耳机信号传导过程
耳机信号传导过程
一、耳机的发声原理
众所周知,声音是由物体的震动而产生的。而耳机或其他的发生设备之所以能够发出声音,是将输入的音频电信号转化成了机械震动,从而产生了各种声音。
初中我们在物理课上学习过法拉第电磁感应:磁通量的变化会产生出电流。这就是老师上课讲的磁生电。在电磁感应的作用下,当闭合电路的部分导体放置于磁场当中切割磁感应线时,该闭合回路会产生电流。
而相反的是,电流发生变化的同时也会产生磁场。
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这就是耳机和发声音源的工作原理。在常见的左右声道耳机中,有两块磁铁,其中一块为永磁磁铁,在耳机中的位置是固定不变的(就是耳机中的吸铁石);另一块则为电磁铁,平时不带磁性,当电流通过时,才会产生磁性,它与振膜的音圈相连,可发生位移变化。
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那么,当带有音频的电流通过耳机线流入音圈中的时候,不断变化的电流会让电磁铁产生磁
场,这使得电磁铁和永磁磁铁相互作用,便发生了振幅变化的运动,电磁铁带动振膜产生了震动,从而制造出了声音。这就是耳机的发声原理。
二、耳机的工作原理(换能原理)
耳机的换能原理大体上分为7种,分别为压电、动铁、动圈、静电、电磁、气动、平板。
1、压电:利用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,抗冲击能力差。这类耳机多用于电报收发使用,现在基本上已经淘汰了。但有少数耳机采用压电陶瓷作为其高音的发生单元。
2、动铁:其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,信号经过电磁铁的时候会使电磁铁的磁场发生变化,从而使铁片振动发声。优点:寿命长,效率高。缺点:失真大,频响窄。由于现代工艺的进步,不少厂商也开始使用动铁作为发声单元。
3、动圈:这是最为普遍的耳机形式,也是市场占有率最高的耳机。动圈耳机是把线圈(音圈)放置于环形磁场的间隙内。当音频电流通过时,线圈切割磁力线,从而带动振膜振动
发出声音。动圈耳机优点:阻抗低,音域宽,失真少,低频较为优越。缺点寿命相对较短,效率低。
4、静电:静电耳机是将铝(或是其他到店金属)线圈直接电镀或者印刷在很薄的塑料膜上,将其放置在强静电场中(通常由直流高压发生器和固定金属片或者金属网组成),而经过放大升压的音频信号则通往两个固定的电极片,并在电极之间不断产生变化的电场,这两个电场相互作用驱使膜片振动发出声音。由于膜片又薄又轻,又是整体的振动,所以可以将声音的细节展现的更为突出,反应也更灵敏,瞬态相应也好,音域可以非常宽广且曲线平坦,使得各类声音都能得到很好的再现。优点:细节好,反应灵敏,瞬态响应好。缺点:需要配备高压耳放,普通设备难以驱动。
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关于健康减肥5、电磁:这是各种耳机中相对古老的种类。它的结构是由两个线圈分别套在U形磁铁的N、S两极上,然后把铁制振动膜放在上边(为便于振动,膜与磁极之间留有间隙)并被磁极所吸引。当有音频电流通过线圈时会产生随音频信号同步变化的交变磁场,这个交变磁场使得磁极对振动膜的吸引力随之发生变化。不断起伏振动的膜片会推动周围空气产生声波。这就完成了把电流变为声音的全部过程。电磁式耳机的特点是高阻抗、高灵敏度。早年的电子管和矿石收音机用的就是这种耳机。
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6、气动:采用气泵和气阀控制气流,直接控制气压和流量,使空气发生振动,从而产生声音。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。
7、平板:其实在音频行业这种平板换能原理诞生已久,只是一直都没有太多的厂商制作这样的扬声器产品。平板式耳机的驱动器类似于缩小的平面扬声器,它将平面的音圈嵌入轻薄的振膜里,象印刷电路板一样,可以使驱动力平均分布。磁体集中在振膜的一侧或两侧,振膜在其形成的磁场中振动。等磁体耳机振膜没有静电耳机振膜那样轻,但有同样大的振动面积和相近的音质。可以说平板式原理是结合了动圈和静电两者的优点,在低频方面相比静电式耳机拥有更好的表现,并且在高频方面也强于动圈式耳机。优点:细节丰富,声音饱满,效率高。缺点:重量比较重,灵敏度偏低,不易驱动。

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