電容式傳聲器和矢量傳聲器的區別

一、聲音的產生

我們知道，聲音是由物體振動產生的一種壓力波，物體通過振動引起周圍空氣介質振動，從而導致空氣的壓強會發生波動變化，人們將這種由于聲波存在引起的壓強變化量定義為聲壓(p)，我們一般使用電容式傳聲器測量而得到數據，它也是我們描述聲音最常用的物理量。同時媒質中某一尺度甚小于波長而甚大于分子尺度的質點，因聲波通過而引起的相對于其平衡位置的振動速度我們簡稱為質點振速（u），我們使用熱線式矢量傳聲器測量而得到數據。

二、電容傳聲器的工作原理

當聲波作用于金屬膜片時，膜片發生相應的振動，于是就改變了它與固定極板之間的距離，從而使電容量發生變化。而電容量的變化可以轉化成電路中電信號的變化。因此，通過這樣一個物理過程就可以把聲波的振動轉變為電路中相應的電信號，并由負載電阻輸出，感知的物理量為聲壓。

圖1 電容式傳聲器

主要特點：

1. 聲音訊號直接轉換為電能信號

　　電容式麥克風具備麥克風的基本功能，當它處于工作狀態時，它能夠迅速的捕捉聲音信號，并將聲音信號轉變為相對應的電信號。

　　2. 原音重現

　　電容式麥克風在進行錄音時，對使用者的聲音具有極高的還原性，錄制出的聲音和原來的聲音無論從音質、音量還是音色等方面都是很不錯的。

　　3. 寬廣的頻率響應

　　振動膜是組成麥克風的重要原件，它的主要功能就是感應聲音訊號，而在電容式麥克風中，振動膜可以使用那些極薄或超薄的材料制成，因此，電容式麥克風對于聲音的相應頻率非常寬廣，能夠識別極大音域的聲音。

　　4. 超高靈敏度

　　在電容式麥克風內部，振動膜沒有加入音圈，因此它少了音圈對自己的束縛，而構成振動膜的材料又是極薄或超薄的輕便材料，這就使得振動膜的靈敏性得到了大幅度的提高，所以，電容式麥克風能夠識別響度很小的聲音。

三、矢量傳聲器

n 工作原理

兩根超細的鉑金電阻絲被加熱到一定溫度，當聲波傳播經過兩根鉑金絲的時候，發生了熱量交換。兩根鉑金絲溫度分別降低，但是由于空氣質點首先擾動第一根鉑金絲，所以第二根絲的溫度變化沒有第一根多，進而產生了電阻差。這個電阻差在聽力范圍的頻率內和質點振速成正比。從而捕獲電信號進行信號處理后，得到質點振速的參數。

圖 2 質點振速工作示意圖

n 矢量傳聲器三個特性

² 指向性

                 圖 3a 標量傳聲器全指向性                                                          圖3b 矢量傳聲器的“8”字指向性

特有的“8”字指向性的物理特性，可以有效降低環境噪音對聲音采集的影響，最高可抑制環境噪聲影響達31dB，適合在沒有消聲環境下進行聲學測量。

² 聲場的高度還原

圖 4a近場聲源高振速                                            圖 4b 反射聲源高聲壓

圖 4c近場聲全息的還原度對比

² 聲源定位中的中低頻優勢

傳統定位方式

圖 5 陣列波束形成

   一定數目的聲學傳感器按波束形成算法的規則組成陣列，用來對聲場的空間特性進行采樣并處理的系統。

矢量傳感器由3個MEMS質點振速傳感器相互正交以及一個全向聲壓傳感器組成。通過3個軸向的質點振速結合聲壓量即可以完全測量聲波的入射方向。

矢量傳聲器定位特性與波長無關，全頻段覆蓋，頻響范圍：10Hz - 10KHz；

體積小、便于集成。

綜上所述，電容式傳聲器和矢量傳聲器各有優劣，可以根據場景使用的不同，發揮各自類型傳聲器的優勢，來解決現實問題。