電子論文駐極體話筒極頭設(shè)計(jì)與制造淺析

　　一.前言：

　　駐極體話筒產(chǎn)品的對(duì)檔率反映的是麥克風(fēng)在某一靈敏度下的產(chǎn)品集中度，對(duì)于客戶來(lái)說(shuō)，他需要的是某一些dB范圍內(nèi)的產(chǎn)品，在某種意義上講它就是產(chǎn)品的合格率。因此對(duì)檔率這個(gè)指標(biāo)的高低，與企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益密切相關(guān)，而努力提高對(duì)檔率則是咪頭生產(chǎn)企業(yè)的奮斗目標(biāo)。

　　影響靈敏度(dB)對(duì)檔(一致性)的因素很多，綜合來(lái)看有以下五個(gè)方面：

　　1.1.振膜或背極極化電壓的穩(wěn)定性、一致性。

　　1.2.極頭部分，振膜與背極之間的穩(wěn)定性及間距

　　的 一致性(軸向誤差)，極片之間的

　　同軸 度、一致性(徑向誤差)。

　　1.3.振膜張力、厚度的一致性。

　　1.4.背極板的平整度，粗糙度的一致性。

　　1.5.FET管夸導(dǎo)的一致性。

　　2　制造工藝方面對(duì)靈敏度一致性(對(duì)檔率)的影響的分析。

　　2.1 極化工藝

　　振膜或背極的極化電壓均勻性以及老化后的極化電位的穩(wěn)定性，一致性對(duì)產(chǎn)品的對(duì)檔率提高很重要，極化儀應(yīng)能提供穩(wěn)定而均勻的高壓電場(chǎng)和恒定的極化電流。

　　用TSD(Thermaily Stimulated Discharge)電流譜線的測(cè)量和利用熱脈沖技術(shù)的確定等實(shí)驗(yàn)手段，對(duì)駐極體材料進(jìn)行恒流電暈充電研究表明;

　　• 1.在整個(gè)充電周期內(nèi)，恒流電暈充電 注入樣品的電流是一常數(shù)，即電流恒定不變。而恒壓電暈充電的電流，在充電開始的瞬間，

　　• 2. 恒壓電暈充電在開始的瞬間，注入電流的大部分僅沉積于表面阱內(nèi)，隨后因電流呈指數(shù)規(guī)律下降，使材料體內(nèi)的深阱不能再注入電流。

　　• 3.恒流電暈充電因電流不變，表面阱充滿后，因電流密度比恒壓充電大。可使電荷層向駐極體內(nèi)遷移使更多的電荷注入駐極體內(nèi)。 特別是在高溫條件下注極后，大大地增加了深阱捕獲電荷的比例，它對(duì)減少捕獲電荷的脫阱率和延長(zhǎng)駐極體電荷的存佇壽命，都是非常有利的。

　　• 　組裝工藝方式因產(chǎn)品不同而不同，其中最典型的背極式，咪頭的背極與腔體的裝配工藝，在按壓背極入腔體時(shí)，背極的FEP膜在墊板上滑動(dòng)，如果墊板是比較粗糙的紙質(zhì)時(shí)，由磨擦產(chǎn)生的靜電將使背極額外產(chǎn)生十幾至幾十伏的浮面電壓，而影響咪頭的對(duì)檔率，因此選取擇合適的裝配用墊板也是很重要的。

　　• 現(xiàn)有的滾邊機(jī)由凸輪機(jī)構(gòu)組成，滾邊的壓頭和壓緊凸輪成杠桿加力關(guān)系。凸輪的升程是固定的，而滾邊側(cè)的咪頭高度存在一定的軸向公差，這樣就造成滾邊時(shí)有的咪頭受力大有的咪頭受力小;且生產(chǎn)時(shí)往往用多臺(tái)滾邊機(jī)同時(shí)工作，而各操作者在調(diào)整也未能做到壓力一致，這也造成咪頭滾邊時(shí)，松緊不一，這也間接影響極頭—振膜與背極的間距，從而影響對(duì)檔率。

　　• 2.4.1 對(duì)于Ф9系列一般背極與FET管的G極用點(diǎn)焊連接。點(diǎn)焊參數(shù)的調(diào)整，電流大小，保壓時(shí)間也很重要，如參數(shù)調(diào)整的不好，使背極受熱變形，從而影響極間距，使對(duì)檔率離散。

　　• 2.4.2 對(duì)于Ф6系列以下的咪頭，由于焊錫時(shí)，有時(shí)為追求高效率而不適當(dāng)?shù)奶岣吆附訙囟?，且各人焊的時(shí)間有長(zhǎng)有短，這個(gè)熱時(shí)傳到駐極材料，而影響極化電位的高低，使對(duì)檔率離散。

　　3.極頭設(shè)計(jì)方面的分析

　　• 振膜與其背極之間的極間距離是影響對(duì)檔率的重要因素，它涉及到傳器的所有機(jī)械另件。

　　• 以軸向誤差來(lái)講主要是聚脂墊片的公差，背極的平整度、粗糙度、毛刺高度、腔體的平行度。

　　• 其次是徑向誤差(同軸度)，很明顯當(dāng)兩個(gè)極片同軸時(shí)他們的電容量達(dá)到最大。

　　間隙范圍通常較大從而造成極片的同軸度誤差較大，這就造成這樣的結(jié)果;當(dāng)來(lái)料的誤差在下限時(shí)，間隙較小，極片的同軸度誤差較小，電容量一致性較好，從而產(chǎn)品對(duì)檔率較高，當(dāng)來(lái)料的誤差在上限時(shí)，間隙較大，極片同軸度差，電容量一致性差，從而使對(duì)檔率降低。造成產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，這些來(lái)料對(duì)質(zhì)檢部門檢驗(yàn)是合格的，但在生產(chǎn)上會(huì)造成對(duì)檔率時(shí)高、時(shí)低，查找原因也困難。因此提高極頭的設(shè)計(jì)，制造精度，就可以提高產(chǎn)品的對(duì)檔率。

　　除了提高極頭的設(shè)計(jì)，制造精度以外,我們還可以采用當(dāng)?shù)墓に囀侄蝸?lái)提高零件制造誤差的一致性。

　　4.為什么小直徑咪頭對(duì)檔率較低?

　　• 我們?cè)谏a(chǎn)統(tǒng)計(jì)中看到，一般來(lái)說(shuō)較大直徑的傳聲器簡(jiǎn)稱咪頭如Ф9 mm系列比Ф6 mm、Ф4 mm等系列的咪頭的對(duì)檔率要高，靈敏度也容易做高，這一點(diǎn)從理論上說(shuō)也是合理的，大直徑的咪頭和小直咪頭在相等的極間距、極化電壓、振膜厚度等和相同聲壓的作用下，大直徑咪頭的振膜上所獲得的振幅要大于小直徑咪頭所獲得的振幅，大直徑咪頭極間電容C1要大于小直徑咪頭極間電容C2，由于振幅大，電容的變化量△C1>△C2，充放電作用強(qiáng)。因此相同條件下大直徑咪頭可以獲得較高的靈敏度。這一點(diǎn)從我們以往的對(duì)比實(shí)驗(yàn)中也可以得到證明，見表二;

　　• 小直徑咪頭由于受到直徑的限制，要想提高靈敏度主要依靠①、減少極間距離來(lái)增大電容量;②、提高極化電壓來(lái)達(dá)到目的，而這兩條措施在提高了小直徑咪頭的靈敏感度的同時(shí)，也加大了對(duì)檔的離散性。為什么這樣說(shuō)?首先我們來(lái)看極化電壓對(duì)極間距離的影響：假如設(shè)極間距離是個(gè)零公差的理想距離，那么極化電壓只與靈敏度有關(guān)，而不影響對(duì)檔率。但是現(xiàn)實(shí)條件下極間距、同軸度、平行度是存在誤差的，那么極化電壓與極間距離發(fā)生相互作用而影響對(duì)檔率。

　　• 這是因?yàn)樵跇O頭這個(gè)空氣電容器內(nèi)由駐極體形成的電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度是隨著極間距離的大小呈梯度改變的。我們引入一個(gè)單位距離的電場(chǎng)，電位變化量△V的概念，極化電壓升高，△V也升高，增加了不同極間距離的電場(chǎng)電位變化量，從而使靈敏度的離散性增大(即對(duì)檔變差)。從另一個(gè)方面來(lái)看，我們引入一個(gè)極間距——相對(duì)徑向誤差與相對(duì)軸向誤差的概念，即相對(duì)徑向誤差A(yù)=△X/D(△X為徑向誤差;D為外殼內(nèi)徑)。相對(duì)軸向誤差B=△Y/L(△Y為軸向誤差;L為極間距)，根據(jù)前述的產(chǎn)品的徑向誤差范圍的統(tǒng)計(jì)，大直徑的咪頭和小直徑的咪頭的△X值基本一樣，而D大>D小所以大直徑咪頭的相對(duì)徑向誤差(A大

　　• 再看相對(duì)軸向誤差B。由于△Y主要是墊片的公差和滾邊壓邊引起的壓縮量誤差，以及不平行度誤差，因此也可以為大小直徑咪頭也差不多。故此比上極間距L后(一般大直徑咪頭的極間距比小直徑咪頭的極間距大)大直徑咪頭的相對(duì)軸向誤差(B大

　　5. 單極FET放大的傳聲器，靈敏度范圍的分析：

　　.5.2.從這個(gè)曲線可看到隨著靈敏度的增加，輸出電壓呈指數(shù)規(guī)律增加。

　　在高靈敏度區(qū)間，如(-15dB)-(-20dB)，僅有5個(gè)dB的差值，而輸出電壓的差值高達(dá)77.8 mv。再看較高靈敏度區(qū)間，如(-35dB)-(-40dB)，同樣是5個(gè)dB的差值，輸出電壓的差值僅7.78 mv,兩者相差10倍之多。而較低靈敏度區(qū)間，如(-45dB)-(-50dB)，同樣是5個(gè)dB的差值，輸出電壓的差值僅2.46 mv。對(duì)于φ10以下的傳聲器，其極頭輸出有限，加上FET管的放大，他們呈線性增長(zhǎng)關(guān)系。因此過(guò)高的靈敏度要求是不合適的。它應(yīng)工作在曲線的平緩工作段，如(-35dB)-(-60dB)較合適，如果需要更高靈敏度的傳聲器，應(yīng)采用兩級(jí)以上的IC放大來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　6. 結(jié)論與建議

　　• 結(jié)合上述的分析以目前的制造水平敝開極化電位的穩(wěn)定性以及FET管夸導(dǎo)的離散性因素的影響可以總結(jié)出2個(gè)規(guī)律：

　　• (1).同一直徑的咪頭如要極頭精度不變，在升高極化電壓使靈敏度升高的同時(shí)則對(duì)檔率降低。

　　• (2).同一靈敏度的咪頭，咪頭直徑越小，極化電壓越高則對(duì)檔率越低。

　　• 這些規(guī)律告訴我們：

　　• 1、如果要采用升高極化電壓來(lái)提高靈敏度的話，則極頭的制造精度也應(yīng)做相應(yīng)的提高。

　　• 2、對(duì)于不同直徑的咪頭存在一個(gè)不同的靈敏度對(duì)檔率區(qū)間。我們可以將對(duì)檔率劃分為高、中、低三個(gè)區(qū)或高低兩個(gè)區(qū)間。

　　• 假定對(duì)于Ф9系列的咪頭85%以上為高對(duì)檔區(qū)間對(duì)應(yīng)的靈敏度范圍是-44dB—-60 dB;60%—85%為中對(duì)檔區(qū)間，對(duì)應(yīng)的靈敏度范圍是-35 dB—-43dB;40%—60%以下為低對(duì)檔區(qū)間，對(duì)應(yīng)的靈敏度范圍是-25dB—-34 dB。對(duì)于Ф6系列假定85%以上為-48 dB—-60 dB，60%-85%為-40 dB—-47 dB;40%-60D%以下為-32 dB—-30 dB;產(chǎn)品銷售人員明白這個(gè)道理后，可以對(duì)客戶的對(duì)靈敏度的要求和我們的成本做到心中有數(shù)，從而制定相應(yīng)的銷售策略，引導(dǎo)客戶購(gòu)買我們對(duì)檔范圍高的產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)上我們可以運(yùn)用這些規(guī)律優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)，使高對(duì)檔率的靈敏度范圍得到擴(kuò)展，從而大幅度的提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。