電聲設備基本常識
廣播設備及分類
廣播
一、廣播
利用無線電波或導線播送聲音、圖像節目的方式稱為廣播。按傳輸方式,廣播可分為“無線廣播”和“有線廣播”兩類。隻播送聲音的,稱為“聲音廣播”,簡稱“廣播”;同時播送圖像和聲音的,稱為“電視廣播”。廣播電台(或廣播站)和電視台把節目轉換成電信號,利用無線電波或通過導線播送出去,人們通過收音機、電視機等設備收聽和收看。
調幅廣播。調製方式為調幅的廣播。習慣上指長、中、短波的聲音廣播。
短波廣播主要利用天波電離層反射,傳播距離遠,且因天波不受地形影響,可以越過高山等障礙,可以對邊遠地區或山區廣播。其缺點是受電離層活動的影響較大,收聽穩定性差。中波廣播同時利用地波和天波傳送,在地麵接收範圍內收聽穩定性能好。其缺點是發射機和發射天線的體積較大。
調頻廣播。調製方式為調頻的廣播。目前都使用超短波波段。調頻廣播的優點是音質好,抗幹擾能力強,因此立體聲廣播、電視伴音和節目傳送通常采用調頻製。
立體聲廣播。采用立體聲技術進行的廣播。雙聲道立體聲廣播是通過一個或兩個不同頻率的廣播頻道播送對應於聽眾使用具有雙聲道重放係統的立體聲收音機接收,以辨別出聲源的相對位置而產生立體聲感。用普通收音機也可以接收到同一節目的內容,但沒有立體聲感。為了滿足與單聲道兼容的需要,大多采用了導頻製的調頻立體聲廣播。它隻使用一個調頻廣播頻道,用調製的基本聲音頻帶送“左加右”信號,副載波調幅頻帶和導頻送“左減右”信號。目前已出現了四聲道立體聲廣播。
二、廣播波段
為了避免各種業務電台頻率之間的相互幹擾,我國和世界各國都將無線電頻譜劃分為若幹頻段,其中可用於廣播業務的頻段統稱為廣播波段。在廣播波段中,有一部分供廣播業務專用,有一部分則供廣播與其他業務共用。
按我國現行規定,廣播波段可分為長波(150~285千赫)、中波(525~1605千赫)、短波(2.3~26.1兆赫)、米波(48.5~223兆赫)、分米波(470~796兆赫)等。
三、播音室、混響室
播音室。在聲學上經過處理的、供播出和錄製廣播節目用的專用房間。播音室要求有較好的隔音條件,要有必要的防振設施,以防止固體傳聲。室內的天花板及牆壁應按照要求的混響時間及擴散聲場的指標設置多種不同的吸音材料和擴散體。
根據不同的用途,播音室的麵積可分為15~80平方米不等。語言播音室的麵積一般在30平方米以下,混響時間為0.4~0.5秒。文藝播音室麵積較大,按演員的人數和節目的性質設計不同的麵積和不同的混響時間。
在利用多聲道錄音後期加工工藝的演播室中,為了增加每個聲道間的分隔能力和保留後期加工的餘地,則要求設置強吸聲、強擴散的設施。其混響時間均控製在0.5~1秒,與演員人數和節目性質等無關。
混響室。具有較長混響時間和擴散聲場的錄音專用房間。在錄音或錄音複製過程中,為了改善音響效果,需要利用混響室在聲音中人為地增加混響或製造回聲。混響時間要求為3~5秒或者更長。混響室聲擴散性要好,並做適當隔聲、隔振處理。室內可設活動吸聲結構,以改變混響時間。
四、噪聲
無規則噪聲。由於元器件中載流子騷動而產生的連續頻譜的波動噪聲。在播控係統中,無規則噪聲基本取決於前置放大器中第一級半導體管或電子管及其線路。
微音噪聲。播控設備中電子管或其他元器件受到機械振動而引起的噪聲。亦稱顫動噪聲。半導體管的播控設備出現微音噪音的可能性比電子管要小得多。
五、頻率響應
亦稱頻率特性,是播控係統和播控設備的重要指標。在上述係統和設備中,當各頻率的輸入電壓或聲壓保持不變時,其輸出端電壓或聲壓與頻率的關係稱為頻率響應。
播控設備的頻率響應以1千赫電平為參考點,在給定上、下限頻率範圍內以電平正、負偏離量來表示(單位分貝)。
六、交流哼聲
在電子設備的輸出中出現電源頻率(50赫)或其整數倍頻率的噪聲稱為交流哼聲。在電子管的播控設備噪聲中,交流哼聲占相當大的比例。而半導體管播控設備的交流哼聲則較小。
七、串音
由於電磁感應、靜電耦合或漏電等原因,使一個音頻電路的信息串擾到另一個音頻電路中去,這種現象叫串音。串音也是音頻信號傳遞中較為嚴重的幹擾,因此對多聲道錄音來說,應規定各聲道間的串音衰減指標。
八、射頻幹擾
如果播控中心與廣播發射台或電視發射台的距離較近,而播控係統的屏蔽性能又不太好,則高頻與超高頻信號便可能串入音頻係統。串入後的射頻信號,在某個非線性環節得到解調,形成各種不規則的噪聲幹擾。
為了克服射頻幹擾,應在播控設備中的適當部位安裝濾除射頻的裝置、加強弱電平環節的屏蔽以及采用對比平衡電路等。
傳聲器
一、傳聲器
一種將聲信號轉變為相應的電信號的電聲換能器,俗稱話筒,又稱微聲器、麥克風。在語言通信(如電話)中使用的傳聲器,一般叫做傳話器。
靜電傳聲器,以電場變化為原理的傳聲器。它包括電容傳聲器和電壓傳聲器。
電容傳聲器,一種靠電容量變化而起換能作用的傳聲器。接收信號的振膜(金屬膜或鍍金屬塑料膜)和後極板組成一個電容器(極頭),這個電容器又串接到有直流極化電源和負載電阻的電路中。振膜受聲波振動,引起電容容量變化,電路中的電流也相應變化,負載電阻上也就有相應的電壓輸出。因為極頭的電容量非常小,阻抗很高,不能用電纜線直接引出,需要一個前置放大器緊接在極頭後麵作阻抗變換。所以,電容傳聲器一般由極頭、前置放大器和極化電源三部分組成。電容傳聲器靈敏度較高,頻率響應平坦,瞬態特性好,音質較好,一般用於高質量的廣播、錄音中,也用於測試傳聲器。
駐極體傳聲器,一種利用駐極體材料做成的電容傳聲器。主要結構形式有兩種:一種是用駐極體高分子薄膜材料作振膜;另一種是用駐極體材料做後極板。因為駐極體本身帶電,所以這種傳聲器無須外部笨重的極化電源,簡化了電容傳聲器的結構。駐極體傳聲器電聲性能較好,抗振能力強,價格低,容易小型化,因此被廣泛用於一般錄音機,特別是盒式錄音機中。
壓電傳聲器,利用具有壓電效應的材料做成的一類傳聲器。根據所用壓電材料的不同,壓電傳聲器分為晶體傳聲器、陶瓷傳聲器和高聚物傳聲器三種。
炭精傳聲器,主要包含一個振動膜片和一個填滿炭精的小盒。它的頻率響應特性很差,不能用於高保真的錄音工作。這種傳聲器由於炭精之間的接觸電阻發生微小的變化,會產生連續的噝噝聲。其平均輸出電平約為-30dB。它的堅固耐用、低價格和高輸出等優點是其他傳聲器所不能比的。
陶瓷傳聲器,用鈦酸鋇、鋯鈦酸鉛、铌鎂酸鉛等壓電陶瓷材料做成的壓電傳聲器,一般用在通信中。
晶體傳聲器,一種利用酒石酸鉀鈉、磷酸二氫鉀等晶體做成的壓電傳聲器。由於這些晶體材料的溫度、濕度穩定性差,所以近年來很少使用。
高聚物傳聲器,一種用聚偏二氟乙烯等類壓電高分子聚合物薄膜做成的壓電傳聲器。某些高分子聚合物(簡稱高聚物)薄膜具有較明顯的壓電效應,用來做傳聲器一類電聲器件,可以克服以往壓電傳聲器中的一些固有缺點,例如振動係統質量大、勁度大、材料質地脆等。高聚物傳聲器的結構簡單,頻響寬而平坦,是一種新型的傳聲器,但輸出阻抗太高。
電動傳聲器,根據電磁感應原理,從在磁場運動的導體上取得電輸出的傳聲器。動圈傳聲器和帶式傳聲器都屬電動傳聲器。
動圈傳聲器,一種運動導體呈圓形線圈的電動傳聲器。動圈傳聲器結構較簡單、穩定可靠、使用方便、輸出阻抗低、可接長電纜、固有噪聲小,廣泛用於語言廣播和擴聲係統中。但靈敏度較低,易產生磁感應噪聲,頻響一般比電容傳聲器差。
雙路動圈傳聲器,一種單向性較好的動圈傳聲器,它由兩個聲學上互相獨立的高頻單元和低頻單元組成。通過分頻網絡把兩個單元的輸出合在一起。這種傳聲器能在很寬的頻率範圍內獲得較好的單向性,音質較好,但結構工藝複雜,目前隻在高保真係統中使用。
帶式傳聲器,其振動係統是一種懸掛在磁場中的薄鋁帶或鍍金屬塑料帶,帶子受聲波作用而振動,因而感生電動勢。用鋁帶做成的傳聲器又稱鋁帶傳聲器。帶式傳聲器音質較柔和,多用於無線電廣播中,但容易損壞,不適於室外使用。
電磁傳聲器,靠磁路中磁阻變化而起換能作用的傳聲器。這種傳聲多用於語言通信係統,或做成微小型,用於助聽器中。
壓強傳聲器,一種對聲壓產生響應的傳聲器。和它相對的是壓差傳聲器。工作時聲波作用在振膜的一麵上,產生正比於聲壓的推動力,使振膜往複振動,通過電聲換能部分,產生正比於聲壓的電輸出。各種類型的換能器都可以做成壓強傳聲器,這種傳聲器又稱零價壓差傳聲器,它隻有一個聲入口。若其尺寸比聲波波長小得多時,壓強傳聲器也就是全向傳聲器。
壓差傳聲器,一種對空間相鄰二點的壓差產生響應的傳聲器。壓差傳聲器可分一階傳聲器,二階傳聲器、三階傳聲器和高階傳聲器等。普通不加階次的壓差傳聲器,指的是一階壓差傳聲器。壓差傳聲器的振膜兩麵都受聲波作用,結果推動振膜的力就正比於兩麵聲壓的差,因而換能器的電輸出就正比於壓差。利用各種不同特點的壓差形式,可以做成指向性各不相同的傳聲器:零階壓差傳聲器(壓強傳聲器)是全向的;一階壓差傳聲器是雙向的;附加相移壓差傳聲器可以是單向的等等。壓差傳聲器的原理可用於製造抗噪聲傳聲器。
組合傳聲器,一種對聲信號的聲壓和壓差都發生響應的傳聲器。係指壓強傳聲器和壓差傳聲器組合式的傳聲器。
拋物麵反射式傳聲器,由一個拋物反射鏡和放在拋物麵焦點的傳聲器組成。它有很尖銳的指向性,專門用來接收遠方的聲波。由於體積較大,而且指向性與頻率密切相關,所以隻用於一些特殊場合。
線列傳聲器,一種超指向傳聲器。它有兩種基本形式,一種是陣列式,即把許多傳聲器單元排在一條直線上,各單元的電輸出在電路中疊加;另一種形式中,隻有一個換能器,但在換能器前麵(或後麵)加了一根很長的進聲管,管壁開了一係列進聲孔,或一條進聲槽。兩種形式都是利用聲波的幹涉原理,產生比較尖銳的單向性,可以接收遠處的聲波。前者主要用於聲學測試,後者主要用於電視廣播和電影錄音,以避免傳聲器對畫麵的破壞。
全向傳聲器,又叫無向傳聲器。當聲波波長大於傳聲器的尺寸時,其靈敏度基本上不隨聲波的入射方向而變化。典型的指向性圖案為圓形。全向傳聲器主要用作測試傳聲器和簡音擴聲係統的中心傳聲器。
單向傳聲器,一種對正前方來的聲波特別靈敏的傳聲器。就單向性的程度而言,大體分為心形傳聲器、超心形傳聲器和超指向傳聲器三種。心形傳聲器是目前使用較普遍的一種單向傳聲器,它利用移相原理形成了“心髒形”的指向性;正前方靈敏度最大,兩側麵稍小,背麵影響比正麵小15~20分貝。超心形傳聲器利用移相原理,形成比“心形”更尖銳的單向性。以上兩種傳聲器大多使用於電影錄音、舞台和廳堂擴聲中,它可以減少室內反射聲和環境噪聲的影響,減小聲反饋,從而提高清晰度和信噪比,也提高舞台擴聲係統傳聲增益。超指向傳聲器的尺寸較長(有的長達1米),猶如長槍,俗稱槍式傳聲器。它利用幹涉原理和壓差原理形成了比超心形傳聲器更尖銳的指向性,隻對傳聲器主軸方向上某一角度範圍內的聲波有較高的靈敏度。這種傳聲器可以在有環境噪聲幹擾的情況下,離信號源較遠處接收信號,適用於電視實況轉播和電影同期錄音。
無線傳聲器,由裝有微型傳聲器的小型發射機和接收機兩部分組成。傳聲器把聲音變成電信號,通過發射機調製高頻信號,從天線輻射出去,由接收機接收並還原成音頻信號。無線傳聲器省去了電纜,小型發射機佩戴在演員胸前,可以自由地表演,音量不會發生變化,擴聲效果好,故在舞台和電視廣播中得到廣泛使用。它的主要性能特點是:尺寸小,重量輕、發射頻率穩定、抗振能力強、操作方便。
立體聲傳聲器,一種專為立體聲錄音而設計的傳聲器。根據不同的立體聲製式,一般是由兩個以上的單元組成。簡單的立體聲傳聲器是把兩個單向傳聲器以適當的角度組裝在一起,供一般立體聲錄音使用。專業錄音有MS製式的傳聲器。它是由一隻單向傳聲器和一隻雙向傳聲器組合而成的,單向傳聲器向著正麵,雙向傳聲器向著側麵,其輸出端裝有矩陣變換器,調節兩個單元的增益,改變立體聲的包括角。
二、傳聲器靈敏度
表征傳聲器在一定聲壓下能產生多大電輸出的一個物理量。根據所選單位的不同,傳聲器靈敏度有不同的表示方法:
靈敏度M,1帕(Pa)聲壓所產生的開路電壓的伏特(V)數,即伏/帕。
|Mr=1|伏/帕。
靈敏度GM,比較不同傳聲器的靈敏度時,為了消除內阻和額定負載不同的影響,采用了靈敏度GM。
式中,E是開路電壓(毫伏);P是聲壓(帕);R是根據內阻大小所規定的額定負載(如傳聲器內阻是19~75歐姆時,R值為38歐姆,傳聲器內阻為80×103歐姆或大於此值時,R值規定為100×103歐姆等)。靈敏度GM就是傳聲器接在額定負載R時,在0分貝(聲壓=0.2×104帕)的聲壓級作用下,每1歐姆額定負載的功率靈敏度。
三、傳聲器的頻率響應
將傳聲器置於指定條件下(如擴散場、自由場、聲壓場),在恒聲壓和指定入射角的聲波作用下,傳聲器各頻率的正弦信號輸出電動勢和某一指定參考頻率的輸出電動勢之比的分貝數,稱為頻率響應。
為了得到良好的音質,要求傳聲器頻響曲線在寬頻率範圍內盡量平坦。但為了音質上的某些特殊需要,往往有意地抬高或壓低某個頻段的響應。
四、傳聲器的選用
五、傳聲器容易接收到的噪聲及防止辦法
揚聲器
一、揚聲器
將電能轉化為聲能,並將它輻射到空氣中的一種電聲換能器件。電影、電視、廣播以及各種需要揚聲的場合都需要使用揚聲器。揚聲器的主要性能指標有:靈敏度、頻率響應、額定功率、額定阻抗、指向性以及失真等。
揚聲器頻率響應,在恒定電壓作用下,在參考軸上距參考點一定距離處,揚聲器所輻射的聲壓級隨頻率變化的特性。頻率響應一般是記錄在以對數頻率刻度為橫坐標的圖上,即頻率響應曲線。
揚聲器額定阻抗,在揚聲器上標稱的阻抗值。在這個阻抗上,揚聲器可以獲得最大的功率。電動紙盒揚聲器的額定阻抗規定為在阻抗曲線上由低頻到高頻第一個共振峰後的最小值。此時的阻抗接近一個純電阻。
揚聲器瞬態失真,由於揚聲器的瞬態特性不好引起的一種失真。揚聲器在實際使用時,重放的節目,如語言和音樂等都是瞬態聲,即信號的振幅隨時間而快速地變化著,而揚聲器的振動係統具有慣性,常使其振動跟不上快速變化著的電信號,這樣造成的失真現象就是一種瞬態失真。一般而言,所謂揚聲器的瞬態失真小,也就是說瞬態特性好。
二、揚聲器的種類
電動揚聲器,又稱動圈揚聲器,是應用電動原理的電聲器件。根據佛來明左手法則,在輸入電流與磁場內磁束相交平麵的垂直方向產生交變運動,帶動紙盆振動,把聲能輻射到空氣中去。
紙盆揚聲器,電動揚聲器的典型結構之一。它是由振動係統、磁路係統和輔助係統三部分組成的。振動係統包括錐形紙盆、音圈和定心支片等;磁路係統包括永磁磁體、導磁板和場心柱等;輔助係統包括盆架、接線板、壓邊和防塵蓋等。
橡皮折環揚聲器,是在紙盆揚聲器的基礎上發展起來的。它的折環是用橡皮製成的,目前也有用其他材料的。采用這種材料的折環,振動係統具有高順性的特點,故又稱為高順性揚聲器。它的共振頻率較一般揚聲器要低得多。因此常用作組合揚聲器的低音單元,尤其用在封閉箱中,可以使體積較小的箱子重放較低的頻率。這種揚聲器失真較小,瞬態特性亦較好,但效率較低。
號筒式揚聲器,通常是應用電動原理製成的,它由振動係統(高音頭)和號筒兩部分構成。振動係統與電動紙盆揚聲器相似,不同的是它的振膜為一球頂形膜片,而非紙盆。振膜的振動通過號筒與空氣耦合而輻射聲波。這類揚聲器效率高、音量大,因而俗稱高音喇叭。它適合於室外及廣場使用。但頻率範圍較窄,單個使用音質較差。組合揚聲器也廣泛地使用號筒式揚聲器作為中、高音單元。
舌簧揚聲器,應用電磁原理做成的揚聲器,屬於電磁揚聲器的一種。主要由永久磁鐵、線圈、銜鐵(舌簧)構成。銜鐵位於線圈內,並與紙盆相連接。利用紙盆的吸引力和排斥力,以銜鐵作媒介,帶動紙盆,把聲波輻射到空間去。這種揚聲器阻抗高,靈敏度高,工藝簡便,但頻率範圍較窄,通常使用於有線廣播網中。
靜電揚聲器,又名電容揚聲器,是應用靜電場產生機械力的原理做成的揚聲器。它是由一個固定電極和一個可動電極形成的電容器構成的,在兩個電極間需要加一固定直流電壓(即極化電壓),使之產生一個固定靜電場。當聲頻電壓加到兩電極上時,由於其間所產生的交變電場與固定靜電場發生相互作用,則電極間有一個與聲頻電壓相應的交變力,使可動電極隨之振動,與空氣耦合而輻射聲波。可動電極一般是在塑料膜上噴鍍一層導電金屬製成。現在已經出現了省去極化電源而用薄膜駐極體做成的靜電揚聲器。
壓電揚聲器,利用某些材料的壓電效應製成的揚聲器。當把聲頻電壓加到壓電片上時,壓電片即會產生形變,形變的規律與聲頻電壓相對應,壓電片上連接有振膜,即能向空氣輻射聲音。壓電揚聲器結構簡單,靈敏度高,消耗功率小,重量較輕,受溫度和濕度的影響較小,成本低,可以製成專供重放高音的單元,用於組合揚聲器中。但由於它的阻抗較高,尤為適用於有線廣播網中。
離子揚聲器,用聲頻調製的高頻信號,在一個特殊的裝置裏使空氣電離,電離的強度隨聲頻的信號而改變,使空氣發生相應的膨脹和壓縮,使設在裝置中的喇叭喉部產生聲波,由喇叭耦合輻射到空氣中去。這類揚聲器高頻性能優良,失真小,但低頻性能差,而且結構複雜,需要使用高壓高頻源、調製器和屏蔽等裝置,故應用受到限製。
封閉式揚聲器箱,是一個封閉的箱子,箱的內壁裝有吸聲材料,以削弱聲反射,防止駐波的發生。由於箱子是封閉的,從紙盆背麵輻射出來的聲波不會傳到箱外與紙盆前麵的聲波相幹擾,從而改善了低頻。但因箱內空氣的彈性作用,使揚聲器振動係統的順性降低,提高了揚聲器的共振頻率,結果往往使低頻響應變差。由於出現了高順性的揚聲器,彌補了封閉箱的上述缺點,所以用較小的體積可以獲得低頻響應良好的效果。
倒相式揚聲器箱,又稱低頻反音箱。在安裝低頻揚聲器的麵板上,開出一個聲孔,稱倒相孔。如果合理地設計箱體和倒相孔的尺寸,就能使揚聲器紙盆背麵所輻射的低頻聲波的相位,通過倒相孔後,與揚聲器正麵所輻射的低頻波相位相同,增強低頻的輻射。這種音箱放音質量好,使用相當廣泛。
曲徑式揚聲器箱,在箱內設有曲折的聲通道。這樣,使揚聲器紙盆背麵輻射的聲波,經過一曲折的路徑再傳播到空間。當選擇通道長度為揚聲器共振頻率波長的1/4時,則從通道口輻射出來的聲波與揚聲器正麵輻射的聲波相位相同,使低頻範圍展寬。此外,在曲折的通道中設有吸音材料,對高頻波衰減很大,相對地增強了低頻的輻射。但這種揚聲器箱的結構比較複雜,故沒有得到廣泛應用。
號筒式揚聲器箱:其特點是在安裝低頻揚聲器的麵板上,有一個錐形號筒,此號筒能使揚聲器在低頻範圍內提高輸出靈敏度,改善低頻特性。號筒的截麵積是按一定規律變化的。號筒口的大小取決於所要求輻射的截止頻率,要求的截止頻率愈低,則號筒的開口麵積需要愈大,這樣揚聲器箱的體積也要相應加大。
組合揚聲器,在需要高保真係統揚聲器的地方,一般要求具有能重放20~20,000赫的頻率範圍。用一個揚聲器實際上達不到上述要求。因而需要用兩個或幾個不同頻率範圍的揚聲器單元,通過分頻的方法,組合安裝在一個助聲箱內。這種在一個揚聲器箱內裝有幾個揚聲器單元和分頻器,甚至還有音量衰減器的放聲係統,稱為組合揚聲器。
三、聲柱
由一定數量同相使用的揚聲器,以直線排列安裝在柱狀的外殼中所構成的係統。
揚聲器一般為平麵的,也有裝成曲麵的。各揚聲器的軸線在聲柱內可以相互成一角度或位於同一平麵上,利用這種排列所存在的聲波幹涉現象,使指向性在XY平麵較尖銳,在XZ平麵較寬,以將聲音發送得更遠,得到對遠近距離都較均勻的聲場。另外,廳堂擴音也可利用這種指向性,以防止嘯叫,有利於提高擴聲係統的增益。所以聲柱適合大廳、廣場等場合的擴聲。
四、音量衰減器
在組合揚聲器中,一般高中頻部分靈敏度較高,在放聲時需把它適當降低,這種用來降低高中頻部分音量的裝置叫音量衰減器。通常是通過轉換開關,根據不同的要求選擇不同的衰減量。但在變換衰減量的同時,一般要求衰減器輸入端的阻抗保持不變,因此需用網絡來實現。衰減量以分貝(dB)來表示。
五、聲透鏡
裝在揚聲器口上的一種裝置,用以展寬揚聲器的高頻指向器。工作原理與光學中的凹透鏡相似,聲波從揚聲器發出後,中間部分直接輻射,邊緣部分則需繞過聲透鏡的彎曲薄板,使聲傳播路程比中間部分增長,即相當於傳播速度變慢,從而把聲波由平麵波變為球麵波,使高頻的指向性得以展寬。
六、耳機
耳機是一種把電能轉換為聲能的電聲換能器件。它和揚聲器不同之處是,揚聲器向自由空間輻射聲能,而耳機的作用則是在一個小的空穴內造成聲壓。一般俗稱的耳機,是指與人耳聲耦合的電聲換能器、頭環、頭墊、耳罩等部件組成的整體器件,專業上稱頭戴耳機。而專業術語上的耳機,隻指上述整體器件中的電聲換能器。
耳機靈敏度,通常表示輸入1毫瓦電功率時,仿真耳中所產生的聲壓級,
通常以某一頻率的值(選在頻率響應較為平坦處如400赫或1000赫),或某一頻帶的平均值來表示。
電動耳機,亦稱動圈耳機。它是由磁路部分(磁體、極靴)、振動部分(振膜、音圈)和外殼等主要部分組成。當音圈通以音頻電流時,根據電磁學中佛來明左手法則,在輸入電流和空隙內磁通相交平麵的垂直方向會產生策動振膜振動的策動力,因此振膜發生聲波。電動耳機頻率響應較寬,音質較好。主要用於廣播、電影錄音擴聲監聽或作標準受話器等。
壓電高聚合物耳機,采用具有壓電性能的高分子聚合物薄膜(如聚偏二氟乙烯薄膜等)做成的耳機。由於此材料可以做成僅8微米厚的薄膜,因而耳機的頻率響應寬,瞬態響應和音質好,屬於高質量耳機。
駐極體耳機,一種用駐極體材料做成的靜電耳機。有兩種結構形式,一種是用塊狀駐極體材料做極體;另一種是用薄膜駐極體材料做振膜。由於駐極體材料本身已帶有半永久性電荷,所以不用另加極化電壓,附加設備大為簡化,使用較方便。
二聲道立體聲耳機,左右兩隻耳機通入不同的音頻信號,利用雙耳效應產生“立體感”,能分辨聲源的大概位置。可用單聲道的耳機改裝。
擴音機
一、擴音機
把話筒、唱機、收音機或其他聲源輸出的微弱信號放大後,輸送到揚聲器中,使之發出更大的聲音的裝置。
擴音機有電子管和晶體管兩種,按用途又可分為單用機、二用機及三用機。電子管擴音機輸出功率大,抗過載能力強,在學校有線廣播網中被廣泛采用。晶體管擴音機體積小,攜帶方便,很適合課堂教學。
定阻式擴音機,有一確定輸出阻抗的擴音機。當負載阻抗等於輸出阻抗時,擴音機就“匹配”,輸出功率就是擴音機的額定輸出功率。當負載阻抗小於輸出阻抗時,這是由於輸出電流增大,擴音機在過負荷情況下工作,易引起擴音機嚴重非線性失真或損壞擴音機的末極功放管。因此,定阻式擴音機是不允許過負荷工作的。當負載阻抗大於輸出阻抗時,擴音機輸出電流小,輸出功率減小,擴音機在輕負荷下工作,但此時輸出電壓會升高,太高會擊壞擴音機的有關元件或揚聲器,一般允許負載阻抗比輸出阻抗大10%左右。定阻式擴音機輸出變壓器的次級線,有很多抽頭,不同抽頭的輸出接線柱上,標出了這些阻抗的數值,一般有4歐、8歐、16歐、32歐、100歐、125歐、150歐、200歐、25歐、500歐等。其中32歐以下通稱為低阻輸出,100歐以上通稱高阻輸出。由於電動式揚聲器的阻抗很低,在近距離配接時,用低阻輸出容易配接。但如果距離較遠,則由於導線阻抗隨距離的增大而增大,線路損耗也增大。為了減小線路損失,常采用高阻輸出,這時輸出電壓隨著升高,在輸出功率一定時,輸出電流減小,因而減小了線路損耗。
定壓式擴音機,輸出端以電壓為標誌的大功率擴音機。定壓輸出和定阻輸出相比較,主要優點是:由於電路中加了較深的負反饋,它的輸出電壓很穩定,在額定功率範圍內,負載接得多一點或少一點,對機器的輸出電壓影響很小。機器的電性也較穩定。當負載很輕的時候,不會有振蕩之類的毛病。定壓輸出的擴音機一般要求揚聲器的額定電壓應和擴音機標稱輸出電壓相符,揚聲器需要的功率不應大於擴音機的額定輸出功率。揚聲器的額定電壓就是揚聲器在得到它所標稱的功率時所需的電壓。即
出電壓相符,就可以直接接上去,如果相差很大,就要用輸送變壓器進行匹配。
二、線間變壓器
有線廣播傳輸線路上起匹配作用的變壓器。常見的線間變壓器有如下幾項參數:
1.阻抗。線間變壓器的阻抗是指線圈的交流阻抗。它與線圈圈數有關,圈數越多,阻抗越高。定阻式線間變壓器的初級圈圈數比次級圈圈數多,所以初級阻抗比次級阻抗要高;
2.額定功率。是線間變壓器工作時允許輸入的最大功率。如果超過允許的額定功率使用,就會使鐵芯發熱,線包也因電流過大而發熱,以致引起短路等故障直至燒壞。
3.變壓比。常用“n”表示。它代表變壓器初、次級的圈數比或電壓
三、揚聲器的常用參數
1.阻抗。喇叭阻抗是指喇叭線圈在一定頻率時的交流阻抗值。由於阻抗和頻率有關,對不同頻率的信號,喇叭的阻抗值不同。所以一般產品上標明的阻抗值是在某一特定頻率時的數值。一般舌簧喇叭在頻率為1000赫時,交流阻抗值為9000歐左右。配接時這個數值可以當作不變的參量。
2.標稱功率。是指喇叭在承受這一功率值下連續工作而不致損壞的功率。如舌簧喇叭的標稱功率是0.1瓦,常用高音喇叭的標稱功率有5瓦、10瓦、15瓦、25瓦等。應注意的是,標稱功率是喇叭在正常工作時必須獲得的功率。
3.額定工作電壓。喇叭的額定工作電壓可根據其額定功率P和交流抗
四、擴音機與負載匹配條件
功率匹配,指全部負載吸收的總功率,應等於擴音機輸出總功率,或比總功率略小些,但不應小於擴音機額定輸出功率的7%;也可稍大些,但最大不應超過擴音機額定輸出功率的11%;
阻抗匹配,指全部負載的總阻抗應等於或稍大於擴音機的輸出阻抗;
電壓匹配,指每個喇叭上分配到的功率應等於或小於其額定電壓。
五、使用擴音機的注意事項
電壓不穩時打開擴音機,有時因電壓突然升高而損壞機器,有時又因電壓突然降低而使聲音效果很差,因此,在使用擴音機時要特別留意。發現電壓過高或過低時就需調節調壓變壓器。
使用話筒時,避免靠近和用過大的聲音說話,因為話筒膜片非常薄,振動太大容易損壞,且聲音也不甚好聽。尤其是太接近話筒時,哈出的水蒸氣直接噴入筒內,易使薄片氧化損壞。保護的方法是在話筒麵上加包紗布,以防水蒸氣的侵入,不用時放置在固定的匣子裏。
使用電唱機播送唱片節目時,宜保持唱片表麵的平整清潔,持放要小心,以免摔破唱片。對於電唱機的保護工作,要注意不用時蓋好匣蓋,防止灰塵落到機器上去,並要定期清洗和加油。唱片不用時應套在紙袋裏平放,禁放在高溫高熱處。
使用話筒或拾音器時,不論插入或拉出插頭,應當用手指握住插頭的膠木殼,不可直接拉扯導線,以免拉斷接頭,發生故障。不用時,最好把導線卷起來,以免因過分曲折,而使絕緣層破裂發生漏電現象。
使用喇叭務必注意其是否掛牢、導線是否固定,可否避免聽眾踩線等等。
收音機、電唱機、錄音機
收音機
一、廣播收音機
收聽無線電廣播用的接收機。收音機的種類有:
按結構區分:電子管收音機、半導體管收音機、固體電路收音機。
按接收的廣播製式區分:調頻收音機、調幅收音機、調頻調幅收音機。
按接收的波段區分:中波收音機、中短波收音機、中波超短波收音機、長中短波收音機、全波段收音機。
按體積區分:落地式收音機、台式收音機、微型收音機、便攜式收音機、袖珍收音機。
按程式、規格區分:特級收音機、一級收音機、二級收音機、三級收音機、四級收音機。
按使用的電源區分:交流收音機、直流收音機、交直流兩用收音機。
調幅收音機。用來接收調幅廣播節目的收音機。工作於中波、短波或長波波段。其中,帶短波的更適合於接收遠地電台。調幅收音機一般都具有自動增益控製電路。
調頻收音機。用來接收調頻廣播節目的收音機,工作於超短波波段。它有噪聲小、音頻頻帶寬等特點,收聽音質比調幅收音機好,所以高保真收音機和立體聲收音機都是調頻收音機。
除某些專用的收音機外,一般的調頻收音機都兼有調幅波段。
超外差式收音機。將接收到不同電台的射頻信號經變頻器變成一個較低的固定載頻信號(叫做中頻信號)的收音機。中頻調製信號經中放級放大後送至檢波器解調,解調後的音頻信號再經放大後送至揚聲器。
由於中頻是固定的,而且頻率較低,因此容易實現高增益、高選擇性放大。
雙聲道立體聲收音機。用來接收雙聲道立體聲廣播節目的收音機。它包括立體聲調諧器和雙聲道低頻功率放大器兩部分。
調諧器部分接收立體聲廣播的調頻信號,經解調後得到“左加右”和“左減右”兩組複合的聲頻信號,二者相加得出“左”通道聲頻信號,相減得出“右”通道聲頻信號。“左”、“右”兩個通道的聲頻信號經由兩個獨立的低頻功率放大器,送到相應位置的左右兩個揚聲器箱放聲。聽眾在兩揚聲器形成的立體聲場中就可判聽到左右分明的,或有左右移動感覺的雙聲道立體聲。
立體聲廣播的信號之所以要組成“左加右”和“左減右”信號,是為了適應立體聲接收和單聲道接收的兼容性要求,使單聲道的調頻收音機收到“左加右”信號,也就是沒有立體聲感的廣播節目。
雙聲道立體聲收音機大多包括調幅波段。
二、響度控製、音調控製
響度控製。指當降低輸出音量時,相對提升高、低音頻電平響應的裝置。
生理聲學研究發現,在低音頻段和高音頻段,人耳的聽覺靈敏度隨聲音強度減小而急劇降低。為了在收音機輸出音量較小時能較滿意地收聽音樂節目,除了在收音機低放電路中配置高、低音調控製外,還增加了“響度控製”。它要求在音量電位器上增加1~2個固定抽頭,並在這些抽頭上連接適當音調網絡。
音調控製。在收音機低放部分加入高低音提升或衰減網絡,以便用控製旋鈕調節高、低音頻輸出大小,這種方法叫音調控製。
使用者可根據不同的節目,把音調控製器放到合適的位置。
三、頻段擴展
高級超外差式收音機在擁擠的短波波段內尋台時展寬調諧刻度的一種措施。它是用一個容量較小的電容器與雙聯或三聯電容器串聯而成。收音機采用頻段擴展措施後,調諧起來比較方便準確。
四、自動調諧
收音機不用人工轉動調諧旋鈕,而用電動帶動調諧電容器(如在某些汽車收音機中),或調諧電位器(如在電調諧收音機中)來尋找電台的方式。
在尋台過程中,遇到的電台信號足夠強時,便自動截獲該電台信號。也有的用電掃描方法改變調諧電壓以達到自動搜索調諧的目的。
五、靈敏度
一般是指收音機接收微弱信號的能力。其定義為:當收音機的輸出功率為規定的標準功率(標準功率,通常為標稱功率的十分之一或其它規定值)時,在輸入端所需要的信號強度或場強。信號強度以微伏計,場強以毫伏/米計。這些數字越小,靈敏度就越高。
最大靈敏度。當收音機各級增益都調到最大值時,為了在收音機輸出端取得規定的標準功率,在輸入端(即天線端)所需要的信號強度或場強。
信噪比靈敏度。當規定輸出信噪比為某一定值時,為了在收音機輸出端取得規定的標準功率,在輸入端所需要的信號強度或場強。在規定輸出信噪比為2時,上述信號強度和場強之值稱為“6分貝信噪比靈敏度”;當規定信噪比為10時,則稱為“20分貝信噪比靈敏度”。
信噪比靈敏度表示在規定輸出信噪比的條件下,收音機接收微弱信號的能力。
六、人體效應
當手靠近或接觸收音機時,收音機的本振頻率發生變化,從而影響收聽效果,這種現象叫人體效應。
正常情況這種變化應很小,不影響使用。本振頻率越高,受人體影響也越大,所以短波收音機較易出現人體效應。
七、選擇性
指收音機選出有用信號。抑製幹擾信號的能力。在輸出標準功率條件下,用偏調幹擾輸入電壓與調諧信號輸入電壓之比的分貝數表示。分貝數越大,選擇性越好。
單信號選擇性。表示收音機抑製鄰近調諧頻率的單信號幹擾的能力。用單個信號依次調諧和偏調進行測量,通常調幅收音機偏調±10千赫;調頻收音機偏調±250千赫。調諧回路Q值越高,總的諧振曲線越尖銳,單信號選擇性就越好。
雙信號選擇性。用調諧的有用信號和偏調的幹擾信號同時輸入進行測量。幹擾信號除了直接到達輸出外,還將通過收音機放大級的非線性,交叉調製到有用信號的載波上去。在幹擾信號輸出比有用信號輸出低20分貝的條件下,輸入幹擾信號電壓與有用信號電壓之比,稱為雙信號選擇性。
唱機
一、唱機
唱片的放唱設備。主要由動力部分、傳動機構、轉盤、拾音器、放大器和揚聲器等組成。現代唱機的動力和放大係統均借助於電能,因此又常稱電唱機。
電唱盤。是放唱設備的主要組成部分,包括電動機、傳動變速機構、轉盤和拾音器等。在要求較高的場合,還有頻閃測速、轉速微調和針壓調節等
電唱盤一般不帶放大器,但有些采用電磁式拾音器的專用產品,附帶輸出電平為0~6分貝的前置均衡放大器,以便直接與傳輸電路功率放大器相連接。
拾音器。重放唱片的機—電換能器。其作用是把沿著唱片聲槽運動的唱針所作的機械振動變換為相應的電信號。
拾音器包括拾音頭(換能裝置、唱針)和音臂等附件。其換能裝置主要有壓電式、電磁式、電容式以及半導體等。按重放唱片聲道,可分為單聲道拾音頭和立體聲拾音頭。
二、拾音頭
立體聲拾音頭,重放立體聲唱片的換能器。它由一枚唱針與兩隻互成直角的換能元件相耦合而組成。唱針隨聲槽作45/45合成運動,以拾取左聲道和右聲道的聲音信息。
電容式拾音頭,利用電容量變化原理工作的幅度響應拾音頭。它有一對靠得很近的導電板,一片是固定的,而另一片是活動的,唱針耦合在動片上。當外加恒定直流電壓時,動片隨唱針的振動使電容量變化,從而拾取聲音信息。這種拾音頭的優點是頻響範圍寬、噪聲低、穩定性好,但要配備專用的前置放大器。
壓電式拾音頭,利用晶體的壓電效應原理製作的幅度影響應拾音頭。其唱針耦合在壓電元件上。壓電元件主要有酒石酸鉀鈉晶體和壓電陶瓷晶體等,常用於民用唱機。酒石酸鉀鈉晶體的特點是靈敏度高,但防潮耐濕性差。壓電陶瓷晶體的特點是防潮耐濕性能好,但靈敏度比酒石酸鉀鈉低。壓電陶瓷晶體的材料種類較多,現大多采用鋯鈦酸鉛和铌鎂酸鉛。
電磁式拾音頭,用電磁感應原理,將機械振動變換成電信號的幅度響應拾音頭。主要由線圈和磁鋼等組成。唱針耦合在線圈上的稱動圈式,耦合在磁鋼上的稱動磁式。此外,也有將唱針耦合在銜鐵上的稱為動鐵式,也稱可變磁阻式。這類拾音器的頻率響應寬闊平坦、失真小,但輸出電壓較小,常為專業電唱盤所使用。
三、唱針
隨唱片聲槽循跡的策動元件。它直接關係到唱片的重放性能,所以重量要輕,針尖須光潔,曲率半徑應與唱片聲槽相適應。
圓錐形唱針的包含角為40~50°,針尖曲率半徑:粗紋為0.062毫米,用綠色標誌;密紋為0.025毫米,用紅色標誌;立體聲為0.015毫米,用藍色標誌,可兼用於單聲道密紋唱片。
唱針的材料有人造寶石鑽石,一般人造寶石唱針的壽命約50小時,鋁唱針約為200小時。唱針形狀除圓錐形外,還有橢圓形等。
四、立體聲
人的雙耳能辨別各聲源的距離和方向,故聽音有空間感(或立體感)。在放聲係統中,應用兩個或兩個以上的聲音通道,使聽者所感到的聲源相對空間位置能接近實際聲源的相對空間位置,這種重放聲音稱為立體聲。
與單聲道相比,立體聲有如下優點:具有各聲源的方位感和分布感;提高了信息的清晰度;提高了節目的臨場感、層次感和透明度。
雙聲道立體聲,是用兩個聲音通道在聽眾麵前重現出聲源的方位和距離的立體聲技術。通常用兩套獨立的揚聲器分別在聽眾的左前方和右前方,使聽眾能聽到左右分明的、並有移動感覺的立體聲節目。雙聲道立體聲的信號源取自立體聲唱片、磁帶或廣播,並將“左”、“右”兩個分離的信號經兩個獨立的放大器放大後,送到左、右兩個揚聲器放聲。立體聲信號源具有兼容性,在單聲道係統中亦能重放,反過來,單聲道信號亦可在雙聲道係統中重放,但效果都是單聲道的。雙聲道立體聲有多種拾音方式,大致有:在聲場前方用左右兩個相同傳聲器的拾音方式(AB製);由聲場前方中心線向左右各偏45°角放置兩個指向性傳聲器的拾音方式(XY製);在聲場前麵中間位置,用一個傳聲器拾取“左加右”信號,一個雙向傳聲器拾取“左減右”信號(MS製),其信號需要通過和差變換器還原成左、右信號;還有在人頭模型的兩耳處裝兩個指向性傳聲器拾音的模擬人頭製等等。
四聲道立體聲,用四個聲音通道給聽眾重現出四周聲源的方位和距離的立體聲技術。通常用四套獨立的揚聲器放在聽眾“右前”、“左前”、“右後”、“左後”四個位置,從而使聽眾有更大的空間感和臨場感。四聲道立體聲技術的製式有兩大類:一類稱為分離式,即在兩個聲音通道中各附加一個對30千赫副載波進行聲頻率控製頻段的方法,從而使兩個通道容納四組信息。這一類有CD—4製、UMX製等;另一類稱為矩陣式,即采用矩陣編碼的方法,將四個聲音信號組編成兩路複合信息而錄製唱片或廣播,重放時用相應製式的解碼器還原成四路聲音信號。這一類有QS製、SQ製等。
五、唱片
一種錄有聲音信息的圓片形載體。利用聲—電—機換能原理,將聲音(語言、音樂等)轉變為相應的機械振動,以刻紋的方法在膠片上刻成聲槽。通過放唱設備可重放所錄的聲音。通常的唱片是由原錄的膠片先製成金屬版,最後用塑料在模版中熱壓成型的。錄音的方式有縱向、橫向、縱橫向三種。
粗紋唱片,是早期曾被廣泛使用的唱片,轉速為78轉/分,紋寬為0.15毫米左右,每厘米約30~45條紋。這種唱片由於放唱時間短、表麵噪聲大等缺點,已被密紋唱片所代替。
密紋唱片,由粗紋唱片發展而來。紋槽細而密,紋寬最小為0.051毫米,紋底半徑最大為0.004毫米,每厘米有60~120條紋。密紋唱片具有頻率範圍寬、失真小、動態範圍大、表麵噪聲低、放唱時間長等優點。
薄膜唱片:用聚氯乙烯塑料薄膜壓製成型的唱片。有單麵和雙麵兩種。我國生產的均為雙麵,片基厚度約0.30毫米,紋槽寬度比密紋唱片略寬,約
而輕,不易摔碎,製造成本低,但質量指標低於密紋唱片。
多聲道唱片,一種在一個紋槽內具有多個聲音通道的唱片。它用相應的放唱設備重放,較雙聲道更具空間立體效果和臨場感。在現階段,錄音方式大致有矩陣式、分離式等。
立體聲唱片,載有兩個聲音通道信息的唱片。在放唱兩個聲道的信息時,應使唱針尖端在互為90°角並與通過唱片中心到針尖的經線成45°角的兩個方向運動。聲道的位置被規定為離唱片中心較遠的紋壁是右聲道,另一紋壁是左聲道。立體聲唱片重放時須用兩個放聲係統,由左右兩個揚聲器放出的聲音,才能使聽者感受到聲音具有擴展、移動、分離等效果。立體聲唱片的外形、轉速和錄音特性與單聲道密紋唱片相同。除了雙聲道立體聲外,還有多聲道的立體聲唱片。
聲頻數字唱片(DAD),是把聲音模擬信號轉換為二進位製的數碼信號來記錄的唱片。DAD是DigitalAudioDisc的縮寫。聲頻數字唱片有如下優點:在聲頻頻段頻響曲線十分平直;失真度極低,可達萬分之幾的數量;對立體聲唱片,左、右聲道間的分離度也很好,因許多聲頻數字唱片是用兩個相鄰而分隔的聲槽(對無聲槽是軌跡)來記錄左、右聲道信號的;由於噪聲極低,整個聲頻頻段都可得到很大的動態範圍,沒有可用儀表或耳朵檢測到的抖晃和變調。
四聲道立體聲耳機,采用四個聲激勵單元,在左右兩個耳罩中各安裝兩個激勵單元。此種耳機具有“音像定位”的特性,立體聲效果更佳,有身臨其境之感。
錄音機
一、錄音機
磁帶錄音機,一種以磁帶作載音體記錄聲音的機電設備。它主要由磁頭、傳動(走帶)機構、錄音放大器、偏磁振蕩器、放音放大器等部分組成。
鋼絲錄音機,是磁性記錄技術發展史上的第一代磁性錄音機,它以鋼絲作載音體。由於鋼絲的矯頑磁力小於磁帶磁粉的矯頑磁力,其斷麵形狀對記錄波長短的信號不如磁帶有利,因而在同樣的頻帶寬度下,鋼絲必須具有比磁帶大得多的線速度。這是鋼絲錄音的主要缺點。所以,它已被磁帶錄音機所代替。
盒式磁帶錄音機,是指使用盒式磁帶的錄音機。磁帶速度一般均為4.75厘米/秒。盒式磁帶錄音機多做成袖珍式或便攜式,也有做成台式的或與收音機裝在一起的。盒式磁帶錄音機多用小型駐極體電容傳聲器錄音,一般裝在機內;也有用外接手持式傳聲器的,其上裝有遙控開關,便於攜帶錄音。
循環磁帶錄音機,使用頭尾相接成環狀的錄音磁帶的錄音機稱為循環磁帶錄音機。它的特點是,放音時可多次連續重放同一內容而無須倒帶。環狀磁帶繞在環形盤或盒式循環帶盤上,也有的掛在複滑輪上。循環磁帶錄音機多用在需要多次連續重複同一內容的場合,如電話局天氣預報、電視節目預告、展覽會自動講解,以及在生產科研工作中用作程序控製、頻譜分析等。
單聲道錄音機,隻能錄、放一個聲音通道信息的錄音機稱為單聲道錄音機。它可分為單磁跡、雙磁跡和多磁跡等類型。目前雙磁跡單聲道錄音機使用較普遍,這種錄音機可使一盤磁帶進行上下兩次錄音。
多聲道錄音機,指能同時錄、放兩個或兩個以上聲音通道信息的錄音機。例如,雙磁跡兩聲道錄音機、四磁跡四聲道錄音機、八磁跡四聲道錄音機等。
立體聲錄音機,一種用於記錄或重放立體聲信號的錄音機。它將立體聲的各聲道信號分別記錄在相應的磁跡上。
光學錄音機,在電影方麵專用的,將聲音通過光學係統記錄在膠片上的裝置。由下列部分組成:供、收片盒;帶動膠片運轉的傳動部分;將話筒內發出的音頻電流,經調製器調製後,控製錄音光源變化的裝置。供片盒內的膠片,由傳動齒輪輸送至錄音部分,然後收進收片盒。在整個輸片過程中,膠片的長度必須保持一定,即使膠片本身產生一些輕微的收縮,也要用張力調節輪控製,避免旋轉不均勻而引起還原時失真。當錄音光學係統裝置在適當位置上時,就能夠在聲帶膠片上成象。同時,為了防止運行不均勻也裝有穩定器。傳動輪是空的,裏麵有反光鏡,將透過聲帶的光導入錄音監視器內。能通過連動馬達進行攝影、錄音同步運轉。錄音方式有采用電流計的RCA變積和變密式兩種。上述兩種錄音係統都使用光電管還音。
同步錄音機,指能與其他設備配合錄音,並在重放時能與某一信號保持同步的錄音機。大型同步錄音機使用帶齒孔的磁帶,磁帶和影片均用同軸的或同轉速的齒孔傳動,從而達到聲畫同步。小型同步錄音機使用無齒孔磁帶,錄音時用一單獨磁跡記錄攝影機的速度信號。該信號稱為導頻信號,一般為50赫、1.3伏。放音時,用外來控速信號(如電源的頻率50赫)同磁帶上重放出來的50赫導頻信號進行比較並得出誤差信號,再用該誤差信號控製主導電動機的轉速,從而使兩個50赫信號達到同步。由於聲畫編輯機的輸片同步電動機亦用同-50赫電源驅動,影片與磁帶即實現了同步。導頻信號的傳送方式分有線和無線兩種。無線傳送方式是用標準頻率發生器控製攝影機的片速,而同步錄音機則錄下裝於機內的另一標準頻率產生器的信號,以代替攝影機送來的導頻,從而取消了攝影機與錄音機之間的連接線。
脈衝編碼調製錄音機,這種錄音機與一般錄音機的區別在於,它不是采用模擬記錄而是采用數字記錄。錄音時先將音頻信號通過編碼器變換成脈衝編碼信號,然後再用調頻的方法記錄在磁帶上。放音時,先把由磁帶上取出的信號送到鑒頻器,解調出脈衝編碼信號,再送到解碼器還原為音頻信號。通常在解碼器之前還有緩衝儲存器,以消除磁帶記錄產生的抖動,並用時鍾電路來保證編碼、解碼脈衝一一對應。此錄音機的特點是音質受磁帶性能影響較小,信噪比較高,抖晃率較小,頻率響應較寬,動態範圍較大。但對記錄設備要求較高,電路比較複雜,因而體積較大,成本較高。一般用於電影製版原版錄音、錄製唱片原版錄音、珍貴音響文獻錄音等要求較高的場合。
二、磁頭
是磁性錄音中的電磁換能器,是磁性錄音機的關鍵部件。它可將電信號轉換成磁信號存儲在載音體上;反之,也可將存儲在載音體上的磁信號還原成電信號或者將磁信號消去。
磁頭鐵芯材料應選用磁導率高、矯頑力小、電阻率大及硬度大的軟磁材料。
磁頭分為:錄音磁頭、放音磁頭、消音磁頭、錄放音兩用磁頭、同步磁頭、測速磁頭、單路磁頭和多路磁頭等。
放音磁頭是將載音體上的磁性變化轉換成電壓變化的磁頭。放音磁頭與錄音磁頭的構造相同,隻是前者的縫隙寬度必須小於最高音頻率的波長。如果縫隙寬度為0.0005英寸(12.7微米),在磁帶速度為7.5英寸/秒(19.1厘米/秒)時,從理論上講,其放音的上限頻率可達15千赫。但實際上,縫隙的有效寬度還要稍微窄些,對15千赫的音頻率來說,縫隙的寬度為0.00025英寸(6.35微米)就夠了。磁帶速度越低,放音磁頭縫隙就相應地要求越窄。縫隙寬度為0.0001375英寸(3.49微米)的放音磁頭並不是罕見的。放音磁頭結構的容差範圍非常小,以致幾乎不存在,所以現代製造方法包括有:把兩極靴鍍上一層金的或銅的薄膜,甚至使用真空噴膜法。這就能精確地控製填充材料的澱積厚度,並從而控製縫隙的寬度尺寸。
抹音磁頭,將記錄在載音體上的交變剩磁抹掉的磁頭稱抹音磁頭。其結構基本上與錄音和放音磁頭相同。唯一差別是抹音磁頭的縫隙要寬得多,以便延長磁帶在極靴之間的磁場裏通過的時間。因為抹音磁頭的目的是從磁帶上去掉任何剩磁,所以必須產生一個強大到足以使磁帶達到磁飽和的磁場。為了產生這樣強大的磁場,流過抹音磁頭線圈的電流往往是相當大的。結果,抹音磁頭工作時的溫度就很高。因為現代磁帶具有很高的剩磁,用單縫隙抹音磁頭很難達到令人滿意的消磁效果,於是開始使用雙縫隙抹音磁頭。雙縫隙抹音磁頭的消磁效果超過75分貝,兩條縫隙的尺寸不同,相互距離約為1/8英寸(約3.1毫米),共作一個疊片組。
交叉場磁頭是使錄音偏磁電流和音頻信號交叉通過的磁頭。當磁帶在常規錄音磁頭前通過時,偏磁磁場在縫隙中心達到最高值,而當磁帶脫離磁場的影響後,偏磁磁場就減弱。這些偏磁磁場的拖曳部分,往往使磁帶去磁,而引起剛錄下的高頻分量就出現局麵部分抹音的現象。某些錄音機製造廠試圖用交叉場磁頭來改善這種狀況,其方法是用一隻附加的交叉場磁頭,使錄音偏磁電流從磁帶的帶基麵通過,而音頻信號則按通常的辦法加在磁帶的前麵。交叉磁場的安裝角度,應剛好使磁帶能很快地離開偏磁磁場,以減少局部抹音效應。雖然偏磁磁頭從不與磁帶的帶基相接觸,但裝磁時為了方便還是要把它從帶道上搖開。
多磁跡磁頭,為了特殊用途,往往需要把若幹隻磁頭裝配在一個屏蔽盒內,這樣的磁頭就稱為多磁跡磁頭。一個多磁跡磁頭可以包括2個、3個、4個、6個、8個、12個或16個單獨的磁頭。所有這些磁頭的錄音縫隙,都應裝配在一條直線上。為了防止兩個相鄰磁頭的信號之間出現串音幹擾,每一個磁頭繞組都必須加以足夠的屏蔽;每一磁頭的極靴都必須精確調整,使其縫隙排列成相同的相位。為了防止位移,通常都灌進樹脂定位。最後,裝配完了的部件還要加以磨光,以便磁帶的整個寬度都能在平滑的磁頭表麵通過。
三、磁帶速度
指錄音機在單位時間裏傳送磁帶的長度,簡稱“帶速”。單位是厘米/秒。國際上規定的標準如下:76.2厘米/秒;38.1厘米/秒;19.05厘米/秒;9.53厘米/秒;4.75厘米/秒;2.4厘米/秒。
一般來說,帶速愈高則頻率響應愈寬,音質愈好。隨著磁帶質量的提高,帶速有向低發展的趨勢。
四、錄音機抖動率與抖動的計權曲線
抖動率,又稱抖晃率或失調率,是錄音機的一項主要指標。它指錄音機運轉時,由於傳動機構的配合不好或運行中因張力、摩擦、振動等原因引起磁帶運行速度變動,造成放音時音調周期性的變動現象。這種速度變動是一個複合變量,影響較大的是0.2~200赫。通常將20赫以上的變動叫“抖”,20赫以下的叫“晃”。“抖”反映在聽覺上是音質不清,“晃”反映在聽覺上是音調變動,0.2赫以內的緩慢變動則叫做漂移。抖
度的偏差峰值,V是額定速度。
抖動的計權曲線,由於人耳對音調波動(即抖動)頻率有不同的靈敏度,因此在計測錄音和重放設備的抖動時,應使測量儀器(抖動儀)。它對抖動頻率的靈敏度具有與人耳相似的特性。這時儀器指示出的抖動數字就是抖動的計權值。將抖動的計權值按其頻率描繪成的曲線稱為抖動計權曲線。它與人們的主觀感覺應是一致的。
五、額定輸出電平、自動電平控製
額定輸出電平是指錄音機標定的輸出電平。它與磁帶上的工作磁平相對應。標準錄音機額定輸出電平的方法,是用標準帶上的參考磁平信號放音,其放音輸出應達到標定的輸出電壓值。
自動電平控製,一種自動調整錄音音量的裝置,亦稱自動音量壓縮或自動增益控製。主要用於傳聲器的輸入電路。其原理是將錄音輸出信號的一部分整流成直流變化,再反饋到錄音輸入電路中以自動控製放大器的增益。當輸入信號強時,放大器的增益即自動壓縮,從而避免了由於信號過強而引起的磁帶飽和失真。
六、輸入靈敏度、頻率響應及背景噪聲
錄音機輸入靈敏度,錄音機在錄音時,磁帶上的磁平達到參考磁平所需要的最小輸入信號的電壓值,稱為錄音機的輸入靈敏度。
錄音機頻率響應,這一概念和一般放大器中的相似。錄音機頻率響應除了與放大器特性有關外,還與磁頭和磁帶的性能以及磁頭與磁帶之間的相對速度等因素有關。
錄音機背景噪聲,指錄音過程中產生的噪聲。錄音機背景噪聲是由多種因素引起的。振蕩器及其他元器件產生的噪聲、磁帶的噪聲、磁頭線圈及其引線感應的噪聲、消音不良、直流磁化與磁頭接觸不良引起的噪聲等,統稱為背景噪聲。
放音信噪比,放音通路的信噪比稱為放音信噪比。磁帶不靠緊放音磁頭或以假磁帶(沒有磁粉)運行時,參考磁平信號電壓Us與放音輸出端的噪聲電壓UN之比,即為放音信噪比,以分貝表示。
七、損失
間隔損失,指磁頭與磁帶貼帶不緊,有間隔而引起的損失。這是錄音機在錄、放過程中的一種波長損失。其經驗公式為:
式中d為磁頭與磁帶之間的間隙(單位:微米);λ指錄音波長(單位:微米)。
縫隙損失,是波長損失的一種,當錄音波長λ等於縫隙有效寬度b的兩倍時,磁頭輸出電壓最大。錄音波長縮短,輸出電壓就減小,到錄音波長與縫隙有效寬度相等時,輸出則為“0”。這種現象稱為縫隙損失或縫隙效應。可用下式表示:
渦流損失,錄音機在錄、放過程中的一種鐵芯損失,即磁頭鐵芯在變磁場中由於渦流而引起的損失。可用下式表示:
渦流損失=B2f2t2/p
式中B代表磁通密度;f代表信號頻率;t代表鐵芯厚度;p
p代表鐵芯電阻率。
磁滯損失,指在錄音、放音、消音磁頭中由於鐵芯材料受反複磁化,使磁疇反複摩擦而引起的損失。它與磁頭材料滯回線所包圍的麵積和每秒鍾反複磁化的次數成正比,是磁性記錄中頻率損失的一種,可用下式表示:
Pr=o’rfBd
式中o’r指取決於材料的常數;f指頻率;B指磁通密度;d為常數1.6~2.2。
八、錄音磁帶
磁記錄過程中實現信號電磁轉換的帶狀磁性媒質。磁帶本身由帶基和磁性層構成。帶基由醋酸纖維、聚氯乙烯、絛綸薄膜等製成。磁性層包括:磁粉,即記錄和貯存信息的主體,常見的有r-FeO3CrO2,鐵鉻雙塗層及金屬合金的超細微粒等;粘合劑是將磁粉粘附在帶基上的一層塗膜;助劑是潤滑劑、消靜電劑、增塑劑等。
1.典範帶
又稱參考比較帶。是一種在一定生產階段對某種記錄速度的磁帶性能進行檢查時,用以作為參考比較標準,從而區分生產磁帶的性能優劣、質量等級的磁帶。
測試帶,專門用來調試、校準和檢測記錄設備的磁帶。錄音機用的測試帶上錄有下列各種信號:具有一定磁通量的固定頻率信號稱為標準磁平信號——用來確定和調整重放通路的放大率;磁頭方位較正信號——用來校正重放磁頭縫隙相對於磁帶的垂直度;頻率特性校正信號——用來調整重放通路的高低頻補償網絡,使重放通路的頻率特性曲線平直。
測速帶,測量記錄設備運行速度的磁帶。測速帶的測量方法有兩種:光學測量——在帶基上印有明暗條紋,用閃頻儀來測量帶速;標頻測量——在記錄設備上重放錄有3000赫信號的磁帶,用頻率儀來測量帶速。
盒式磁帶,連同收、供帶一起裝在塑料盒中的磁帶,也稱卡式磁帶專用於盒式錄音機或盒式錄像機。盒式錄音機的磁帶,寬度為3.81毫米,厚度小於20微米;盒式錄像機的磁帶,寬度有6.25、12.7及25.4毫米等,厚度小於35微米。
2.帶基
磁帶中用來承載磁層的基底(參看錄音磁帶)稱為帶基。一般為塑料薄膜,新型磁帶也有用極薄的金屬膜的。對帶基薄膜的要求是比較嚴格的,它應當柔韌、光潔、抗張力強、延伸小、厚度均勻、不易老化,帶靜電小及溫濕度膨脹係數較小等。常用帶基材料有醋酸纖維薄膜、改性聚氯乙烯薄膜和滌綸膜等。
3.磁粉、磁帶飽和剩磁
磁粉,指包含在磁層中的粉狀磁性材料。它決定著磁帶的許多重要性能。磁粉種類較多。
磁粉的下列因素是重要的:幾何形狀,顆粒大小;均勻度;剩餘磁感應強度(Br)、矯頑力(Hc)、矩形係數(Br/Bm)。現代磁帶所用的磁粉多為針狀、細顆粒r—Fe2O3。
磁帶飽和剩磁,當磁性記錄材料已被磁化到飽和時,去掉磁化力後仍在磁性材料上存留的磁化強度稱為飽和剩磁,單位為韋伯(或馬克斯威爾)。這是磁性記錄材料的一個重要指標。一般來說,飽和剩磁越高,則磁帶輸出信號越大,信噪比越高,失真越小。
4.磁帶噪聲
又稱磁帶本底噪聲,是由磁帶本身引起的噪聲。它可以分為以下幾類:
飽和噪聲——當重放已磁化到飽和的磁帶時所出現的噪聲。它是因磁粉顆粒分散不均勻引起的。
調製噪聲——當重放錄有給定信號的磁帶時,與此信號幅度瞬時值有關的噪聲叫做調製噪聲。它是由磁性能的非線性所致。
零調製噪聲——記錄頭和消磁頭有消磁和偏磁信號,但在無記錄信號情況下,重放已消磁後的磁帶所出現的噪聲。通常,這種噪聲電平比整體消磁噪聲電平約高3~4分貝。
整體消磁噪聲——各磁頭完全消磁並在無信號情況下,重放消磁後的磁帶所出現的噪聲。這種噪聲和每單位時間通過重放磁頭上的磁粉顆粒數目有關。
直流噪聲——無論是否有偏磁電流存在,當記錄磁頭中通過直流電時,磁帶上產生了不均勻的磁化以後重放出的噪聲,就是直流噪聲。它是由磁粉分散不均和磁帶表麵不規則所致。
5.偏磁、直流偏磁、消磁器
偏磁,在磁性記錄過程中,為使輸入信號工作在磁化曲線的線性段而在錄音磁頭中加入的偏置電流,稱為偏磁電流。這種偏置方法稱為偏磁。
直流偏磁,如果輸送給錄音磁頭用以補償磁性材料磁滯現象的輔助電流是直流時,這種偏磁方稱為直流偏磁。
消磁器,消除帶磁物體上剩磁的一種裝置。消磁方式分永磁、直流和交流三類。廣播係統的消磁器主要用來消除錄音磁帶上的已錄節目信號和錄音機件、有關附件及工具上的剩磁。
消磁器通常采用不閉合鐵芯的電磁鐵,通以50赫的交流電流。消磁時,首先使被消磁物體靠近消磁器,使磁性達到飽和,然後再逐漸離開,於是磁滯回線逐漸縮小,直到剩磁消除為止。也可把阻尼振蕩電流通入電磁鐵的線圈來作消磁器。使用這種消磁器時,被消磁物體不必逐漸離開。
6.磁帶相對靈敏度
相對靈敏度是和典範帶的靈敏度相比較而言的。兩者相等,則稱該磁帶的相對靈敏度為零,高於典範帶時為正,低於典範帶時為負。數值一般用分貝表示。
7.磁帶延伸率
指磁帶外加一定拉力後伸長的比例,可分為彈性延伸率和塑性延伸率兩種。
一定長度的磁帶上懸一定重量的重物,隔一定時間後測量延長數,這是彈性延伸,用百分數表示即為彈性延伸率。取掉重物後,再隔一定時間再測量磁帶延長數,這是塑性延伸,用百分數表示即為塑性延伸率。磁帶延伸率主要由帶基材料決定。
8.磁性取向
指在磁帶生產過程中,借外加磁場使磁層中的磁粉按一定的方向排列。例如,針狀磁粉便是使它的長軸旋轉到和取向場平行。這樣使剩餘磁通密度增加,矩形係數改善,因而可提高磁帶靈敏度和信噪比,並改善其頻率特性。
9.超音頻振蕩器
或稱偏磁振蕩器,是指錄音機中用來產生數十至數百千赫的超音頻電流的振蕩器。在錄音狀態時,超音頻電流供給消音磁頭和偏磁電路以作消磁和偏磁之用。
九、調音台
也叫調音控製台,是播控中心的重要設備。它是廣播、電視、電影等單位在播送和錄製(或複製)節目時將各路輸入的音頻信號進行放大,音質修飾、混合、分路以及進行特殊音響效果加工的專用設備。
調音台裏設有多路傳聲放大器、中間放大器、線路放大器、分配放大器、音量衰減器、高低音音調調節器、多頻率音調調節器、電子濾波器、音量壓縮器、人工混響器、音量表及監聽、對講、信號和供電等附屬設備。
調音台對講係統是供音響導演與演唱、演奏者之間進行相互直接對話聯係的一種輔助設備。一般分單工和雙工兩種類型。單工對講電路較簡單,但隻能交替地通話。雙工對講設備可以同時相互進行對話,使用較方便,但其電路較複雜。
十、延時器
是一種可以把節目信號延遲一個短時間的音響加工設備。廷時器可以進行幾毫秒到幾百毫秒的延時,把經過延時器的節目信號與原素材信號按一定比例混合,可以起到把聲音加厚的效果,也可以借以得到回聲效果。延時器還可以用在高質量擴聲係統中,以校正幾個不同位置的聲柱發聲的固有延時。延時器有超聲傳導式、機械延遲式和電子桶隊電路式等幾種。廷時器往往與混響器配合使用,可以得到較好的音響效果。
電子延時器是一種在聲學工程中運用電子手段模擬或補償聲傳播過程中所產生的時間延遲的裝置。它比常用的電磁記錄式廷時裝置,具有質量高和調節、操作簡便等優點。近年來,它已廣泛應用到廣播、電影製版以及其他專業錄音技術中。
電子延時器的工作原理,是將輸入的音頻模擬信號通過模——數轉換變成相應的二進製數碼數字信號,再將數碼信號延遲,最後再經過作用相反的數——模轉換,還原成原來的音頻模擬信號輸出。它的延時單元多用移位寄存器組成,將數字信號加以延遲。
延時器的結構多采用插入式單元,輸出可以多級串聯使用。時延多為毫秒(ms)級,最短時延在數毫秒,最長時延數百毫秒。時延是可調的。
十一、錄音放大器、放音放大器
錄音放大器,將錄音機輸入信號加以放大和預矯正的電路叫做錄音放大器。其輸出信號與偏磁信號疊加後,輸送給錄音磁頭,對磁帶進行磁化。一般對它的頻率響應、失真度和信噪比等指標都有較嚴格的要求。
放音放大器,將放音磁頭輸出的信號進行放大並對其特性進行矯正的電路叫做放音放大器。放音信號經放大和矯正後,提供給傳輸線路或作為功率輸出。放音放大器增益較高,對其頻率響應、失真度、信噪比等指標均有較嚴格的要求。
十二、標準放音補償特性
為了抵消錄、放過程磁電轉換的微分特性及隨速度而異的記錄損耗和重損耗,從而能在額定聲頻通帶內獲得平直的頻率響應,因此必須對放音放大器進行特性補償。
為了便於交換節目,各國和各組織對放音放大器的頻率特性補償都規定了標準,但國際上通用的是CCIR建議並為IEC采納的標準,它是相當於一個時間常數為t1的並聯RC網絡與一個時間常數為t2的串聯RC網絡的組合。
十三、音量
音量衰減器,一種調節音量的器件。其衰減量按分貝數分級標出。當改變衰減量時,其輸入和輸出阻抗應保持不變,從而不影響電路阻抗的匹配關係。一般常用的衰減器有兩種:橋T型和雙橋T型,前者為不平衡式,後者為平衡式。按其結構分類有旋轉式和推拉式兩種。推拉式直觀性強,操作便利,而且錄音人員可以對幾路聲道同時操縱。新型推拉衰減器的衰減範圍可達80分貝以上。衰減量在“∞”檔時,對10千赫信號的衰減應大於95分貝;衰減量在“0”檔時,對通過信號的實際衰減量應小於0.2分貝。
音量單位表,又稱VU表,是播控設備中一種常用的音量表。其表麵刻度單位為VU和百分數。零VU即100%,位於滿刻度的70%左右。按規定,當加入0分貝(或者是+4、+6分貝)正弦波信號後,音量單位表的指針上升到99%處的時間為0.3秒,其阻尼特性要求過擺不應大於101%,過擺擺動隻應為半周。音量單位表的靈敏度可借附帶的可變衰減器調節。