技术文档-基于等效电路模型的麦克风建模

《Microphone Handbook Vol. 1: Theory》为Brüel & Kjær声学与振动测量公司（简称BK）发布的一份技术文档手册。这份技术文档以BK公司的麦克风产品为例，解释麦克风产品的相关术语，并深入介绍了麦克风及前置放大器背后的理论。

本篇文章为笔者对原手册（英文版）的2.3.10节（测量级麦克风设计：基于等效电路模型的麦克风建模）的中文翻译。笔者水平有限，如有不妥之处，恳请大佬指出。

2.3.10 基于等效电路模型的麦克风建模

多年来，电路分析一直是众所周知且广泛应用的学科。如今，做电路分析已经可以使用非常有效的计算机程序。这使得麦克风设计人员和做声学系统（包括麦克风）的设计人员都对该技术非常感兴趣。

为了在设计麦克风时使用这些工具，必须通过将声学电路元件转换为等效电路元件，并将其与声学电路相对应地串联和并联，来制作模型。有两个主要的类比方法，阻抗 类比和导纳类比。阻抗类比是对麦克风电路建模的普遍应用类比方法。

声学顺度（对应刚度的倒数）被转换为电容。声学质量对应于电感，并且声学阻尼由电阻表示。在这样的模型中，压力对应于电压，声学体积速度对应于电流，声学位移对应于电荷。

在所有元件均以等效单位给出的条件下，可以简单地通过合理连接声学元件和电学元件，来对声学-机械-电的组合结构（如电容式麦克风）进行建模。参阅下表。

麦克风设计人员可能会使用非常复杂的模型，这些模型会考虑到许多设计细节，并计算其对响应的影响。对于用户或声学系统（包括麦克风）的设计者来说，简单的模型通常就足够了。将声学振膜阻抗描述为频率函数的模型，通常用于确定麦克风对狭窄通道或封闭腔体（例如用于标定麦克风或耳机的耦合器）的声压的影响。

图2.13中所示的等效电路和表2.2中说明的参考组件值，构成了麦克风的模型。所示示例对应于振膜谐振频率为10 kHz的麦克风，该麦克风的振膜如同压力（压力场）麦克风的振膜，处于临界阻尼状态（品质因数，Q=1）。

这样的模型可以用于计算灵敏度和频率响应（幅度和相位），可以在静压均衡孔处有无声压的情况下求解模型。该模型也可以用来确定复杂的声学振膜阻抗以及电阻抗。另外，该模型还可以计算麦克风的固有电噪声，因为麦克风的固有电噪声可以视为电阻元件的噪声（也称为奈奎斯特和约翰逊噪声）。

如本节前面所述，这类模型通常用于计算麦克风的响应。该模型还用于描述其他的麦克风属性。接下来的部分将对此进行讨论。