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1、电子元器件的检测与应用,主讲：刘作鹏,目 录,第1章 万用表的使用第2章 电阻器的检测与应用第3章 电位器的检测与应用第4章 电容器的检测与应用第5章 电感器的检测与应用第6章 变压器的检测与应用第7章 半导体二极管的检测与应用第8章 半导体三极管的检测与应用第9章 晶闸管的检测与应用第10章 发光二极管的检测与应用第11章 数码管的检测与应用第12章 模数类集成电路的检测与应用第13章 集成稳压电路的检测与应用第14章 传感器的检测与应用第15章 继电器和光电耦合器的检测与应用第16章 电声器的检测与应用第17章 开关类、接插件和保险器的检测与应用,第16章 电声器的检测与应用,16.1 扬
2、声器基本概念：扬声器是一种把电信号转换成声音信号的电声器件。确切地说，扬声器的工作实际上是把一定范围内的音频电功率信号通过换能方式转变为失真小并具有足够声压级的可听声音。扬声器的种类很多，分类方式也五花八门，一般可根据其工作原理、振膜形状以及放声频率范围来分类。,扬声器的分类,按工作原理分类:按工作原理的不同，扬声器主要分为电动式扬声器、电磁式扬声器、静电式扬声器和压电式扬声器等。1、电动式扬声器：这种扬声器采用通电导体作音圈，当音圈中输入一个音频电流信号时，音圈相当于一个载流导体。如果将它放在固定磁场里，根据载流导体在磁场中会受到力的作用而运动的原理，音圈会受到一个大小与音频电流成正比、方向
3、随音频电流变化而变化的力。这样，音圈就会在磁场作用下产生振动，并带动振膜振动，振膜前后的空气也随之振动，这样就将电信号转换成声波向四周辐射。这种扬声器应用最广泛。（见图）,2、电磁式扬声器：也叫舌簧式扬声器，声源信号电流通过音圈后会把用软铁材料制成的舌簧磁化，磁化了的可振动舌簧与磁体相互吸引或排拆，产生驱动力，使振膜振动而发音。3、静电式扬声器：这种扬声器利用的是电容原理，即将导电振膜与固定电极按相反极性配置，形成一个电容。将声源电信号加于此电容的两极，极间因电场强度变化产生吸引力，从而驱动振膜振动发声。4、压电式扬声器：利用压电材料受到电场作用发生形变的大原理，将压电动元件置于音频电流信号形
4、成的电场中，使其发生位移，从而产生逆电压效应，最后驱动振膜发声。,按振膜形状分类：扬声器主要有锥形、平板形、球顶形、带状形、薄片形等。1、锥形振膜扬声器：锥形振膜扬声器中应用最广的就是锥形纸盆扬声器，它的振膜成圆锥状，是电动式扬声器中最普通、应用最广的扬声器，尤其是作为低音扬声器应用得最多。2、平板扬声器：也是一种电动式扬声器，它的振膜是平面的，以整体振动直接向外辐射声波。它的平面振膜是一块圆形峰巢板，板中间是用铝箔制成的峰巢芯，两面蒙上玻璃纤维。它的频率特性较为平坦，频带宽而且失真小，但额定功率较小。,3、球顶形扬声器：球顶形扬声器是电动式扬声器的一种，其工作原理与纸盆扬声器相同。球顶形扬声
5、器的显著特点是瞬态响应好、失真小、指向性好，但效率低些，常作为扬声器系统的中、高音单元使用。,4、号筒扬声器：号筒扬声器的工作原理与电动式纸盆扬声器相同。号筒扬声器的振膜多是球顶形的，也可以是其他形状。这种扬声器和其他扬声器的区别主要在于它的声辐射方式，纸盆扬声器和球顶扬声器等是由振膜直接鼓动周围的空气将声音辐射出去的，是直接辐射，而号筒扬声器是把振膜产生的声音通过号筒辐射到空间的，是间接辐射。号筒扬声器最大的优点是效率高、谐波失真较小，而且方向性强，但其频带较窄，低频响应差。所以多作为扬声器系统中的中、高音单元使用。,按放声频率分：可分为低音扬声器、中音扬声器、高音扬声器、全频带扬声器等。1
6、、低音扬声器：主要播放低频信号的扬声器称为低音扬声器，其低音性能很好。低音扬声器为使低频放音下限尽量向下延伸，因而扬声器的口径做得都比较大，一般有200mm、300-380mm等不同口径规格的低音扬声器，能随大的输入功率。为了提高纸盆振动幅度的容限值，常采用软而宽的支撑边，如像皮边、布边、绝缘边等。一般情况下，低音扬声器的口径越大，重放时的低频音质越好，所承受的输入功率越大。2、中音扬声器：主要播放中频信号的扬声器称为中音扬声器。中音扬声器可以实现低音扬声器和高音扬声器重放音乐时的频率衔接。由于中频占整个音域的主导范围，且人耳对中频的感觉较其他频段灵敏，因而中音扬声器的音质要求较高。有纸盆形、
7、球顶形和号筒形等类型。作为中音扬声器，主要性能要求是声压频率特性曲线平担、失真小、指向性好等。,3、高音扬声器：主要播放高频信号的扬声器称为高音扬声器。高音扬声器为使高频放音的上限频率通达到人耳听觉上限频率20kHz，因而口径较小，振动膜较韧。和低、中音扬声器相比，高音扬声器的性能要求除和中音单元相同外，还要求其重放频段上限要高、输入容量要大。常用的高音扬声器有纸盆形、平板形、球顶形、带状电容形等多种形式。4、全频带扬声器：全频带扬声器是指能够同时覆盖低音、中音和高音各频段的扬声器，可以播放整个音频范围内的电信号。其理论频率范围要求是从几十Hz至20kHz，但在实际上由于采用一只扬声器是很困难
8、的，因而大多数都做成双纸盆扬声器或同轴扬声器。双纸盆扬声器是在扬声器的大口径中央加上一个小口径的纸盆，用来重放高频声音信号，从而有利于频率特性响应上限值的提升。同轴式扬声器是采用两个不同口径的低音扬声器与高音扬声器安装在同一个中轴线上。,16.1.2 扬声器的性能指标,扬声器的性能优劣主要通过下列指标来衡量：1、额定功率（W）扬声器的额定功率是指扬声器能长时间工作的输出功率，又称为不失真功率，它一般都标在扬声器后端的铭牌上。当扬声器工作于额定功率时，音圈不会产生过热或机械动过载等现象，发出的声音没有显示失真。额定功率是一种平均功率，而实际上扬声器工作在变功率状态，它随输入音频信号强弱而变化，在
9、弱音乐及声音信号中，峰值脉冲信号会超过额定功率很多倍，由于持续时间较短而不会损坏扬声器，但有可能出现失真。因此，为保证在峰值脉冲出现时仍能获得很好的音质，扬声器需留足够的功率余量。一般扬声器能随的最大功率是额定功率的2-4倍。,16.1.2 扬声器的性能指标,2、频率特性（Hz）频率特性是衡量扬声器放音频带宽度的指标。高保真放音系统要求扬声器系统应能重放20Hz-2000Hz的人耳可听音域。由于用单只扬声器不易实现该音域，故目前高保真音箱系统采用高、中、低三种扬声器来实现全频带重放覆盖。此外，高保真扬声器的频率特性应尽量趋于平坦，否则会引入重放的频率失真。高保真放音系统要求扬声器在放音频率范围
10、内频率特性不平坦度小于10dB。3、额定阻抗（）扬声器的额定阻抗是指扬声器在额定状态下，施加在扬声器输入端的电压与流过扬声器的电流的比值。现在，扬声器的额定阻抗一般有2、4、8、16、32欧等几种。扬声器额定阻抗是在输入400Hz信号电压情况下测得的，而扬声器音圈的直流电阻R直0.9R额。,16.1.3 型号命名方法,型号命名的组成项目和排列次序扬声器：主称-分类-幅射形式-形状-功率-序号传声器：主称-分类-等级-序号送、受话器：主称-分类-序号-阻抗话筒、耳机：主称-序号-阻抗组合件：主称-序号-组合形式主称中名称与代表符号对应关系：扬声器-Y、扬声器组-YZ、传声器-C、传声器组-CZ、
11、送话器-O、受话器-S、话筒-H、耳机-E、耳机花筒组-EH。分类中名称与代表符号对应关系：电磁式-C、电动、动圈式-D、压电式-Y、静电、电容式-R、碳粒式-T、铝带式-A、接触式-J、压差式-C、压强式-不表示。辐射形式、形状、用途中名称与代表符号对应关系：号筒式-H、椭圆式-T、圆形-不表示、耳塞式-S、飞机用通话帽-F、坦克用通话帽-T、舰艇用通话帽-J、一般工作用通话帽-G。,16.1.4 扬声器的性能检测（难点）,用万用表的两支表笔（不分正、负）断续触碰扬声器两引出端，扬声器中应发出“喀、喀”声，如图11-11所示，无声说明断路，应查看是否断线。若有破声则说明纸盆脱胶或漏气，应粘贴
12、或重换纸盆。测量扬声器音圈直流电阻如图11-12所示。万用表所指示的是音圈直流电阻，应为扬声器标称阻抗的08倍左右。如数值过小说明音圈短路，如不通(R为无穷大）则说明音圈已断路。需要提醒的是，由于喇叭阻抗很低，因此万用表应置于RX l欧姆挡，且不要忘记将欧姆挡调零。,关于扬声器的相位鉴别：观察现象：如图1113所示。将万用电表的量程开关拨在RX1挡上，用两只表笔分别接触扬声器的接线端，仔细观察纸盆的运动方向。,扬声器的相位：由观察可知，当有一直流电流接入扬声器时，纸盆向前运动；若改变直流电流的方向，纸盆则向后吸入，两者的声感不一。如果我们令某一接入端为正极，那么另一端则为负极，由于这种规定是任
13、意的，即扬声器的正、负极是相对的、假定的。因此当使用单只扬声器时，正、负极性就没有实用意义，可任意连接。但在高保真的音响设备中，由于采用了多只扬声器放音，扬声器的正、负极性一定要一致。若几只喇叭在同极性电源的刺激下，运动方向不一致，会造成声波在空间相互抵消，就会大大降低放音效果。相位鉴别：如图ll4所示。用表笔分别碰触假设用的1、3、5端子，纸盆运动方向如图所示，由此可认为l、3、6为同相位端。,16.2 压电蜂鸣器（重点）16.2.1 压电蜂鸣器的结构 压电蜂鸣器是由压电陶瓷片和金属片粘贴成振动片，再与助声腔组合成的一种发声器件。压电蜂鸣器的外形与结构如图1115所示。在金属基板上镀有一压电
14、陶瓷层，压电陶瓷层上有一镀银层，压电陶瓷片主要成分是氧化铅、氧化错、氧化钛和少量的稀有金属。,压电陶瓷片的特性 压电陶瓷片主要的特性是具有压电效应，利用其特性，可以制成压电陶瓷喇叭及各种蜂鸣器。由于压电陶瓷喇叭的频率特性较差，目前应用较少；而蜂鸣器则被广泛应用于门铃、报警及小型智能化电子装置中作发声器件。实际使用中的压电陶瓷片一般采用双膜片结构，由压电陶瓷片与金属振动片复合而成。金属振动片的直径一般为 1540m，工作频率是300HZkHZ。压电陶瓷片对外呈高阻、电容性质，电容为 5 00020 000pF。压电陶瓷蜂鸣片可以接在语言集成电路块上发出声音，因它们的灵敏度较低，所以声音不如扬声器
15、大。由于压电陶瓷片体积很小，所以适用于体积要求小的音频电路中，音乐贺卡就使用压电陶瓷片作为发声器。,16.2.3 压电陶瓷片的检测 用RX 10k挡测两极电阻，正常值应为无穷大，然后轻轻敲击陶瓷片，指针应略微摆动。最简单的方法是用低频信号发生器输入低频信号，观察其能否正常发声。,16.3 耳机（重点）耳机又称耳塞、耳塞机，主要应用于袖珍式、便携式的收听装置中，代替扬声器作发声使用，一般额定功率都在0.25W以下，其工作原理与动圈喇叭相似。耳机的外形（如图11一 18所示）,耳机的结构（如图1119所示）技术参数 耳机的技术参数与喇叭基本一致，使用时应根据需要选取的额定功率、标称阻值和频响范围而
16、定。需特别指出的是，耳机的阻抗有低阻（8欧、10欧、16欧和 32欧等），高阻（600欧、800欧和15K欧）等几十种。不是随机配套的耳机，不能随便使用，应该在说明手册的帮助下了解参数后再用。耳机的检测 利用万用表检测耳机好坏的方法与检测喇叭的方法相似。由于耳机的体积小、结构紧凑，特别是音圈用线细，连接线非常轻软，所以经常发生连接线折断、音圈与音膜脱离及音圈引出线断开等故障。出现以上情况只要把断线焊上即可。由于耳机太小，所以需要细致和耐心。,16.4 传声器,16.4.1 传声器的分类,16.4.2 动圈式话筒,1.外形与结构,2.工作原理 动圈式话筒由永久磁铁、音膜、音圈及输出变压器等部分组
17、成，音圈位于永久磁铁的磁隙中，并与音膜粘接在一起。当人讲话时，声波激发音膜振动，带动音圈作切割磁力线运动而产生音频感应电压，从而实现声电转换。,3.主要参数 话筒的价格高低往往与质量相关，话筒的质量取决于技术参数、外形、材质与工艺。下面简略介绍其技术参数。(1)灵敏度。灵敏度是指话筒将声音转换为电压信号的能力，用每帕声压产生多少毫伏电压来表示，其单位为 mV/Pa。灵敏度还常用分贝（dB）表示，如 odB=1000mV/pa。一般来说，购买话筒时应比较不同价位的灵敏度的差别，选用灵敏度较高的话筒效果较好。,(2)输出阻抗。话筒也有高阻话筒和低阻话筒之分，目前市面的高阻话筒的输出阻抗为20k欧，
18、低阻话筒的输出阻值不高于600欧。（3）频率响应。频率响应是指话筒灵敏度与声音频率之间的关系。一般而言，频率响应宽的话筒其音质也好。普通话筒的频率范围多在 100HZ10kHZ，质量优良的话筒则可达20Hz20KHz。,（4）指向性。话筒的指向性是指其灵敏度与声波入射方向有关的特性。根据需要话筒可以设计成各种指向性。下面简单介绍全向指向性话筒、单向指向性话筒、双向指向性话筒和近讲话筒，如图126所示。全向指向性话筒：如图126a）所示，全向指向性话筒对来自四面八方的声音都有基本相同的灵敏度。单向指向性话筒：如图126b）所示，单向指向性话筒其正面的灵敏度明显高于背面和侧面。双向指向性话筒：如图
19、 126C）所示，双向指向性话筒其正面和背面具有基本相同的灵敏度，而两侧的灵敏度较低。近讲话筒：如图126D）所示，近讲话筒近讲时灵敏度高，但对远方的环境噪声不敏感。,3动圈式话筒检测（如图12-7所示）(1)两表笔（不分正、负）断续触碰话筒的两引出端，话筒中应发出清脆的“喀、喀”声。如果无声，说明该话筒有故障。（2）在判断有故障的前提下，拆开话筒，用万用表进一步检测。测l、2端，判断输出变压器次级线圈是否断线；拆开3、4端，分别检测输出变压器初级线圈和音圈是否断线。,16.5 驻极体话筒（重点）,驻极体话筒具有体积小、结构简单、电声性能好和价格低的特点，被广泛用于盒式录音机、无线话筒及声控等
20、电路中。外形、内部电路、结构及电路符号（如图128所示）,驻极体的工作原理 驻极体话筒属于电容式话筒的一种，声电转换的关键元件是驻极体振动膜。什么是驻极体呢？简略地讲就是某电介质在外电场作用下会产生表面电荷，即使除去了外电场，表面电荷仍然留驻在电介质上，这类电介质就被称为驻极体。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜，然后再经过高压电场驻极，两面分别驻有异性电荷。膜片的蒸金面向外，与金属外壳相连通，膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当声波输入时，驻极体膜片随声波的强弱而振动，从而使电容极板间的距离发生变化，使C（电容）发生了
21、变化，因为驻极体两侧的异性电荷为固有常量，因此电容两端的电压UC=qC发生了变化，从而实现了声电转换。另外，话筒内包含一个结型场效应管放大器，其目的有两个：一是便于与音频放大器匹配：二是为提高话筒灵敏度。,驻极体话筒的检测 1）驻极体话筒的漏极D和源极S的识别。由图1213基本结构可知，A为接地点，且它的面积比D、S大，一般均与外壳相连，容易辨认。在场效应管的栅极与源极之间接有一只二极管，因而可利用二极管的正反向电阻特性来判别驻极体话筒的漏极D和源极S。,（2）驻极体话筒的性能检测。针对二端式驻极体话筒：万用表负表笔接话筒的D端，正表笔接话筒的接地端，如图1214所示，这时用嘴向话筒吹气，万用
22、表表针应有指示。同类型话筒比较，指示范围越大，说明该话筒灵敏度越高，如果无指示，则说明该话筒有问题。针对三端式驻极体话筒：万用表负表笔接话筒的D端，正表笔同时接话筒的S端和接地端，如图1215所示，然后按相同方法吹气检测。,16.6 无线话筒（难点）,无线话筒实际上是普通话筒和无线发射装置的组合体。工作频率可在88108MHz的调频波段内选择，用普通调频收音机即可接收。无线话筒由受音头、调制发谢电路、天线和电池等组成。其结构如教材图12-16所示。受音头把声音转换为电信号，通过调制再发射出去，由相应的接收机接收、放大和解调后送入扩音设备。为了获得较宽的通频带和较好的传输质量，现在无线话筒的发射
23、距离一般都在100米以内。,4.5 扬声器与传声器,扬声器和传声器都属于电声器件，是收音机、录音机、音响设备中的重要元件，同时也是音频通信产品（如电话机、手机）的关键部件，它的质量优劣直接影响音质和音响效果。另外，在这些音频产品中，产品的外壳也会对音质产生影响，设计时应予考虑。1.扬声器扬声器（又称喇叭）及耳机是将电信号转换成音频信号的电声器件，如图1-69所示。其主要参数有：标称功率、额定阻抗、灵敏度、频率特性以及效率等，常见的有如下几种。,（1）电动式扬声器 电动式扬声器由纸盆、音圈、音圈支架、磁铁、盆架等组成。当音频电流通过音圈时，音圈产生随音频电流变化而变化的磁场，变化的磁场与永久磁铁
24、的磁场发生相吸或相斥作用，导致音圈产生机械振动，并且带动纸盆振动，从而发出声音。电动式扬声器按磁路的结构不同又分为内磁式扬声器和外磁式扬声器。内磁式的磁路系统多采用合金磁体，体积小、重量轻，外界杂散磁场影响小；外磁式的磁路多采用铁氧体磁体，它的体积较大，但价格便宜，适用于对杂散磁场要求不严的场合。（2）励磁式扬声器 励磁式也叫舌簧式扬声器。它是在舌簧外套一个线圈，放在磁场中间，舌簧一端经过传动杆连接到圆锥形纸盆尖端，磁场由永久磁铁通过软铁极化构成。,（3）压电式扬声器 压电式扬声器是利用压电陶瓷材料，在施加压力时能产生电压；反之施加电压时，又会产生机械形变的原理制成的。其工作原理是当音频电压加
25、在压电陶瓷片上时，压电片产生机械形变，形变的规律与音频电压相对应。压电片的机械形变带动振膜做对应振动，使声音通过空气传出。（4）气动式扬声器气动式扬声器也称气流式扬声器，它是由气室、信号源、调制器、调制阀及号筒构成的。其工作原理是，由空气压缩机的气室喷出的气流经外加音频信号的调制，送到调制器，调制器在磁场中振动时，该气流经过调制槽缝面积的变化，将断续气流压入号筒，经混合后气流的面积调制转换为速度，形成脉冲声源由号筒辐射出去。气流式扬声器常用的有感应式和电动式两种。特点是输出声功率大，最大可达10KW，适用于远距离扩声。,（5）号筒式扬声器号筒式扬声器是由发音头和号筒两大部分组成的。发音头部分包
26、括环形磁铁、音圈、振动膜、磁隙框板、圆形软铁板、软铁心柱等部件。号筒式扬声器按截面变化可分为圆柱号筒式、指数号筒式、反射式号筒式、抛物号筒式扬声器等；按换能方式分，有电动号筒式、压电号筒式、静电号筒式扬声器等。常见的号筒式扬声器外形如图所示。（6）球顶式扬声器 球顶式扬声器大致可以看成号筒式扬声器去掉号筒剩下的部分，即把球顶振膜粘接在音圈上，音圈运动带动振膜直接发出声音。因为振膜和音圈直径都很小，所以可制成很轻巧的器件。,2.传声器传声器也叫麦克风，俗称话筒，是一种将声音信号转换为电信号的声电器件。主要参数为：灵敏度、频率响应、输出阻抗、指向性等，常见的种类有：（1）动圈式话筒动圈式话筒也称为电动式话筒。它是由音膜、音圈、永久磁铁和输出变压器构成，如图1-70所示。当人对着话筒讲话时，音膜受声波的作用而振动，音圈在音膜的带动下便做切割磁力线的运动，根据电工学的原理，音圈两端便感应出音频电压。动圈式话筒的特点是坚固耐用，具有单指向性，价格低廉。,（2）电容式话筒（3）驻极体电容式话筒（4）压电式话筒（5）铝带式话筒（6）炭精式话筒（7）半导体式话筒,练习,扬声器的检测技能训练，与实物认知与鉴别。,EndThank you!,
