声音如何转化为电信号?

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电信号可以转化为声音信号,声音信号当然也可以转换为电信号了

声音需要通过介质进行传播,比如通过空气、木头、水、金属等等。如果在真空环境下,声音是没办法传播的。如果我们跑到月球上去玩耍,就算叫破喉咙也没法交流了。但电磁波的传播是不需要介质的,也可以传播得非常远,如果把声音转化为电信号再通过电磁波传播,就算我们在地球上也可以和太空上的宇航员进行通话了。

驻极体麦克风可以把声音转化为电信号

驻极体麦克风是一种声电的转化元件,它由声电转换、阻抗变换和信号放大器构成,它的内部有一个驻极体振动膜,声音发生振动时,驻极体两端的电容就会引起电场变化,再通过内置的场效应管放大,声音就会转化为微弱的电压信号了。

线圈也可以将声音转化为电信号

喇叭可以把变化的电信号转换为声音信号,大家都见过吧?它由振动膜,线圈和磁铁组成。其实喇叭也可以把声音信号转化为电信号,当喇叭遇到声音振动时,喇叭振动膜就会带动线圈在磁场中运动。根据"磁生电"的电磁转换原理,线圈在磁场中运动,其实就等于磁场在变化,变化的磁场的就会让线圈产生微弱的电信号。

声音变为电信号后有什么用?

利用驻极体麦克风或者喇叭转化得到的电信号其实是非常的微弱的,还要通过放大电路进行放大处理;
  • 声音转化来的微弱的电信号经过放大后可以驱动喇叭放出声音,这就是常见的扩音器了。
  • 声音转化来的微弱的电信号经过放大后可以通过通讯网络传递到其它地方后再变回声音,这就是语音通话了。
  • 声音转化来的微弱的电信号经过放大后还可以控制其它电路的工作,这就是我们常用的声控开关了。
  • 声音转化来的微弱的电信号经过放大后再通过AI智能算法进行语音识别,就可以实现我们常用的智能语音控制了。
  • 声音转化来的微弱的电信号经过放大后,再转化为数字格式的数据储存起来,就是我们常用的录音了。

声音如何转化为电信号后还有哪些用处呢?大家不妨留言讨论一下哦!

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声音转换为电信号,参考麦克风。

原理如图:

先有非常轻薄的膜片,膜片上有线圈,膜片下面有一个永磁体,当对着膜片讲话时,膜片上的线圈在永磁体上跳动,穿过膜片线圈的磁通量发生变化,膜片线圈就会产生感应电动势,而且电动势随着声波变化,把电动势送入电子放大电路就能得到大功率声音信号了。

我们既可以把声音信号转换为电信号,还可以把电信号转换为声音信号,具体可参考扬声器。


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声音转化为电信号与电信号转化为声音在我们日常生活中时刻发生着,比如我们在接电话和打电话就是一个声电转化的例子;另外像麦克风、耳麦、话筒等都是将声电信号和电声信号相互转化的设备,下面我们主要说说声音是如何转化为电信号的。在我们日常生活中常常看到有的麦克风非常大、有的麦克风又很小。出现这种现象的原因主要是在这些话筒中装配了不同的声电转换器件。而这些器件都有一个共同的功能,那就是都可以将声音转化为电信号。

动圈式声电转换装置

以上两种声电转化器件我们分别称为动圈式声电转换装置和驻极体式声电转换装置。下面我们话说两头,再说说原理吧!先说一下动圈式声电转换装置,下图是动圈式声电转换装置原理示意图,从图上看它是由三部分组装而成,分别是永久磁铁、线圈、振动膜然后再用引出线引出。

动圈式声电转换装置原理

从图中上图中我们可以看到,当发出的声波“碰撞”到振动膜时,那么振动膜就会产生振动,而与振动膜接连在一起的线圈就会随着震动膜的振动而一起运动,由于这三个部件距离非常近,那么线圈应处于磁铁的磁场中,我们中学物理学过当线圈在磁场中运动时,线圈就会切割磁感应线就会产生与运动相对应的电信号,其实就是一个磁生电的过程。最后生成的电信号就会从两边的引出线输出,从而完成了一个从声音转换成电信号的过程。

驻极体式声电转换装置

下一个要说的就是驻极体式声电转换装置,因为它的体积非常小,所以这种转换设备主要在一些小型的声电转换电子设备中,比如微型麦克风等场用到,其原理示意图从下图中可以见到。

驻极体式声电转换装置原理

我们从上面的示意图可以发现,这款声电转换装置也是由三个部件连接而成,其分别是振动极、固定极和一个场效应管构成。从示意图图中可以知道振动极与固定极之间类似一个电容,在两个极上会有正电荷与负电荷的存在(由于是经过特殊处理的)。当声波“碰撞”到振动极时,振动极就会发生振动,那么振动极与固定极就会发生距离上的改变,那么根据电容的知识可以知道,此时电容的容量就会发生改变。这个容量的变化就会使固定极上的正电荷向场效应管的栅极G进行“迁徙”,那么“迁徙”的电荷就会形成电信号,这个电信号是很微小的,但是经过场效应管的放大后这个电信号就会从场效应管的漏极D输出,至此也就完成了从声音到电信号的转变。以上就是我们常见的两种声音转换成电信号的装置及其原理的工作过程,当然还有其它的声电传感装置在应用。我这里就不一一细说了,感兴趣的朋友可以参与讨论这个话题,说说你所认识的这种装置!

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话筒是一种常用的将声音转化为电信号的声-电转换器件,下面我们以动圈式话筒为例来介绍一下如何将声音转化为电信号。▲ 动圈式话筒的结构。

动圈式话筒是一种常用的话筒,其由振膜、线圈、永久磁铁等几部分组成。话筒内部的线圈(音圈)是由细弱发丝的漆包线缠绕而成并粘在振膜上面,内部的永久磁铁是插入在线圈里,这样当声音信号在空气中传播时,振膜接收到声波并产生机械振动,而该振动又带动粘在振膜上面的线圈在永久磁铁上往复运动,由于线圈是套在永久磁铁上的,这样便会切割磁力线,从而在线圈中产生随声音信号而变化的电信号。这种话筒输出的电信号的幅度及频率皆与声音有关,声音越大,其输出的电信号的幅度就越大;声音频率高,其输出的电信号的频率也高。

▲ 动圈式话筒。

动圈式话筒失真小,频响宽,并具有较高的灵敏度,故是一种常用的话筒,不过这种话筒输出的电信号幅度很小,一般在零点几毫伏至几毫伏之间,若用于扩音器扩音,需要加音频放大器来放大话筒输出的电信号,这样才能驱动扬声器发出声音。

若根据上述动圈式话筒的工作原理,采用大面积的振膜收集较强的环境噪声,亦可以采用噪声来发电,给一些微功耗的传感器或电子产品供电。


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可以有多种方式,高保真话筒以电容麦为最佳,常见的有动圈式,古老的有碳精话筒,偏门的压电拾音器。


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