[拼音]：diansheng huannengqi

[外文]：electroacoustic transducer

將電信號(hào)能量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的聲信號(hào)能量或?qū)⒙曅盘?hào)能量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)能量的器件。在絕大多數(shù)的電聲換能器中，能量的轉(zhuǎn)換過程是：對(duì)于將電能轉(zhuǎn)換成聲能的換能器，是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，然后由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生聲波；對(duì)于將聲能轉(zhuǎn)換成電能的換能器，則是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)后再轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

電機(jī)械換能器

按能量轉(zhuǎn)換的機(jī)理來分，主要有下列5種。

（1）電動(dòng)換能器:利用在恒磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的電磁感應(yīng)原理而制成的換能器。

（2）電磁換能器：主要由固定于磁路中的導(dǎo)線圈和可振動(dòng)的部分（如膜片、銜鐵）所組成。交變電流通過線圈時(shí)產(chǎn)生交變磁通量，使磁路可振動(dòng)部分受力發(fā)生變化而振動(dòng)。反之，磁路可動(dòng)部分振動(dòng)時(shí)，使磁路的磁阻發(fā)生變化，于是通過線圈的磁通也相應(yīng)變化而在線圈內(nèi)感生電動(dòng)勢(shì)。單向極化磁通量使換能器工作有與信號(hào)成正比的線性部分。

（3）靜電換能器：這種換能器的結(jié)構(gòu)基本上是個(gè)電容器，固定的金屬極板與可振動(dòng)的導(dǎo)電膜片組成電容器的兩個(gè)極板，并在兩極板間加恒定的極化電壓使電容器帶電。當(dāng)膜片振動(dòng)時(shí)電容量發(fā)生變化，兩極板間的電壓也隨之改變。反之，當(dāng)兩極板間的電壓發(fā)生變化時(shí)，極板間的靜電力發(fā)生變化，從而使膜片振動(dòng)。

（4）壓電換能器：利用具有壓電效應(yīng)的材料制成。壓電效應(yīng)較強(qiáng)的天然晶體有石英、酒石酸鉀鈉等。壓電換能器廣泛使用鈦酸鋇和鋯鈦酸鉛等壓電陶瓷材料。從發(fā)展趨勢(shì)看，高分子壓電材料(如聚偏氟乙烯)是制作壓電換能器的一種新型材料。

（5）磁致伸縮換能器：利用具有磁致伸縮特性的鐵磁材料制成。在磁場(chǎng)中，這類材料由于振動(dòng)產(chǎn)生形變而使磁通量改變，從而使繞在其上面的線圈產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。它的逆過程是磁通量發(fā)生變化使鐵磁材料形變而產(chǎn)生應(yīng)力的變化。這種換能器常用作共振換能器，以提高效率。常用的磁致伸縮材料有鎳及其合金或鎳鐵氧體。

以上所述電機(jī)械換能器的能量轉(zhuǎn)換是可逆的。還有一類換能器是不可逆的，其中應(yīng)用最多的是變阻換能器，如電話中的碳粒送話器。在半導(dǎo)體PN結(jié)附近施加局部壓力的變化，會(huì)引起流過PN結(jié)電流的變化。利用這種原理做成的換能器稱為壓電結(jié)型換能器。通常是使壓力通過細(xì)針加在PN結(jié)上。這樣，可以獲得很靈敏的換能作用。但它因結(jié)構(gòu)上的困難還只用于應(yīng)變計(jì)。

激光換能器和光導(dǎo)纖維換能器是新出現(xiàn)的兩種換能器。它們是應(yīng)用光干涉儀的原理或光強(qiáng)度調(diào)制的方法制成的。有一種光調(diào)制的方法是利用聲光作用，使光束通過聲光作用元件，光束在聲場(chǎng)的作用下經(jīng)受調(diào)制；另有一種方法是讓光束通過光導(dǎo)纖維射到振動(dòng)靶上，使反射光束受到調(diào)制，其強(qiáng)度與振動(dòng)靶的位移成正比，受調(diào)制的光束再轉(zhuǎn)換成電輸出。

常用的電聲換能器

常用電聲換能器有送話器和受話器、揚(yáng)聲器、傳聲器、超聲換能器和水聲換能器等。

送話器和受話器

專供語言通信用的電聲換能器。在電話機(jī)中大量應(yīng)用碳粒送話器，其結(jié)構(gòu)是接收聲波的膜片與碳粒盒中的碳粒相接觸，膜片受聲波作用發(fā)生振動(dòng)，使碳粒間的壓力發(fā)生變化而改變碳粒間的電阻。碳粒多采用提純過的無煙煤。碳粒送話器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉，并有較大的電輸出。電話機(jī)中常用受話器是電磁換能器，主要由振膜，與振膜相連接的銜鐵、磁鐵、極靴和線圈組成。其他類型的換能器，如電動(dòng)送話器、電磁送話器、壓電送話器和電動(dòng)受話器也有應(yīng)用。

揚(yáng)聲器

主要用在可聽聲頻率范圍內(nèi)，它將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成聲信號(hào)，并把它輻射到周圍空間。按聲輻射的方式，揚(yáng)聲器可分為直接輻射式和喇叭式兩種。直接輻射式電動(dòng)揚(yáng)聲器由處在磁路系統(tǒng)中稱為音圈的導(dǎo)體線圈及其支撐，以及與音圈相連接的錐形或球項(xiàng)形的振膜組成。信號(hào)電流流過音圈時(shí)，音圈受力而振動(dòng)，并推動(dòng)振膜振動(dòng)而輻射聲波。這種揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)緊湊、性能好，仍在大量應(yīng)用。在揚(yáng)聲器上加上喇叭即構(gòu)成喇叭式揚(yáng)聲器，可以提高揚(yáng)聲器的效率，并且具有較強(qiáng)的聲輻射指向性。平板揚(yáng)聲器（用復(fù)合材料做成平板振膜）是一種新型的揚(yáng)聲器。對(duì)于高音質(zhì)的揚(yáng)聲器系統(tǒng)，常把所要放聲的寬頻帶分成二個(gè)或三個(gè)頻段，分別用幾只揚(yáng)聲器發(fā)聲，則稱為揚(yáng)聲器組合。但在輸入端必須有分割網(wǎng)絡(luò)，把電信號(hào)按頻段分別送給各揚(yáng)聲器。一般采用直接輻射式電動(dòng)揚(yáng)聲器輻射中頻和低頻聲，但也有低頻揚(yáng)聲器加喇叭。高頻聲的輻射也多采用電動(dòng)式揚(yáng)聲器，高頻揚(yáng)聲器也采用靜電揚(yáng)聲器或壓電揚(yáng)聲器。

將電信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成空氣振動(dòng)發(fā)聲的揚(yáng)聲器是離子聲揚(yáng)聲器，由一個(gè)石英做的容器與輻射聲波的喇叭相連接。石英容器中有電極，在其上加上幾十兆赫的射頻高電壓，使其中空氣電離，電信號(hào)以振幅調(diào)制的方式調(diào)制到射頻電壓上。由于離子放電的變化，石英容器中空氣的溫度和壓強(qiáng)隨信號(hào)而發(fā)生變化，因而產(chǎn)生聲波通過喇叭而輻射出來。這種揚(yáng)聲器沒有機(jī)械振動(dòng)系統(tǒng)，所以性能良好，但構(gòu)造和使用都比較復(fù)雜。

傳聲器

主要用在可聽聲頻頻率范圍內(nèi)，它將聲信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。在一般擴(kuò)聲系統(tǒng)中，大多采用電動(dòng)式傳聲器。在廣播、錄聲技術(shù)中所用的高質(zhì)量傳聲器，有電動(dòng)動(dòng)圈式傳聲器、帶式傳聲器和電容傳聲器。帶式傳聲器屬電動(dòng)類型、薄而輕的金屬帶置于恒磁系統(tǒng)的磁場(chǎng)中。金屬帶既是可通信號(hào)電流的導(dǎo)體，又是接收聲波的器件。由于鋁帶兩面均受聲波作用，總受力與聲波在這兩方面的聲壓之差有關(guān)。因此，這種類型的傳聲器稱為壓差傳聲器。膜片一面接收聲波的傳聲器，由于膜片受力與聲壓成正比，則統(tǒng)稱為壓強(qiáng)傳聲器。

靜電換能類型的電容傳聲器，是現(xiàn)代使用最廣的高質(zhì)量傳聲器。電容傳聲器的性能好而且穩(wěn)定，也是用于聲學(xué)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)傳聲器。另一種形式的電容傳聲器是駐極體傳聲器。駐極體材料使用聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯等，以適當(dāng)?shù)姆绞綐O化后可在其表面上保持表面電荷。將極化過的駐極體膜作為電容傳聲器的振膜或放在固定極板上，可產(chǎn)生電場(chǎng)以代替一般電容傳聲器所需要的外加極化電壓。這樣，在構(gòu)造和使用上都較為簡(jiǎn)單。

超聲換能器

用于超聲波范圍的電聲換能器，主要是壓電陶瓷換能器。壓電陶瓷片可按用途做成各種形狀，如棒、片和圓環(huán)。片或薄殼形狀常用厚度方向的振動(dòng)。利用共振現(xiàn)象可使換能器工作在振動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)固有頻率上，以提高換能效率。超聲換能器也有用磁致伸縮材料的，一般是共振式，工作頻率可達(dá)幾萬赫。這種換能器堅(jiān)固、可靠，其輻射聲功率可達(dá) 20瓦／厘米²或更大。在許多應(yīng)用中，超聲換能器和變幅桿連結(jié)使用，以提高工作的效能。

水聲換能器

用于水下工作。其中接收水聲信號(hào)的換能器又稱為水聽器。壓電陶瓷是在現(xiàn)代水聲技術(shù)中應(yīng)用最廣的電聲換能器材料。磁致伸縮換能器也有采用。作為發(fā)射低頻水聲信號(hào)用的換能器，也有采用電動(dòng)式的。用高分子壓電材料做成的水聽器和光導(dǎo)纖維水聽器也獲得了發(fā)展。水聲換能器在設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)上必須考慮在水中工作的特點(diǎn)，如減小水中空化作用所產(chǎn)生的空氣泡對(duì)水聲發(fā)射換能器工作的影響。對(duì)在深水中工作的換能器來說，還須采取一些措施，如充油或充水的液腔，以便保持換能器中靜水壓的平衡。在聲納中，常將換能器排列成陣，以便獲得所需的強(qiáng)指向性與大功率的聲輻射。

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標(biāo)簽：diansheng huannengqi、電聲換能器

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文章名稱：《電聲換能器》

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