聲音如何轉化為電信號?

剪刀手1988


電信號可以轉化為聲音信號,聲音信號當然也可以轉換為電信號了

聲音需要通過介質進行傳播,比如通過空氣、木頭、水、金屬等等。如果在真空環境下,聲音是沒辦法傳播的。如果我們跑到月球上去玩耍,就算叫破喉嚨也沒法交流了。但電磁波的傳播是不需要介質的,也可以傳播得非常遠,如果把聲音轉化為電信號再通過電磁波傳播,就算我們在地球上也可以和太空上的宇航員進行通話了。

駐極體麥克風可以把聲音轉化為電信號

駐極體麥克風是一種聲電的轉化元件,它由聲電轉換、阻抗變換和信號放大器構成,它的內部有一個駐極體振動膜,聲音發生振動時,駐極體兩端的電容就會引起電場變化,再通過內置的場效應管放大,聲音就會轉化為微弱的電壓信號了。

線圈也可以將聲音轉化為電信號

喇叭可以把變化的電信號轉換為聲音信號,大家都見過吧?它由振動膜,線圈和磁鐵組成。其實喇叭也可以把聲音信號轉化為電信號,當喇叭遇到聲音振動時,喇叭振動膜就會帶動線圈在磁場中運動。根據"磁生電"的電磁轉換原理,線圈在磁場中運動,其實就等於磁場在變化,變化的磁場的就會讓線圈產生微弱的電信號。

聲音變為電信號後有什麼用?

利用駐極體麥克風或者喇叭轉化得到的電信號其實是非常的微弱的,還要通過放大電路進行放大處理;
  • 聲音轉化來的微弱的電信號經過放大後可以驅動喇叭放出聲音,這就是常見的擴音器了。
  • 聲音轉化來的微弱的電信號經過放大後可以通過通訊網絡傳遞到其它地方後再變回聲音,這就是語音通話了。
  • 聲音轉化來的微弱的電信號經過放大後還可以控制其它電路的工作,這就是我們常用的聲控開關了。
  • 聲音轉化來的微弱的電信號經過放大後再通過AI智能算法進行語音識別,就可以實現我們常用的智能語音控制了。
  • 聲音轉化來的微弱的電信號經過放大後,再轉化為數字格式的數據儲存起來,就是我們常用的錄音了。

聲音如何轉化為電信號後還有哪些用處呢?大家不妨留言討論一下哦!

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聲音轉換為電信號,參考麥克風。

原理如圖:

先有非常輕薄的膜片,膜片上有線圈,膜片下面有一個永磁體,當對著膜片講話時,膜片上的線圈在永磁體上跳動,穿過膜片線圈的磁通量發生變化,膜片線圈就會產生感應電動勢,而且電動勢隨著聲波變化,把電動勢送入電子放大電路就能得到大功率聲音信號了。

我們既可以把聲音信號轉換為電信號,還可以把電信號轉換為聲音信號,具體可參考揚聲器。


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聲音轉化為電信號與電信號轉化為聲音在我們日常生活中時刻發生著,比如我們在接電話和打電話就是一個聲電轉化的例子;另外像麥克風、耳麥、話筒等都是將聲電信號和電聲信號相互轉化的設備,下面我們主要說說聲音是如何轉化為電信號的。在我們日常生活中常常看到有的麥克風非常大、有的麥克風又很小。出現這種現象的原因主要是在這些話筒中裝配了不同的聲電轉換器件。而這些器件都有一個共同的功能,那就是都可以將聲音轉化為電信號。

動圈式聲電轉換裝置

以上兩種聲電轉化器件我們分別稱為動圈式聲電轉換裝置和駐極體式聲電轉換裝置。下面我們話說兩頭,再說說原理吧!先說一下動圈式聲電轉換裝置,下圖是動圈式聲電轉換裝置原理示意圖,從圖上看它是由三部分組裝而成,分別是永久磁鐵、線圈、振動膜然後再用引出線引出。

動圈式聲電轉換裝置原理

從圖中上圖中我們可以看到,當發出的聲波“碰撞”到振動膜時,那麼振動膜就會產生振動,而與振動膜接連在一起的線圈就會隨著震動膜的振動而一起運動,由於這三個部件距離非常近,那麼線圈應處於磁鐵的磁場中,我們中學物理學過當線圈在磁場中運動時,線圈就會切割磁感應線就會產生與運動相對應的電信號,其實就是一個磁生電的過程。最後生成的電信號就會從兩邊的引出線輸出,從而完成了一個從聲音轉換成電信號的過程。

駐極體式聲電轉換裝置

下一個要說的就是駐極體式聲電轉換裝置,因為它的體積非常小,所以這種轉換設備主要在一些小型的聲電轉換電子設備中,比如微型麥克風等場用到,其原理示意圖從下圖中可以見到。

駐極體式聲電轉換裝置原理

我們從上面的示意圖可以發現,這款聲電轉換裝置也是由三個部件連接而成,其分別是振動極、固定極和一個場效應管構成。從示意圖圖中可以知道振動極與固定極之間類似一個電容,在兩個極上會有正電荷與負電荷的存在(由於是經過特殊處理的)。當聲波“碰撞”到振動極時,振動極就會發生振動,那麼振動極與固定極就會發生距離上的改變,那麼根據電容的知識可以知道,此時電容的容量就會發生改變。這個容量的變化就會使固定極上的正電荷向場效應管的柵極G進行“遷徙”,那麼“遷徙”的電荷就會形成電信號,這個電信號是很微小的,但是經過場效應管的放大後這個電信號就會從場效應管的漏極D輸出,至此也就完成了從聲音到電信號的轉變。以上就是我們常見的兩種聲音轉換成電信號的裝置及其原理的工作過程,當然還有其它的聲電傳感裝置在應用。我這裡就不一一細說了,感興趣的朋友可以參與討論這個話題,說說你所認識的這種裝置!

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話筒是一種常用的將聲音轉化為電信號的聲-電轉換器件,下面我們以動圈式話筒為例來介紹一下如何將聲音轉化為電信號。▲ 動圈式話筒的結構。

動圈式話筒是一種常用的話筒,其由振膜、線圈、永久磁鐵等幾部分組成。話筒內部的線圈(音圈)是由細弱髮絲的漆包線纏繞而成並粘在振膜上面,內部的永久磁鐵是插入在線圈裡,這樣當聲音信號在空氣中傳播時,振膜接收到聲波併產生機械振動,而該振動又帶動粘在振膜上面的線圈在永久磁鐵上往復運動,由於線圈是套在永久磁鐵上的,這樣便會切割磁力線,從而在線圈中產生隨聲音信號而變化的電信號。這種話筒輸出的電信號的幅度及頻率皆與聲音有關,聲音越大,其輸出的電信號的幅度就越大;聲音頻率高,其輸出的電信號的頻率也高。

▲ 動圈式話筒。

動圈式話筒失真小,頻響寬,並具有較高的靈敏度,故是一種常用的話筒,不過這種話筒輸出的電信號幅度很小,一般在零點幾毫伏至幾毫伏之間,若用於擴音器擴音,需要加音頻放大器來放大話筒輸出的電信號,這樣才能驅動揚聲器發出聲音。

若根據上述動圈式話筒的工作原理,採用大面積的振膜收集較強的環境噪聲,亦可以採用噪聲來發電,給一些微功耗的傳感器或電子產品供電。


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可以有多種方式,高保真話筒以電容麥為最佳,常見的有動圈式,古老的有碳精話筒,偏門的壓電拾音器。


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