风的灵敏度随声波入射方向变化的特性，又称为方向性。不同的声波入射角所得入射角频率曲线，就是麦克风的指向频响曲线通常以麦克风与声源同声轴0º(正向),90º(侧向)和180º(背向)这三种角度来测定其频响，从中确定其频率特性，如无方向性麦克风，又称全指向性麦克风或圆形方向性麦克风。
⑤最大声压级：在强声压作用下，麦克风输出产生非线性谐波失真达到0. 596-1%时的声压级称为最大声压级。它是衡量麦克风性能优劣的一项重要指标。
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