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11款耳机的灵敏度测试和比较

时间:2017-08-28 20:59来源:www.crystalradio.cn 作者: lq19512003 点击:
11款耳机的灵敏度测试和比较 ,矿石收音机论坛
大约是2006年的3、4月份我无意中闯进了矿坛,从此又燃起了儿时对矿石机的兴趣,当时手中仅有两副耳机,都是在网上淘的二手的军用耳机,一副是4400欧的高阻动铁耳机,专为矿机时买的,另一副是300欧的耳机,用来玩晶体管收音机。
    一次偶然的机会在本坛矿友处买了几只SC2-300舌簧耳机,配了一个220V变12V的小电源变压器,接到矿石机上一听,让我大吃一惊,竟然多收了几个弱台,4400欧高阻军用耳机接上去,这几个弱台就找不到了,从那时起便知道了耳机的好与不好对矿石机的灵敏度有巨大的影响,于是开始收集高灵敏度的耳机了。
    几年来在与矿友们的不断交流中,尤其是在麦老师的帮助下见识并收集到了一些高灵敏度的耳机,这些耳机都是舌簧结构的,在很多实验中都能体会到舌簧耳机的灵敏度明显高于普通的高阻动铁耳机。 
    在以往的实验中都是直接将耳机接到矿石机上用耳听的方式判断灵敏度的高低,一直以来很想认真的测试耳机的灵敏度,为此还购置了声级计,无奈家中琐事缠身,无暇测试,声级计一直躺在柜子里,原装的电池都要放置的没电了。
    上个星期抽时间拆解并测量了一副USI耳机,这个周末把手中的各式耳机集中起来,选出了11款做了灵敏度的测试比较,现汇报如下。
    在测量敏度之前,首先测量了耳机的电阻值和电感量,虽然电阻值和电感量与耳机灵敏度无关,但也是耳机的基本参数,一并测了出来。


业余条件下耳机灵敏度测试方法:
    耳机生产厂家有一套耳机灵敏度的测量和标注的方法,业余条件下不具备专业的设备和环境,很难做到专业测量。
    琢磨了一段时间并做了些简单的实验,确定了业余条件下方便测量、比较耳机灵敏度的简易方法,称之为“等音量法”。
    我们知道耳机声音大小是取决于加在耳机上的音频信号功率。在业余条件下用“等音量法”测试和比较耳机的灵敏度比较简单方便。所谓“等音量法”就是每测一只耳机时先把耳机调到一个预先规定好的标准音量上,然后测量耳机此时加载的音频信号功率,用这一音频功率标注耳机的灵敏度,音频功率越小的耳机灵敏度就越高,反之灵敏度就就低。其道理非常简单:灵敏度高的耳机在比较小的音频功率下就能发出较大的声音。
    被测耳机发出的标准音量可以用声级计监测,声级计读数相同时耳机的声音就一样大。
    耳机的音频功率可以用毫伏表测量耳机两端的音频电压,然后用这一音频电压的平方除以耳机的阻抗计算得到音频功率。
    测量的首个关键问题是被测耳机的音量定在多大合适?反正是玩儿,用不着像搞科研项目那样严谨,自己定吧!
为了试验方便,用直径 40mm  长52mm 的PVC管和泡沫塑料做了一个耳机测量架,当测量架与HT-850A声级计组合后声级计的拾音头上端面与支架上端面距离是13mm,将耳机放在支架上端面上就可以用声级计测量耳机发声的大小了。
这个支架的结构以及与声级计的安装配合如下面照片中所示:
11款耳机的灵敏度测试和比较

11款耳机的灵敏度测试和比较 

11款耳机的灵敏度测试和比较 

11款耳机的灵敏度测试和比较

11款耳机的灵敏度测试和比较 




    把音频信号发生器输出1000Hz正弦信号接到了一只耳机上,调整信号大小使耳机里的声音听上去比较舒服,感觉音量不是太小也不很吵,此时将耳机放到声级计支架上,测的声级计的读数是70.2db,确定标准音量就是在此支架上声级计指示的70.2db所对应的音量了。


    因为计算耳机上的音频功率需要知道耳机的阻抗,所以要测量每只被测耳机的阻抗,测量阻抗使用替代法,测试电路如下: 
11款耳机的灵敏度测试和比较 

为了保证测量结果的准确性,图中的电阻R1的阻值要充分大于被测耳机的阻抗,取R1=160K。测量步骤如下:


    A.将开关WS置于位置“1”,调整信号发生器的输出信号幅度使耳机声音适中,并记录音频毫伏表的读数。
    B.将开关WS置于位置“2”,调整电阻箱R2的阻值,使毫伏表的读数与上述的记录值相同,此时记录下电阻箱的阻值就是耳机的阻抗。
下面照片是在阻抗测量中:
11款耳机的灵敏度测试和比较


知道了耳机阻抗就可以测量耳机的灵敏度了,步骤如下:

1. 将耳机安放到声级计的耳机支架上。
2. 将信号发生器输出1000Hz的正弦信号送入耳机,调整信号发生器的音频信号幅度使声级计的读数是70.2dB。
3. 用音频毫伏表测量并记录此时耳机两端的音频电压。
4. 用测到的音频电压的平方值除以耳机阻抗,得到耳机此时加载的音频功率。
   为了方便测量将11只耳机编了号:
      1号耳机是老电话机上用的动铁式受话器,耳机的结构简陋制作工艺粗糙。
      2号耳机是军用动铁式高阻耳机的一个单元,一副耳机是由两个单元串联组成,单只耳机的标称电阻为2200欧,         两只串联标称电阻是4400欧。耳机制作精良坚固。为测试方便将两只耳机拆下来一只编号测试。
      3号耳机是品相很旧的甲板耳机,舌簧结构,美国的产品,型号是D-173016,其阻抗很低估计可能是个咪头,这          只耳机看上去虽然很旧但是很精美,品质很好。
      4号耳机是著名的大罐头耳机舌簧结构,。
      5号耳机老版的SC2-300耳机,舌簧结构。
      6号耳机是SHH-1耳机,是差动式耳机。
      7号耳机也是国外生产的耳机,这只耳机无论是外观还是尺寸都与国产的SHH-1很像,估计内部结构也可能差不          多。
      8号耳机是英国制造的TMC Sound Power 送话器元件,舌簧结构。
      9号耳机是USI甲板耳机中的咪头,舌簧结构。
      10号耳机是USI甲板耳机,舌簧结构。
      11号耳机是成色很新的高阻万里耳机,动铁结构,单只标称电阻750欧,单只标称阻抗5K,两只串联,标称电阻1500欧,标称阻抗10K。
1至9号被测耳机:
11款耳机的灵敏度测试和比较

军用高阻耳机拆下一只测量:
11款耳机的灵敏度测试和比较

11款耳机的灵敏度测试和比较

11款耳机的灵敏度测试和比较

11款耳机的灵敏度测试和比较

10号耳机:
11款耳机的灵敏度测试和比较

11款耳机的灵敏度测试和比较

11号耳机:
11款耳机的灵敏度测试和比较

11款耳机的灵敏度测试和比较 

耳机电阻测量:
11款耳机的灵敏度测试和比较 

耳机电感测量:
11款耳机的灵敏度测试和比较 

等音量法耳机灵敏度测量:
11款耳机的灵敏度测试和比较

    下面的表格就是测到的这11款耳机的电阻值、电感量、阻抗值、标准音量下的耳机两端的音频电压以及计算出的标准音量下的音频功率等各项数据:
11款耳机的灵敏度测试和比较

    为了测试结果可靠,灵敏度测试共进行了2次,第一次测量结束后间隔了大约1小时在进行第二次测量,表中所列的是第一次测到的数据,第二次测到的电压毫伏数与第一次测到的基本一样,只是有几个耳机的毫伏数的末位数有正负两个数的变化,这说明测试数据基本可靠,所以就用第一次的测量数据了。
    在数据整理完成后仔细观察,明显感觉到8号耳机的数据存在问题,就是下面照片中的这只耳机:
11款耳机的灵敏度测试和比较

    在以前的实验中仅凭耳朵听就能感觉出这只耳机的灵敏度要明显高于SC2-300耳机 ,可是这次测到的数据表明这只耳机的灵敏度低于SC2-300和SHH-1耳机,肯定是测量存在问题,于是又两次复测了这只耳机,测到的仍是这个数据,百思不得其解。昨晚睡觉前又把这只耳机拿了出来放到声级计的耳机支架上观察,猛然察觉到了问题所在的根源:在测量的11款耳机中这只耳机的结构与其他10只有所不同,别的耳机发声面都有保护盖,保护盖上有音孔,把耳机倒扣在声级计支架上,支架与保护盖接触不会影响音膜的发音,而8号耳机的发音面没有保护盖,只有一层起保护作用的云母片(这款耳机原本是咪头,音膜前面的云母膜可能是保护音膜免受口水和其他脏物的侵蚀),我们听到这只耳机的声音是耳机音膜振动导致云母片振动发出的,声级计支架的直径远小于云母片的直径,耳机倒扣在支架上,支架的边缘就支撑在云母片的振动部分上,阻碍了云母片的振动发声!故针对这种耳机的测试,应该把声级计支架改造的更粗些,使支架躲开云母片的振动部位,仅支撑耳机边缘才行。
    既然8号耳机数据不正确,将其从下面的比较中删去,剩下的10款耳机进行灵敏度比较:
    从测到的数据可以看出这10款耳机灵敏度的差距是巨大的,将这10款耳机按照灵敏度由高到低顺序排列:
          10号, 4号,  3号, 9号, 5号,  6号, 7号,  2号, 11号,  1号。
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