麦克风的性能

2.1.2　麦克风的性能

1.麦克风的频率响应

要想获得低频衰减是很容易的：在前后振动膜之间留一条小的通道,让低频声音几乎同时撞击振动膜的两侧,这样就减少了它们对振动膜的移动效应。开口越大,衰减越多,衰减频率就越广。开口起到调节前后振动膜静态空气压的作用。不同程度低频衰减的麦克风经常使用在定制机上,可以获得我们希望的整体增益-频率响应。

2.麦克风的缺陷

麦克风主要的缺陷包括以下几方面。

(1)易损坏性

麦克风往往暴露在化学成分(如汗水)中，因而易受损坏。

(2)麦克风噪声

所有元件都会随机产生少量的电噪声,麦克风也不例外。麦克风的总噪声一部分是由空气分子对振动膜的随机运动产生的,另一部分是由麦克风的内部噪声组成的。噪声如果被助听器的放大器放大,有时在安静环境下也可以被助听器使用者听到,尤其当使用者在该频率的听阈接近正常时。一般通过衰减麦克风的低频频率响应来降低噪声。

(3)对振动的灵敏度

首先，麦克风对振动很敏感,比如摩擦助听器的声音(盒式助听器与衣服相摩擦)、身体的直接振动(如在硬的平面上跑动)、撞击声等。这些振动放大后会成为一个较吵的声音。

其次，当助听器的受话器工作时,会产生声音和振动。麦克风拾取部分振动,转换成电信号,然后被助听器放大,传送到受话器,这又会产生进一步的振动，因而有可能在低频上产生一个听得到的振动。我们可以通过调整麦克风和受话器的位置来避免这个问题。

(4)频响范围易受影响

如果麦克风与进声孔之间的管子长且壁薄,由于赫尔姆霍茨共振,在输出的增益-频率响应上会产生一个很大的峰,而且超过峰频率的频率增益下降得很快,这样就减小了助听器的频响范围。

(5)易受风噪声的影响

当风撞击头部、耳廓或助听器时,会产生压力的波动。麦克风把这些振动转换成电的波动--佩戴者有可能会听得到低中频噪声。最好的解决方法是把进声孔放置在耳道深处，当然让麦克风的进声孔远离风的波动也可以减少风噪声的影响,或者在麦克风的开口上放置网筛,但这个效果差一点。简单有效的方法是直接让佩戴者使用薄的围巾,这可以阻止风对助听器和耳廓的撞击,减少空气波动。

3.麦克风的灵敏度

麦克风灵敏度是其声输入的大小与电输出的关系。

灵敏度方程如下：

ｎ＝20lg(E/P)

式中：n为灵敏度，单位为dB·V/Pa；E为输出电压(均方根)；Ｐ为声压级(均方根)。麦克风灵敏度与频率有关。

已知某麦克风2000Hz灵敏度为-54dB·V/0.1Pa。试计算,当输入声压级分别为40dBSPL及80dBSPL时的输出电压。

解首先,根据灵敏度方程,ｎ＝20lg(E/P)=-54dB·V/0.1Pa

lg(E/P)=-2.7dB·V/0.1Pa

E/P≈2×10-3V/0.1Pa

然后,将相对声压换算成绝对声压。

(1)20lg(P1/P0)=40,lg(P1/P0)=2,P1=102P0=2×10-3(Pa)=2×10-2(0.1Pa)

(2)20lg(P2/P0)=80,lg(P2/P0)=4,P2=104P0=0.2(Pa)=2(0.1Pa)

最后,算出输出电压。

E1＝2×10－3P1=4×10-5(V)=0.04(mV)

E2＝2×10－3P2=4×10-3(V)=4(mV)

式中：P0为声波在空气中的基准声压,P0＝20μPa。

麦克风的灵敏度在各个频率上是不一样的。麦克风生产厂家一般根据麦克风的斜率分类,或者根据峰值频率偏移、峰值衰减等分类,以适应不同用户的听力曲线。

(a)标准型

(b)从峰值至低频每倍频程灵敏度衰减6dB

(c)从峰值至低频每倍频程灵敏度衰减12dB(d)台阶状,1000Hz以下低频灵敏度几乎为零(e)峰值频率偏移(f)峰值衰减

4.麦克风的噪声

麦克风的噪声由设备噪声与输出噪声两部分组成。设备噪声与输入声压级大小无关,输出噪声与输出电压有关,也就是与输入声压级有关。麦克风是产生助听器噪声的主要元件。