动圈式麦克风

定义与结构

动圈式麦克风是一种基于电磁感应原理的磁电感应式传感器，属于恒磁通式磁电感应传感器中的动圈式结构。其基本组成包括：振膜（膜片）、与振膜相连的线圈、提供恒定直流磁场的永磁体，以及支撑振膜与线圈的弹性支撑件和输出端。永磁体与壳体固定，线圈与振膜构成运动部件。

工作原理

声波作用于振膜，使振膜带动线圈在永磁体产生的恒定磁场中运动。由于磁路工作气隙固定不变，气隙中磁通恒定，线圈相对磁场做切割磁力线运动，线圈内产生感应电动势。对 N 匝线圈，感应电动势与穿过线圈的磁通变化率成正比：

式中 $E$ 为感应电动势（V），$N$ 为线圈匝数，$\varphi$ 为穿过线圈的磁通（Wb），$t$ 为时间（s）。当线圈相对磁场的运动线速度为 $v$ 时，可写为：

式中 $B$ 为线圈所在磁隙中的磁感应强度（T），$L$ 为处于有效磁隙中、且其方向与运动方向满足动生感应几何关系的有效导线总长度（m），$v$ 为线圈相对磁场的运动线速度（m/s）。若有效导线方向与磁场方向夹角为 $\theta$，则 $E=NBLv\sin \theta$。当结构参数 $B$、$L$、$N$ 确定后，感应电动势与线圈相对磁场的运动速度成正比，因此动圈式麦克风本质上是一种速度型传感器，输出信号反映振膜的振动速度。

振膜质量对频率响应的影响

动圈式麦克风的振膜上需要缠绕线圈，线圈作为附加质量使振膜整体质量较大。在刚度等条件不变的前提下，由机械振动系统可知，质量增大使固有频率降低。当被测声波频率接近或超过系统固有频率时，振膜难以跟随声波快速振动，输出灵敏度下降。因此在上述刚度不变且未计入阻尼、声学负载与补偿结构的教材示例条件下，动圈式麦克风固有频率较低，对高频（高音）声波的响应较弱，灵敏度相对较低；实际整机声频响应还受阻尼、声学负载和补偿结构影响，不能将所有动圈式麦克风普遍判为高频弱、灵敏度低。

与电容式麦克风的对比

电容式麦克风属于变极距式电容传感器：声波驱动轻薄振膜振动，改变振膜与固定基板（极板）之间的距离，从而改变电容，配合电池和电阻将电容变化转换为电信号输出。由于电容式麦克风振膜轻薄、无需缠绕线圈，其质量小、固有频率高，因而声音还原度高、响应迅速、灵敏度高、体积小重量轻，高音响应优于动圈式麦克风。两者的根本差异在于：动圈式依靠线圈切割磁力线产生感应电动势，振膜必须承载线圈质量；电容式依靠极距变化改变电容，振膜可做得极轻。

适用范围

动圈式麦克风结构简单、坚固耐用，适用于一般语音和音乐拾取；在上述刚度不变且未计入阻尼、声学负载与补偿结构的教材示例条件下，其固有频率较低、高频响应较弱，在对高音还原要求较高的场合不如电容式麦克风。