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麦克风

声电转换器或将声音转换为电信号的传感器

麦克风是一种将声音转换成电子信号的换能器。正式中文名为传声器，又称为话筒、微音器、扩音器，或由英文microphone音译为麦克风、唛克风，简称麦、唛[1][2][3]。

“microphone”的各地常用译名
中国大陆麦克风、唛克风、传声器、话筒
台湾麦克风、传声器、话筒
港澳咪高峰、咪、话筒
新马麦克风、唛克风、话筒
专业录音常用的 Neumann U87 电容式麦克风，固定在防震架上

种类

动圈式麦克风

 

动圈式麦克风（Dynamic Microphone）基本的构造包含线圈、振膜、永久磁铁三部份。当声波进入麦克风，振膜受到声波的压力而产生振动，与振膜连接在一起的线圈则开始在磁场中移动，根据法拉第定律以及冷次定律，线圈会产生感应电流。

动圈式麦克风因为含有线圈和磁铁，不像电容式麦克风轻便，灵敏度较低，高低频响应表现较差。优点是声音较为柔润，适合用来收录人声。

电容式麦克风

 
电容式麦克风的构成：1. 声波（Sound Waves）2. 振动膜（Diaphram）3. 基板（Back Plate）4. 电池（Battery）5. 电阻（Resistance）6. 输出讯号（Audio Signal）

电容式麦克风（Condenser Microphone） 并没有线圈及磁铁，靠著电容两片隔板间距离的改变来产生电压变化。当声波进入麦克风，振动膜产生振动，因为基板是固定的，使得振动膜和基板之间的距离会随著振动而改变，根据电容的特性

 

( 是隔板面积， 为隔板距离)。当两块隔板距离发生变化时，电容值 会产生改变。再经由

 

( 为电量，在电容式麦克风中电容极板电压会维持一个定值)可知，当 改变时，就会造成电量 的改变。因为在电容式麦克风中需要维持固定的极板电压 ，所以此类型麦克风需要额外的电源才能运作，一般常见的电源为电池，或是借由幻象电源来供电。电容式麦克风因灵敏度较高，常用于高品质的录音。

驻极体电容麦克风

驻极体电容麦克风（Electret Condenser Microphone）使用了可保有永久电荷的驻极体物质，因而不需再对电容器供电。但一般驻极体麦克风元件内建有电子电路以放大讯号，因此仍需以低电压供电（常规电压是1.0V-10V）。此种麦克风目前广泛使用在消费电子产品之中。

微机电麦克风

微机电麦克风（MEMS Microphone）指使用微机电（MEMS，MicroElectrical-Mechanical System）技术做成的麦克风，也称麦克风晶片（microphone chip）或矽麦克风（silicon microphone）。 微机电麦克风的压力感应膜是以微机电技术直接蚀刻在矽晶片上，此积体电路晶片通常也整合入一些相关电路，如前置放大器。 大多数微机电麦克风的设计，在基本原理上是属于电容式麦克风的一种变型。 微机电麦克风也常内建类比数码转换器，直接输出数码讯号，成为数码式麦克风，以利与现今的数码电路连接。

微机电麦克风的主要应用于部分的手机、PDA等小型行动产品。 此类小型麦克风以往使用的几乎均是驻极体电容麦克风。

微机电麦克风的主要生产厂商有：Wolfson Microelectronics (WM7xxx)， Analog Devices， Akustica (AKU200x), Infineon (SMM310)， Knowles Electronics， Memstech (MSMx), NXP Semiconductors， Sonion MEMS， AAC Acoustic Technologies[4]， 与 Omron[5] 等，且还有多家公司积极投入。

铝带式麦克风

铝带式麦克风（Ribbon Microphone） 在磁铁两极间放入通常是铝质的波浪状金属箔带，金属薄膜受声音震动时，因电磁感应而生讯号。

铝带式麦克风曾经是早期最好、最昂贵的麦克风。由于形状庞大及铝箔带很薄的脆弱性，现今主要用于专业录音室。

碳粒式麦克风

碳粒式麦克风（Carbon Microphone）作为旧式电话机的碳精话筒而曾大量使用。现今少用。

灵敏度

指麦克风的开路电压与作用在其膜片上的声压之比。实际上，麦克风在声场必然会引起声场散射，所以灵敏度有两种定义。一种是实际作用于膜片上的声压，称为声压灵敏度，另一种是指麦克风未置入声场的声场声压，称为声场灵敏度，其中声场灵敏度又分为自由场灵敏度和扩散场灵敏度。通常录音用麦克风给出声压灵敏度，测量用麦克风因应用类型给出声压或声场灵敏度。

灵敏度的单位是伏/帕（伏特/帕斯卡，V/Pa），通常使用灵敏度级来表示，参考灵敏度为1V/Pa。

指向性

         
Omnidirectional
全指向式 		Cardioid
心型指向 		Hypercardioid
超心型指向 		Shotgun
枪型指向 		Bi-directional
双指向式

指向性描述麦克风对于来自不同角度声音的灵敏度，规格上常用如上的polar pattern来表示，在每个示意图中，虚线圆形的上方代表麦克风前方，下方则代表麦克风的后方。

全指向式

全向式(Omnidirectional)对于来自不同角度的声音，其灵敏度是相同的。常见于需要收录整个环境声音的录音工程；或是声源在移动时，希望能保持良好收音的情况；演讲者在演说时配带的领夹式麦克风也属此类。全向式的缺点在于容易收到四周环境的噪音，而在价格方面相对较为便宜。

单一指向式

常见的单一指向式为心型指向(Cardioid)或超心型指向(Hypercardioid)，对于来自麦克风前方的声音有最佳的收音效果，

双指向式

双指向式(Bi-directional或Figure-of-8)可接受来自麦克风前方和后方的声音。直接使用的应用场合不多，大多是运用作为立体声录音法等特殊用途(如MS、Blumlein录音法)。其内部结构和全指向性基本相似，主要区别是在线路板上面（PCB）

频率响应

 
上图：Oktava 319(电容式)的频率响应
下图：Shure SM58(动圈式)的频率响应

频率响应(Frequency Response )是指麦克风接受到不同频率声音时，输出讯号会随著频率的变化而发生放大或衰减。最理想的频率响应曲线为一条水平线，代表输出讯号能真实呈现原始声音的特性，但这种理想情况不容易实现。一般来说，电容式麦克风的频率响应曲线会比动圈式的来得平坦。常见的麦克风频率响应曲线大多为高低频衰减，而中高频略为放大；低频衰减可以减少录音环境周遭低频噪音的干扰。

频率响应曲线图中，横轴为频率，单位为赫兹，大部份情况取对数来表示；纵轴则为灵敏度，单位为分贝。

阻抗

在麦克风规格中，都会列出阻抗值（单位为欧姆），在麦克风领域一般而言，低于600欧姆为低阻抗；介于600至10,000欧姆为中阻抗；高于10,000欧姆为高阻抗。例如像Shure SM58这支麦克风的阻抗值为300欧姆。一般麦克风的设计与实际使用上，所接的负载（放大器）输入阻抗通常大于麦克风输出阻抗而不作阻抗匹配，如果强要匹配会影响麦克风的频率响应、造成失真，尤其是在较大音压时。但某些动圈麦克风或铝带麦克风的设计上，有考虑或需要负载阻抗所提供的阻尼作用，此时则须搭配特定负载阻抗才有最佳效果。


接头

     
图1.
3-pin XLR接头 		图2.
1/4吋(6.3mm)接头 		图3.由左至右
2.5mm单声道接头
3.5mm单声道接头
3.5mm立体声接头
6.3mm立体声接头

3-pin XLR接头使用平衡式输出讯号，可有效消除外来的杂讯干扰。三支针脚会标明1、2、3三个数字；在美规中，1代表接地线，2代表正相(hot)讯号，3代表反相(cold)讯号；欧规中，1代表接地线，2代表反相(cold)讯号，3代表正相(hot)讯号。

1/4吋(6.3mm)接头有分单声道(mono)和立体声(stereo)两种，简单的区分方式是看接头上有几个黑色的绝缘环，两个绝缘环代表立体声，一个绝缘环则代表单声道。在图2中，各个数字代表的部位功用如下：

  1. 接地
  2. 立体声时为右声道；平衡单声道时为反相讯号；或做为单声道的电源输入端
  3. 立体声时为左声道；平衡单声道时为正相讯号；非平衡单声道时的讯号输出端
  4. 绝缘环

其他种类

  • 麦克风阵列
  • 压电式麦克风，或称晶体麦克风
  • 光纤麦克风
  • 雷射麦克风
  • 液体麦克风，或称水麦克风
  • 微机电麦克风
  • 以扬声器当作麦克风

无线传送式麦克风

  • 一般家用无线麦克风可在不干扰FM广播的条件下，合法使用特定的FM频段。另有某些麦克风可切换作有线麦克风或无线麦克风两用。
  • 专业无线麦克风则一般会使用其他特定频段。为避免收讯问题或干扰，确保音质，可能以两个频率同时发出讯号，并由两支天线接收，万一其中一组讯号欠佳，可自动取用另一组讯号。
  • 蓝牙耳麦
  • 蓝牙无线麦克风收发机：具有发送端与接收端，发送端提供3-pin XLR接头，可连接麦克风发射讯号，接收端提供3.5mm接头/6.3mm接头，可直接插在扬声器或扩大机上，彼此之间使用蓝牙传输。[6]
  • 红外线

相册

  •  
    声海 e845s 动圈式麦克风
  •  
    Neumann U87 大振膜电容式麦克风

参考资料

  1. ^ 林伦伦. 抢唛·唛霸. 语文月刊. 2012, (6): 83–84. ISSN 1005-7781. CNKI YWYK201206038. 
  2. ^ 媒体报道示例一：政协抢唛，多点辩论更精彩 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
  3. ^ 媒体报道示例二：抢唛献良策 处处为民生[失效链接] 湛江晚报
  4. ^ MEMS Microphone Will Be Hurt by Downturn in Smartphone Market. Seeking Alpha. [2009-08-23]. （原始内容存档于2009-08-27）. 
  5. ^ OMRON to Launch Mass-production and Supply of MEMS Acoustic Sensor Chip -World's first MEMS sensor capable of detecting the lower limit of human audible frequencies-. [2009-11-24]. （原始内容存档于2010-02-13）. 
  6. ^ Bluetooth Module for microphones. [2014-01-20]. （原始内容存档于2014-02-01）. 
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