聲音傳感器，也常被稱為聲音探測(cè)器或麥克風(fēng)，是一種電子設(shè)備，其主要功能是將聲波信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。這類傳感器通常內(nèi)置有一個(gè)對(duì)聲音敏感的元件，比如電容式駐極體話筒，其工作原理涉及聲波引起話筒內(nèi)部駐極體薄膜的振動(dòng)，這種振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電容值的變化，繼而產(chǎn)生與聲波對(duì)應(yīng)的微小電壓變化。這微小電壓隨后會(huì)被放大并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，通常是0-5V的電壓范圍，以便于進(jìn)一步的處理。經(jīng)過(guò)A/D（模擬到數(shù)字）轉(zhuǎn)換后，信號(hào)可以被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收，并傳輸給計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備進(jìn)行分析、記錄或顯示。
聲音傳感器的結(jié)構(gòu)
該傳感器是一個(gè)內(nèi)置的聲敏電容駐極體麥克風(fēng)。駐極體麥克風(fēng)主要由兩部分組成——聲電轉(zhuǎn)換部分和阻抗部分。聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振膜。它是一種極薄的塑料隔膜，一側(cè)蒸鍍有一層純金。那么經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)的駐極體后，兩邊都有各向異性的電荷。隔膜朝外并連接至金屬外殼。
隔膜的另一側(cè)通過(guò)薄絕緣襯里與金屬板隔開(kāi)。這樣，金蒸餾膜和金屬板之間就形成了一個(gè)電容器。當(dāng)駐極體振膜遇到聲波振動(dòng)時(shí)，會(huì)引起電容器兩端的電場(chǎng)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生隨聲波變化的交變電壓。駐極體振膜與金屬板之間的電容比較小。因此，它的輸出阻抗值很高，大約在幾十兆歐以上。如此高的阻抗無(wú)法直接與音頻放大器匹配。因此，將結(jié)型FET晶體管連接至麥克風(fēng)以進(jìn)行阻抗變換。
FET 的特點(diǎn)是極高的輸入阻抗和低噪聲系數(shù)。普通 FET 有三個(gè)極：有源 (S)、柵極 (G) 和漏極 (D)。使用專用 FET，在內(nèi)部源極和柵極之間組合了一個(gè)二極管。連接二極管的目的是保護(hù) FET 免受強(qiáng)信號(hào)影響。 FET 的柵極連接至金屬板。這導(dǎo)致駐極體麥克風(fēng)有兩條輸出線。即源極S，一般用藍(lán)色塑料線，漏極D，一般用紅色塑料線，并用編織屏蔽線連接到金屬外殼。
聲音傳感器工作原理
該傳感器包含一個(gè)聲敏電容駐極體麥克風(fēng)。聲波引起麥克風(fēng)內(nèi)部的駐極體膜振動(dòng)，導(dǎo)致電容變化并產(chǎn)生相應(yīng)的小電壓。然后將此電壓轉(zhuǎn)換為0-5V的電壓，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換被采集器接受并傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。它可以顯示聲音的振動(dòng)圖像。然而，噪聲的強(qiáng)度無(wú)法測(cè)量。
聲音傳感器有哪些類型？
聲音傳感器現(xiàn)在主要分為三類：壓電陶瓷、電容式和動(dòng)態(tài)陶瓷。
1. 壓電陶瓷傳感器
壓電陶瓷傳感器的主要工作原理是正壓電效應(yīng)，因?yàn)樵谕饬ψ饔煤?，產(chǎn)生的電荷只有在回路具有無(wú)窮大輸入阻抗的情況下才能保存下來(lái)，而實(shí)際上這種情況是不存在的，所以壓電陶瓷傳感器只能用來(lái)測(cè)量、感測(cè)動(dòng)態(tài)或準(zhǔn)靜態(tài)的應(yīng)力。主要用于加速度、壓力、振動(dòng)等各種物理量及其變化的測(cè)量。壓電陶瓷傳感器已成為各種控制系統(tǒng)和檢測(cè)儀器的關(guān)鍵元件，應(yīng)用十分廣泛。
2. 電容式傳感器
電容式傳感器是一種利用各類電容器作為傳感元件將被測(cè)量的物理量或機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電容變化的轉(zhuǎn)換裝置，它實(shí)際上是一個(gè)參數(shù)可變的電容器。電容式傳感器廣泛應(yīng)用于位移、角度、振動(dòng)、速度、壓力、成分分析、介質(zhì)特性等的測(cè)量。最常用的是平行板電容器或圓柱形電容器。
3、 磁電傳感器
磁電傳感器利用電磁感應(yīng)原理將輸入的運(yùn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)換成線圈中的感應(yīng)電勢(shì)輸出。它直接將被測(cè)物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，不需要外接電源即可工作，是典型的有源傳感器。由于該傳感器輸出功率較大，二次儀表電路大大簡(jiǎn)化。
聲音傳感器的應(yīng)用
聲音傳感器在軍事中的應(yīng)用
聲音傳感器已廣泛應(yīng)用于地面?zhèn)鞲衅鱾刹毂O(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，其最大優(yōu)點(diǎn)是分辨率強(qiáng)。如果運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)是人，不僅可以直接聽(tīng)到聲音，還可以根據(jù)聲音檢測(cè)出國(guó)籍、身份和談話內(nèi)容；如果運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)是車輛，則可以根據(jù)聲音判斷車輛的類型。例如，美國(guó)陸軍使用一種名為“聲音浮標(biāo)”的裝置，可以懸掛在樹(shù)上，探測(cè)范圍為300~400米，接近人類聽(tīng)覺(jué)范圍。聲音傳感器在醫(yī)療中的應(yīng)用：光纖麥克風(fēng)對(duì)磁場(chǎng)具有天然的抗擾性，可以應(yīng)用于MRI通信，是MRI掃描過(guò)程中唯一可以在患者和醫(yī)生之間進(jìn)行通信的麥克風(fēng)。
聲音傳感器在生活中的應(yīng)用
聲學(xué)入侵探測(cè)器：除了門的入口控制之外，它們還可以用于監(jiān)視入侵者所在的區(qū)域。其突出優(yōu)點(diǎn)是可以用來(lái)識(shí)別報(bào)警原因。此外，聲音傳感器還涉及汽車防盜和空中探測(cè)，聲音傳感器也為聲納系統(tǒng)的改進(jìn)做出了貢獻(xiàn)。各種聲控開(kāi)關(guān)也大放異彩。日本開(kāi)發(fā)出一種聲控電視，可以存儲(chǔ)兩個(gè)人的聲控命令，包括開(kāi)機(jī)工作、切換頻道、改變顏色、關(guān)機(jī)等，都可以用聲音命令來(lái)控制。
