在音頻測(cè)量領(lǐng)域，傳聲器的質(zhì)量至關(guān)重要，可有些小伙伴為了節(jié)省成本，選擇了低質(zhì)量的傳聲器，殊不知這背后可能藏著不少坑。

微小顆粒，測(cè)量 “隱形殺手”

Rémi Guastavino 博士將在本文中探討為什么廉價(jià)的傳聲器可能會(huì)花費(fèi)您更多的成本。低質(zhì)量傳聲器在性能、準(zhǔn)確性和可靠性方面存在諸多隱藏問(wèn)題，可能前期看似沒(méi)有太大影響，但時(shí)間一長(zhǎng)，尤其在特定環(huán)境下，測(cè)量結(jié)果就會(huì) “翻車(chē)”。

它微妙又顯著，但卻不易察覺(jué)……

使用較低質(zhì)量測(cè)量傳聲器的主要挑戰(zhàn)是性能問(wèn)題——可能小到難以察覺(jué)，除非你一直在用校準(zhǔn)器監(jiān)測(cè)傳聲器靈敏度。這并非毫無(wú)差別，只是短期內(nèi)問(wèn)題可能不明顯。但隨著時(shí)間推移，尤其是在特定條件下，這些問(wèn)題會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性。（注意：實(shí)際性能可能與產(chǎn)品參數(shù)規(guī)格并不一致。)

盡可能保持清潔！

測(cè)量傳聲器常見(jiàn)的問(wèn)題之一是微小顆粒的污染，這會(huì)嚴(yán)重影響其清潔度和性能。在精密傳聲器中，背板和隔膜之間的間距約為20微米，這決定了傳聲器的電容容量。一根頭發(fā)的直徑約在60到100微米之間，是其間距的3到5倍厚度。這個(gè)距離非常微小，所以任何微小顆粒都可能對(duì)傳聲器性能產(chǎn)生影響。

圖 1：測(cè)量傳聲器膜片之間的距離任何被困在傳聲器腔體內(nèi)的顆粒都可能影響膜片，改變電容和極化電壓，進(jìn)而影響傳聲器的靈敏度和本底噪聲。當(dāng)溫度和濕度變化時(shí)，顆粒周?chē)菀桩a(chǎn)生冷凝，這會(huì)進(jìn)一步加劇靈敏度漂移和本底噪聲增加。

圖 2：封閉在隔膜和背板之間的顆粒

這能有多糟糕?

圖 3： 封閉在外殼和隔膜之間的可見(jiàn)顆粒與干凈傳聲器膜片對(duì)比圖

我可以解決這個(gè)問(wèn)題嗎?

簡(jiǎn)單回答，其實(shí)不能。傳聲器的靈敏度會(huì)整天漂移，需要不斷重新校準(zhǔn)。校正靈敏度并不能解決所有問(wèn)題，因?yàn)闃O化電壓的變化也會(huì)影響膜片張力，進(jìn)而影響傳聲器的高頻響應(yīng)。

圖 4： 靈敏度校正前后健康與不健康的傳聲器響應(yīng)的對(duì)比

我還應(yīng)注意什么問(wèn)題？

高品質(zhì)的傳聲器依賴精心挑選的材料，以確保在溫度和靜壓變化下的穩(wěn)定性。沒(méi)有這種細(xì)致的結(jié)構(gòu)，傳聲器很容易產(chǎn)生遲滯現(xiàn)象，這意味著暴露于溫度變化或靜壓會(huì)使部分零部件（如膜片）移位，改變平衡點(diǎn)，引起持久的靈敏度變化。在設(shè)計(jì)不佳的傳聲器中，靈敏度變化會(huì)持續(xù)存在，即使在恢復(fù)環(huán)境條件后，也會(huì)導(dǎo)致不可靠的測(cè)試結(jié)果。

圖 5：傳聲器在暴露于溫度壓力時(shí)產(chǎn)生滯后現(xiàn)象

這是如何影響測(cè)試場(chǎng)景的？

不穩(wěn)定的傳聲器會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的結(jié)果，誤差會(huì)隨著時(shí)間的推移和不同的環(huán)境條件而變得更加明顯。

使用低質(zhì)量的測(cè)量傳聲器，您可能會(huì)遇到以下問(wèn)題：

• 精度降低 - 導(dǎo)致數(shù)據(jù)不可靠。

• 更高的噪聲下限-降低信噪比。

• 有限頻率響應(yīng) – 在特定測(cè)量中，造成頻率范圍內(nèi)的不準(zhǔn)確。

• 校準(zhǔn)問(wèn)題 - 這些傳聲器不能保持校準(zhǔn)，導(dǎo)致隨時(shí)間漂移，需更頻繁地重新校準(zhǔn)。

傳聲器是測(cè)量鏈中的第一個(gè)環(huán)節(jié)，也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。傳聲器捕獲的信號(hào)質(zhì)量必須盡可能好；高不確定性的傳聲器會(huì)導(dǎo)致測(cè)量設(shè)置不良，并給整個(gè)測(cè)量鏈帶來(lái)不確定性。

圖 6：基本測(cè)量鏈每個(gè)環(huán)節(jié)(傳感器、電纜、前端和軟件分析)帶來(lái)的平均不確定性

從成本角度看，貪圖一時(shí)便宜用低質(zhì)量傳聲器，可能以后要在精度、噪聲、頻率響應(yīng)、校準(zhǔn)等方面吃大虧。長(zhǎng)期測(cè)量精度和準(zhǔn)確度受損，真的值得嗎？