新人课堂：教你读懂麦克风的技术指标（三）DPA大学堂

教你读懂麦克风的技术指标 

这篇文章中，将继续介绍麦克风的灵敏度（感应度）、等效噪声、失真。麦克风的灵敏度是越高越好吗？等效噪声低于多少比较好？失真是哪些原因造成的？如果你也好奇这些问题，这篇文章能给你答案。

这是系列文章，在新人课堂：教你读懂麦克风的技术指标（一）中介绍了麦克风的分贝标度和指向性，并教大家通过极性图区分不同拾音类型的麦克风；

在新人课堂：教你读懂麦克风的技术指标（二）中，主要说明了麦克风的工作原理、换能类型和频率响应，并给大家科普了麦克风Capsule（拾音体）与振膜的区别。

在新人课堂：教你读懂麦克风的技术指标（四）将介绍最大声压级、阻抗、平衡输出、CMRR、电缆驱动能力等更多指标，并简单总结。

灵敏度表示麦克风将声压转换为电压的能力，即麦克风在特定声压下的输出电压，是最重要的参数之一。

自由场是声音只有一个方向的无扰声场，只有直达声没有反射声，如消声室。这与扩散场形成对比，在扩散场中，声音在各个方向上传播，如混响室。

自由场灵敏度表示将麦克风置于声压为1帕（与声压级（SPL）为94 dB相同）的自由声场中时产生的电压，在轴上测量自由场灵敏度。

灵敏度往往描述为：

xx mV per Pascal @ 1 kHz or yy dBV/Pascal @ 1 kHz，这只是说同一项指标的两种方式。用户有自己的偏好。

一般情况下，灵敏度越高，拾取的声音细节就越丰富，反之，灵敏度越低，对声波的灵敏度也就要更弱一些。麦克风的灵敏度并非越高越好，这取决于不同的使用场景。

高灵敏度的麦克风提供高电压输出，因此不需要像低灵敏度的麦克风那样需要太多增益。在声压级低的应用中，需要高灵敏度的麦克风来保持低的噪音增益。在声压级高的应用中，低灵敏度麦克风是合适的。

上述灵敏度为标称灵敏度，这意味着实际存在与该值的偏差，因此需要对这个偏差做以说明。DPA通常指定±2 dB或±3 dB，这取决于麦克风的具体类型。

示例：2011双振膜心形话筒，自由场灵敏度，标称，±2 dB：10 mV/Pa; -40 dB re. 1 V/Pa。因此，当显露于94 dB声压级时，该麦克风灵敏度在7.9 mV到12.6 mV之间。

示例：这些线显示麦克风在不同声压级输入下的输出函数。下面的红色线显示灵敏度为1 mV/Pa的麦克风的输出，而上面的蓝色线显示灵敏度为40 mV/Pa的麦克风的输出。将麦克风置于124 dB的声压级下，输出分别约为31 mV 和1.3 V！

等效噪声是将麦克风的自噪声表示为A计权的RMS电平或ITU计权的峰值电平。等效噪声（也称为麦克风的自噪声）表示在什么样的声压级下，麦克风将产生与其自噪声相同的输出量。

由于空气中分子的布朗运动，所有麦克风都会产生噪音，从而影响振膜并产生电信号。此外，麦克风的电路也会使它们或多或少都有噪音。在低声压级工作时，尤其需要低等效噪声的麦克风，这样声音才不会“淹没”在麦克风本身的噪声中。同时，自噪声还决定了麦克风动态范围的下限。

#以下是具体说明此指标的两种常用方式：

1.A计权RMS的测量值接近人耳的感应度，滤除了低频噪声。一个好的结果（非常低的噪音）在这个指标里通常低于15 dB(A)。

2.ITU-R BS.468-4标准则使用了不同的计权和准峰值检测，在这个指标里，较好的结果是在25-30 dB以下。（这种测量方式有助于比较电容麦克风的噪声，因为它表明麦克风是否存在“爆米花噪声”或其他爆裂噪声形式）

麦克风振膜的大小与其保持安静的能力之间也存在联系（即显示低的自噪声）。通常，较大的振膜会带来较低的自噪声。这就是为什么4060微型全向话筒与类似尺寸话筒相比，自噪声非常低，但它仍然测量到23 dB(A) re 20 µPa的等效噪声。

以下是一个大振膜麦克风的示例：

4041-SP全向固态话筒
等效噪声级A计权：Max. 7 dB(A) re. 20 µPa
等效噪声级CCIR 468-1：Max. 19 dB

规定总谐波失真小于1%的最大声压级（RMS和峰值）。

麦克风的一个重要组成部分是振膜。如果换能器为电容式，则振膜位于背板前面，两者之间20-50 µm。在高声压级的情况下放置麦克风时，很明显振膜的偏移是有限制的，至少按背板方向时是这样。与之类似，隔膜材料本身也有一个限制，即它在两个方向上的“可伸缩性”。这些限制导致振幅的非线性，也称为失真。

除了振膜和背板外，电容式麦克风还需要一个电子级间接口，将换能器的高阻抗转换为相对较低的阻抗，以便为较长的电缆线路供电。有时，电子器件的设计可能是失真的来源（关于改善这一点，DPA的“CORE技术”就是一个成功的尝试，进一步改善话筒失真临界点，同时大幅扩展了动态范围）。

尽管制造商一直在努力改进麦克风，但麦克风系统始终存在最终可能导致失真的限制。

失真的一种形式是削波。当波形从纯正弦变为某种程度的平顶曲线（时域）时，谐波会出现在频谱（频域）中。这些非预期频率分量的数量，即谐波失真，用输入信号的百分比表示。

DPA将声压级规定为THD
DPA测量同一个频率的THD，所选频率取决于麦克风类型（全向型或指向型）。

为什么THD只在同一个频率下测量呢？因为实际情况。很难有一个声压级为160 dB（例如）且失真为零的声源，尤其是当该声源覆盖整个频率范围时。

在DPA，全向麦克风是通过应用B&K 4221高压麦克风校准器来测量的。指向麦克风是用DPA设计的独特的声学管来测量的。

在比较不同品牌的麦克风时，请确保测量的总谐波失真度包括整个麦克风（振膜+前置放大器），因为许多制造商只指定在前置放大器上测量的总谐波失真度。通常，前置放大器的失真比拾音体小得多；因此，会显示比实际可用更广泛的动态范围。

在低电平时，失真应始终低于1%。增加声压级会增加失真。因此，规定的是THD不超过1%的最大SPL（RMS和峰值）。

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