电容式传声器依靠其内部电容的变化进行操纵。图8。3显示了一种全向性压敏电容式传声器的传声器极头结构图。电容式传声器分为两类:外部极化(空气电容)式和预极化(驻极体
电容器)式。极化电压或类似电压 的功能是将振膜的运动转化为线性相关的音频输出电压,该电压有一个阻值非常高的场效应晶体管前置放大器放大,放大器必须置于传声器极头的附近。另外,电容的变化可被用来调制一个射频(RF)震荡器.
这类传声器 的振膜是一种铣制的薄膜,与后极版的距离为0。001英寸(25)。因为电声敏感度与距离d成正比,所以必须采取特殊的方法以防止因温度的变化而使这一距离产生变化。图8。3所示的处于实验室级别 的传声器几乎全部是由镍和镍合金做成的,它在20。c?150.c之间近似保持恒定的灵敏度。
它的性能可由机械 等效电路得出(参见图8。3)。共振被置于可用的频带的高端,后极板的空气负载包括质量MB、顺性 CB和电阻 RB 。MB 、CB 与振膜的质量MD、顺性 DD共同决定了共振频率, RB 提供共振的衰减。当低于共振频率 时,传声器受刚性控制(顺性的倒数),电路中只有CD和CB。开路输出电压E由式(8。2)和式(8。4)给出。
E. x
E=------x x=------
d jw
式中,E. 为极化电压(*或者是电解的等效电压)。d 为振膜与后极板之间的距离,米( m )。 x 为振膜的位移,米( m )。 x 为振膜的速度,米/秒( m/s ) w=2f.f为频率 Hz。
速度由下式给出
F PA
X= ---- = ---------------
z (1/jw) (1/CD+1/CM)
式中,F为振膜上受力大小,牛顿(N )。为振膜上的声压,牛顿/平方米(N/m2 ) 。A为振膜的面积,平方米( m2)。Z为机械阻抗系统(机械欧姆)。
输出电压可由式(8。2)和式(8。3)联立解得:
E.PA
E = ------------
1 1
d--- + ----
CD CB
式(8。4)说明当低于共振频率时,响应与频率无关。
与极化原理武官,大多数电容式传声器极化场强的数量级都在100000,因此在振膜与后极间最微小的异物也会引起电火花而造成脉冲噪声。在腐蚀性环境中工作 的传声器在振膜上会出现小孔,而振膜后部响应的饿腐蚀也会导致传声器的短路。一般说来,脉冲噪声是由于湿度造成的,可以采用烘干的方法来去除。