电子论文驻极体话筒极头设计与制造浅析

　　一.前言：

　　驻极体话筒产品的对档率反映的是麦克风在某一灵敏度下的产品集中度，对于客户来说，他需要的是某一些dB范围内的产品，在某种意义上讲它就是产品的合格率。因此对档率这个指标的高低，与企业的经济效益密切相关，而努力提高对档率则是咪头生产企业的奋斗目标。

　　影响灵敏度(dB)对档(一致性)的因素很多，综合来看有以下五个方面：

　　1.1.振膜或背极极化电压的稳定性、一致性。

　　1.2.极头部分，振膜与背极之间的稳定性及间距

　　的 一致性(轴向误差)，极片之间的

　　同轴 度、一致性(径向误差)。

　　1.3.振膜张力、厚度的一致性。

　　1.4.背极板的平整度，粗糙度的一致性。

　　1.5.FET管夸导的一致性。

　　2　制造工艺方面对灵敏度一致性(对档率)的影响的分析。

　　2.1 极化工艺

　　振膜或背极的极化电压均匀性以及老化后的极化电位的稳定性，一致性对产品的对档率提高很重要，极化仪应能提供稳定而均匀的高压电场和恒定的极化电流。

　　用TSD(Thermaily Stimulated Discharge)电流谱线的测量和利用热脉冲技术的确定等实验手段，对驻极体材料进行恒流电晕充电研究表明;

　　• 1.在整个充电周期内，恒流电晕充电 注入样品的电流是一常数，即电流恒定不变。而恒压电晕充电的电流，在充电开始的瞬间，

　　• 2. 恒压电晕充电在开始的瞬间，注入电流的大部分仅沉积于表面阱内，随后因电流呈指数规律下降，使材料体内的深阱不能再注入电流。

　　• 3.恒流电晕充电因电流不变，表面阱充满后，因电流密度比恒压充电大。可使电荷层向驻极体内迁移使更多的电荷注入驻极体内。 特别是在高温条件下注极后，大大地增加了深阱捕获电荷的比例，它对减少捕获电荷的脱阱率和延长驻极体电荷的存伫寿命，都是非常有利的。

　　• 　组装工艺方式因产品不同而不同，其中最典型的背极式，咪头的背极与腔体的装配工艺，在按压背极入腔体时，背极的FEP膜在垫板上滑动，如果垫板是比较粗糙的纸质时，由磨擦产生的静电将使背极额外产生十几至几十伏的浮面电压，而影响咪头的对档率，因此选取择合适的装配用垫板也是很重要的。

　　• 现有的滚边机由凸轮机构组成，滚边的压头和压紧凸轮成杠杆加力关系。凸轮的升程是固定的，而滚边侧的咪头高度存在一定的轴向公差，这样就造成滚边时有的咪头受力大有的咪头受力小;且生产时往往用多台滚边机同时工作，而各操作者在调整也未能做到压力一致，这也造成咪头滚边时，松紧不一，这也间接影响极头—振膜与背极的间距，从而影响对档率。

　　• 2.4.1 对于Ф9系列一般背极与FET管的G极用点焊连接。点焊参数的调整，电流大小，保压时间也很重要，如参数调整的不好，使背极受热变形，从而影响极间距，使对档率离散。

　　• 2.4.2 对于Ф6系列以下的咪头，由于焊锡时，有时为追求高效率而不适当的提高焊接温度，且各人焊的时间有长有短，这个热时传到驻极材料，而影响极化电位的高低，使对档率离散。

　　3.极头设计方面的分析

　　• 振膜与其背极之间的极间距离是影响对档率的重要因素，它涉及到传器的所有机械另件。

　　• 以轴向误差来讲主要是聚脂垫片的公差，背极的平整度、粗糙度、毛刺高度、腔体的平行度。

　　• 其次是径向误差(同轴度)，很明显当两个极片同轴时他们的电容量达到最大。

　　间隙范围通常较大从而造成极片的同轴度误差较大，这就造成这样的结果;当来料的误差在下限时，间隙较小，极片的同轴度误差较小，电容量一致性较好，从而产品对档率较高，当来料的误差在上限时，间隙较大，极片同轴度差，电容量一致性差，从而使对档率降低。造成产品质量的不稳定，这些来料对质检部门检验是合格的，但在生产上会造成对档率时高、时低，查找原因也困难。因此提高极头的设计，制造精度，就可以提高产品的对档率。

　　除了提高极头的设计，制造精度以外,我们还可以采用当的工艺手段来提高零件制造误差的一致性。

　　4.为什么小直径咪头对档率较低?

　　• 我们在生产统计中看到，一般来说较大直径的传声器简称咪头如Ф9 mm系列比Ф6 mm、Ф4 mm等系列的咪头的对档率要高，灵敏度也容易做高，这一点从理论上说也是合理的，大直径的咪头和小直咪头在相等的极间距、极化电压、振膜厚度等和相同声压的作用下，大直径咪头的振膜上所获得的振幅要大于小直径咪头所获得的振幅，大直径咪头极间电容C1要大于小直径咪头极间电容C2，由于振幅大，电容的变化量△C1>△C2，充放电作用强。因此相同条件下大直径咪头可以获得较高的灵敏度。这一点从我们以往的对比实验中也可以得到证明，见表二;

　　• 小直径咪头由于受到直径的限制，要想提高灵敏度主要依靠①、减少极间距离来增大电容量;②、提高极化电压来达到目的，而这两条措施在提高了小直径咪头的灵敏感度的同时，也加大了对档的离散性。为什么这样说?首先我们来看极化电压对极间距离的影响：假如设极间距离是个零公差的理想距离，那么极化电压只与灵敏度有关，而不影响对档率。但是现实条件下极间距、同轴度、平行度是存在误差的，那么极化电压与极间距离发生相互作用而影响对档率。

　　• 这是因为在极头这个空气电容器内由驻极体形成的电场，其电场强度是随着极间距离的大小呈梯度改变的。我们引入一个单位距离的电场，电位变化量△V的概念，极化电压升高，△V也升高，增加了不同极间距离的电场电位变化量，从而使灵敏度的离散性增大(即对档变差)。从另一个方面来看，我们引入一个极间距——相对径向误差与相对轴向误差的概念，即相对径向误差A=△X/D(△X为径向误差;D为外壳内径)。相对轴向误差B=△Y/L(△Y为轴向误差;L为极间距)，根据前述的产品的径向误差范围的统计，大直径的咪头和小直径的咪头的△X值基本一样，而D大>D小所以大直径咪头的相对径向误差(A大

　　• 再看相对轴向误差B。由于△Y主要是垫片的公差和滚边压边引起的压缩量误差，以及不平行度误差，因此也可以为大小直径咪头也差不多。故此比上极间距L后(一般大直径咪头的极间距比小直径咪头的极间距大)大直径咪头的相对轴向误差(B大

　　5. 单极FET放大的传声器，灵敏度范围的分析：

　　.5.2.从这个曲线可看到随着灵敏度的增加，输出电压呈指数规律增加。

　　在高灵敏度区间，如(-15dB)-(-20dB)，仅有5个dB的差值，而输出电压的差值高达77.8 mv。再看较高灵敏度区间，如(-35dB)-(-40dB)，同样是5个dB的差值，输出电压的差值仅7.78 mv,两者相差10倍之多。而较低灵敏度区间，如(-45dB)-(-50dB)，同样是5个dB的差值，输出电压的差值仅2.46 mv。对于φ10以下的传声器，其极头输出有限，加上FET管的放大，他们呈线性增长关系。因此过高的灵敏度要求是不合适的。它应工作在曲线的平缓工作段，如(-35dB)-(-60dB)较合适，如果需要更高灵敏度的传声器，应采用两级以上的IC放大来实现。

　　6. 结论与建议

　　• 结合上述的分析以目前的制造水平敝开极化电位的稳定性以及FET管夸导的离散性因素的影响可以总结出2个规律：

　　• (1).同一直径的咪头如要极头精度不变，在升高极化电压使灵敏度升高的同时则对档率降低。

　　• (2).同一灵敏度的咪头，咪头直径越小，极化电压越高则对档率越低。

　　• 这些规律告诉我们：

　　• 1、如果要采用升高极化电压来提高灵敏度的话，则极头的制造精度也应做相应的提高。

　　• 2、对于不同直径的咪头存在一个不同的灵敏度对档率区间。我们可以将对档率划分为高、中、低三个区或高低两个区间。

　　• 假定对于Ф9系列的咪头85%以上为高对档区间对应的灵敏度范围是-44dB—-60 dB;60%—85%为中对档区间，对应的灵敏度范围是-35 dB—-43dB;40%—60%以下为低对档区间，对应的灵敏度范围是-25dB—-34 dB。对于Ф6系列假定85%以上为-48 dB—-60 dB，60%-85%为-40 dB—-47 dB;40%-60D%以下为-32 dB—-30 dB;产品销售人员明白这个道理后，可以对客户的对灵敏度的要求和我们的成本做到心中有数，从而制定相应的销售策略，引导客户购买我们对档范围高的产品。在设计上我们可以运用这些规律优化产品设计，使高对档率的灵敏度范围得到扩展，从而大幅度的提高企业的经济效益。