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音叉

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方法二

采集音叉振动频率,进行声电信号转换,再放大以确定音叉固有频率

一、初步设想:

图一:音叉声电信号转换初步设计图

? 如图一所示,音叉震动产生声波,声信号通过话筒接收,话筒将声信号转变为电信

号,由于音叉的声信号频率较低,转变的电信号也较小,所以需要通过低频放大器将其放大,再将放大的电信号显示于示波器。

初步试验:由于实验室有现成的电动式起振音叉和示波器,而且一般的话筒、麦克风容易找到,而低频放大器暂时找不到。在对示波器的分辨率还不太清楚的情况下,我们小组经分析后决定进行初步试验,如图二所示的链接。

图二:音叉声电信号转换初步试验图

分析:如果示波器的分辨率比较高,能够分辨出较小的电压信号并足以分辨出话筒接受到较弱的声信号转变的电信号。那么就可以省去低频放大器也能测出微弱电压的变化趋势。

但是当我们找来话筒时,发现话筒的电源线与信号输出线是同一条线,也就是说如果给话筒供电再接上示波器,那么示波器所测到的信号就不是话筒接受到的信号,而是电源的信号了。所以我们决定先研究一下话筒(也即麦克风)的内部构造以及运作原理。

图三:麦克风

对麦克风的研究:麦克风主要分为两种,即动圈麦克风和驻极体麦克风 一、动圈麦克风

动圈麦克风的工作原理是(本文以拾人声为例):当人声通过空气使振膜振动,然后振膜带动整个金属膜片振动,连接在金属膜片上的线圈(音圈)就随着一起振动,这样就和环绕在动圈麦头的磁铁形成磁力场切割(就是金属线圈切割磁场线了),线圈在磁场中的这种运动,能产生随着声音变化而变化的交变电流,这样形成微弱的电流。经放大后,通过扬声器还原成声音。

图四:动圈麦克风

二、驻极体麦克风

驻极体麦克风的工作原理是(本文以拾人声为例):当人声通过空气使振膜震动,从而使上振膜和下金属铁片的距离产生变化,使其电容改变,形成电流。进一步解释来说就是:话筒中“电容”的一个极板固定,另一个极板在一个振动薄膜上,人说话时,薄膜随着声波的强弱振动,也就是电容的两个极板间距在变动,电容的容量也在变动,再用话筒中的高输入阻抗的场效应管将信号放大,再经外置功放去推动扬声器还原成声音。

图五:驻极体麦克风

我们的实验目的是对音叉的固有频率进行测量,也即就是测量声音振动的变化规律,所以扬声器将信号还原成声音部分大可省去。我们只需要麦克风里接收振动信号的那个器件就可以了。

在网上搜索,以及请教一些麦克风方面的商家,一些研究声学的老师、同学。我们了解到市场上这一类接收音频信号的器件确实有得卖,且叫做传声器,分为动圈式传声器和电容式传声器。并了解到一般电子市场俗称这些传声器为“咪头”。下面简单介绍一下两种传声器的工作原理。

i) 动圈式传声器

动圈式传声器的原理:如图六所示,当声源发出声音时,就会带动金属膜片振动,链接在膜片上的线圈(叫做音圈)就随着一起振动,线圈在永久磁铁的磁场里振动。线圈切割磁感应线,线圈中就会产生感应电流,这就是电信号。线圈振动时感应电流的大小和方向都改变,变化的振幅和频率由声波决定。这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器,从扬声器中就发出放大的声音。

音叉

方法二采集音叉振动频率,进行声电信号转换,再放大以确定音叉固有频率一、初步设想:图一:音叉声电信号转换初步设计图?如图一所示,音叉震动产生声波,声信号通过话筒接收,话筒将声信号转变为电信号,由于音叉的声信号频率较低,转变的电信号
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