电声换能器电声转换器是把声能转换成电能或电能转换成声能的器件.PDF

电声换能器 电声转换器是把声能转换成电能或电能转换成声能的器件，电声工程中的传声 器、扬声器和耳机是最典型的电能、声能之间相互变换的器些器件统称为电声换 能器。 目录 • 电声换能器分类 • 电声换能器系统组成 • 电声换能器主要性能 • 电声换能器分类 o 广义的电声应用的频率范围很宽，包括次声、可听声、超声换能器。 属于可听声频率范围内的电声换能器有传声器、扬声器、送受话器、 助听器等等。按照换能方式，它们又可以分成电动式、静电式、压 电式、电磁式、碳粒式、离子式和调制气流式等。其中后三种是不 可逆的，碳粒式只能把声能变成电能，离子式和调制气流式的只能 产生声能。而其他类型换能器则是可逆的。即可用作声接收器也可 用作声发射器。 • 电声换能器系统组成 o 各种电声换能器，尽管其类型、功用或工作状态不同，它们都包含 两个基本 组成部分，即电系统和机械振动系统。在换能器内部， 电系统和机械振动系统之 间通过某种物理效应相互联系，以完成 能量的转换；在其外部，换能器的电系统 与信号发生器的输出回 路，或前级放大器的输入回路相匹配；而换能器的机械振 动系统， 以其振动表面与声场相匹配。 电声换能器它包括三个互相联系的子系统。 1.以辐射或接受声波的振动板为中心的机械一声系统。 2.起电一声两种能量之间相互变换作用的能量变换系统。 3.担任电信号输入、 输出的电学系统。 这三个子系统的复合系统之间的能量关系是非常复杂的， 是互相 联系密不可分 的。这三种体系是互相牵制的，处理得不好往往会 顾此失彼。例如，一个有效的 磁系统可能会非常笨重，变成一种 令人不能接受的声障碍物；或者声输入阻抗或 电输出阻抗的数值， 可能根本不能与周围媒质或附属设备相匹配。由此可见，电 声换 能器的设计总是在许多相互矛盾的因素中采取折衷的办法。 • 电声换能器主要性能 o 1.换能器的工作频率 换能器工作频率的设计依据涉及传声媒质对超声波能量衰减的因 素、检测目标（如缺陷）对超声波的反射特性、传声媒质的本底噪 声以及辐射阻抗等等。决定换能器工作频率的影响因素有很多，如 激励用电信号的频率、换能器的组装结构设计、工作原理的应用范 围与限制条件、换能元件自身的材料物理特性等等。换能器的许多 重要性能，如指向性、发射声功率、接收灵敏度以及声场特性等都 直接受其工作频率的影响。因此，在确定或选择工作频率时必须兼 顾各方面的因素予以综合考虑。就一般而言，发射换能器在其谐振 基频上工作时可获得最佳的工作状态，即能获得最大的电声转换效 率和发射声功率。同样，在此条件下，作为接收换能器也能获得最 佳的频率响应和接收灵敏度。 2.换能器响应（灵敏度） 这是指换能器（或整个仪器系统）输出端的特定量与输入端的另一 特定量之比值，通常有以下几种具体性能： [1]接收电压灵敏度（又称接收电压响应，自由场电压灵敏度）： 接收换能器输出端的开路电压与声场中引入换能器前存在于换能 器声中心位置处自由场声压之比。常用单位有伏特/微巴 （V/μbar）、伏/帕（V/Pa ）和分贝（dB ）。 这里所谓的自由场是指均匀各向同性媒质中可以忽略边界影响时 的声场。有效声中心是指在发生器上或附近的一点，从