什么是声音传感器？声音传感器的原理与应用

传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，并传送给计算机。 它用来接收声波，显示声音的振动图象。但不能对噪声的强度进行测量。

声音传感器的应用

众所周知， 传感器的应运而生着实极大地改变了我们的生活，为所有人的生活创造的便利也是全方位的。从热敏元件、光敏元件、气敏元件再到声敏元件等等，足已看出种类齐全，功能强大而又神奇的传感器多么伟大。就像装了声敏元件的设备，可以随着我们的语言来做出相应的反应，有没有觉得蛮神奇蛮好玩的？而当下，传感器的技术也在不断地提高创新当中，但种类繁多，功能复杂而又强大，致使很多人对传感器知之甚少，更不要提它的应用范围了，今天我就为您详解声音传感器的应用。

传感器的定义

传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。 国际电工委员会的 定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按 照 Gopel 等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件” ，而“传感器系统则是 组合有某种信息处理（模拟或数字）能力的系统” 。

传感器的能量转换

有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种， 不需要外接的能源或激励源。 无源传 感器不能直接转换能量形式， 但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能， 传感器承担将 某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它 们的状态可以是静态的，也可以是动态（即过程）的。对象特性被转换量化后可以通过多种方 式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，它将对象 特性或状态参数转换成可测定的电学量， 然后将此电信号分离出来， 送入传感器系统加以评 测或标示。

声音传感器的定义

声音传感器使用的是与人类耳朵相似具有频率反应的电麦克风。信号的传输方式： 电路把信号放大并把信号传送给英国电讯接口。 实际上，信号通过2条不同的线送达数 据采集器。一个信号通过低电压输入线，在 2.5V 左右，另一信号通过电压输入线，在0V左右。

声音传感器在生活上的应用

音响入侵探测器： 除了可用于门户的入口控制以外，还可用来监控入侵者出现的区域。其突出优点是，它 可用来鉴别引起报警的原因。此外，声音传感器在汽车防盗及航空探测等方面都有涉及，声 音传感器的对声纳系统的改进也贡献不小。各式各样的声控 开关 也大放异彩。 日本研制开发出一种声控电视机，可储存两个人的声控指令， 包括开机工作、 转换频道、 调换色彩以及关机等，都可以用声音指令进行控制。

通过兆亿微波商城的介绍，各位对声音传感器的应用一定有所了解。而在科技日益发达的今天，还有什么是不可能的呢？或许你对声音传感器的认知仅仅局限于话筒之类的。可是事实上，在你视线之外，声音传感器的潜滋暗长非常迅速。或许你曾经有过用声音统治一切的梦想，如同联想科技描述的未来生活一般，思维智慧与智能科技完美结合。在以智能科技为载体的基础上，声音传感器的威力远远没有达到上限，未来的生活正在一步步走进现在的生活。

实例分析，轻松掌握声控照明电路

楼道路灯需控制，手动开关不方便。

智能开关很多种，声光控制最常见。

触摸开关更聪明，延时熄灯节约电。

开关串联火线上，安装使用都方便。

传统照明电路工作都需要使用机械开关，靠人工控制，有时使用起来极为不便。电子信息技术发展的主要目标是实现高度智能化，在减少乃至不需要人为干预的条件下使机器能独立处理各种工作。曾经不被人们所重用的声音、光等，如今在电子信息技术方面都得到了广泛的应用，尤其是光能更是有待人们开发的巨大的能源宝库。智能化照明电路也是如此，如我们所熟知的楼道照明电路的智能化实现方法是综合利用了声学-光学-电子学原理，而马路上的路灯则是应用了光学的原理。

声控照明电路——声音控制触发器，灯亮灯熄很默契

声控照明电路主要利用了声学和电子学的原理，即用声音传感器将声音信号转换成电信号，从而推动触发器触发使电路导通工作。智能化声控照明电路应具有以下功能。

① 能在声音的控制下实现电路的导通与截止。

② 能够接收的声音应是多方面的，如脚步声、物体打击声等。

③ 响应时间应越短越好。在选择电路元器件时，应选择灵敏度较高的声音传感器组成声控照明电路中控制电路的前端，同时还要为该传感器设置传感条件，如声音响度必须在20dB 以上才能响应等。中间部分采用触发器构成，利用触发器不触不发、一触即发的特点去推动照明电路工作。触发器也应选择灵敏度高、响应时间短的，如 D 触发器、JK 触发器等。

④ 声控、光控与延时电路相结合，可有效节省电能资源。

1.声控延时门灯电路

图1-21所示为以音乐集成电路作为声控元件同时兼有延时作用的声控延时门灯电路，将它安装在室内门框边，能在夜晚有人敲门或进出门时点亮门灯。

该电路属于声控、光控与延时功能相结合的电路，这一技术在目前短时间使用的照明灯电路中应用得比较广泛，如楼道灯、门厅灯。控制部分采用全分立元件制作，成本低，应用效果好。

(1)稳压电路

220V交流电经C1、R1、VD1、VD2、ZD1和C2组成的电容降压、稳压电路供给控制电路。R2、ZD2构成3V稳压电路，给音乐集成电路提供供电电压。

图1-21 声控延时门灯电路

(2)声音发出电路

本电路采用音乐集成电路 KD9300作为声源，每触发一次便自动演奏一首乐曲，其演奏速度由外接振荡电阻R3来决定。演奏时间的长短由R3的阻值决定，增大R3的阻值时，演奏时间会延长。

(3)声音控制电路

当压电片 HTD 受到一定强度的声音振动时，能将音频信号转换成电信号。该信号加在KD9300的触发端，其③脚有+1V左右的直流电压输出，使VT1饱和导通。这样12V电压几乎全部加在了电位器RP两端。从RP的滑动端取出一定的电压送到由VT2等组成的开关电路中，VT2导通，继电器K吸合而点亮门灯。

(4)白天亮灯控制电路

RG是光敏电阻，接在VT2的基极与发射极之间，用以控制开关管VT2。当白天有光照时，RG 的阻值很小，VT2 的基极与发射极间的电压较小，VT2 始终截止。白天或者室内光照较强时，不管是否有人敲门，KD9300是否有信号输出，继电器均不会得电，门灯不亮;到了夜晚光敏电阻 RG 的阻值增大，当 KD9300 受声控触发而输出直流电压时，VT1导通，经RP、R4、RG分压，VT2的基极和发射极间电压超过0.7V，VT2导通，K吸合。它的一组常开触点 K-1 点亮了门灯，另一组转换触点 K-2 断开了 RG，点亮了发光二极管VD3。这样一方面可使VT2的饱和程度更深，另一方面使开关电路不受门灯光照的影响。经数分钟延时，KD9300复位，其③脚无电压输出，VT1、VT2均截止，门灯熄灭，电路恢复初始状态。

(5)手动控制电路

图中S是原门灯用的开关，保留该开关，以备不时之需。

提示

该电路中的继电器损坏后，可用有两组触点的继电器代换。

2.声控节能灯电路(一)

由两只晶闸管构成的声控节能灯电路如图 1-22 所示。该电路主要以单向晶闸管 VS1 和VS2、受话器MIC、照明灯EL为核心构成。

图1-22 由两只晶闸管构成的声控节能灯电路

该电路由声音控制电路和手动控制电路两大部分组成。任一支路形成通路时，均会使灯泡EL点亮。

(1)手动控制电路

SA1为手动控制开关，当将SA1置于闭合位置时，灯泡EL点亮，同时也使声音控制电路进入工作状态，整流电路VD1～VD4通电，VS2被触发导通。当将SA1置于断开位置时， VD1～VD4 形成的交流通路可使灯泡EL仍保持点亮状态。这时，随着C3 充电的完成，晶闸管VS2的控制极电流逐渐减小，经过一段时间以后，晶闸管截止，灯泡会自动熄灭。

(2)声控控制电路

VD1～VD4组成桥式整流电路，R2和R6组成分压电路。从分压电路中取出31V左右的电压并通过VD5加到晶闸管VS1的阳极，同时R2输出的电压还经R1为受话器供电。当灯泡熄灭以后，电容C3已经充好电，该电压约为44V。

当有拍手声或讲话声时，声波被受话器MIC接收后，在受话器MIC的输出端便出现了一系列脉冲，第一个正脉冲便可使VS1导通。C3通过R3和导通的晶闸管VS1进行放电，放电电流使晶闸管VS1仍保持着导通状态，持续时间约为10s。

经过电阻R6、VD5和晶闸管VS1的是正弦脉动直流电流，可以将VS2触发导通，灯泡EL仍保持点亮。VD6因电容C3上的电压极性与它反向而截止，所以，此时电容C3不能充电。当电容 C3 的放电电流减小到不能维持晶闸管 VS1 导通时，VS1 截止。此后，电容 C3重新开始经电阻R6、VD6和VS2的控制极充电，晶闸管VS2仍保持导通状态，直至充电电流减小到不能触发晶闸管VS2时为止。

提示

电容C2为耦合电容。当受话器回路出现开路故障时，稳压管VD7用于限制落到电容 C1 上的过电压。受话器可采用任意型号的电容式受话器。

调整电位器RP的阻值，可以改变声音控制电路的接收灵敏度，当将其阻值调整到47kΩ时，在距受话器的1m左右范围内拍手时灯泡即可点亮;但其阻值低于10kΩ时灵敏度下降，且触发会受到影响。

3.声控节能灯电路(二)

图1-23所示为由集成电路LM386构成的声控节能灯电路。

图1-23 由LM386 构成的声控节能灯电路

该电路中使用了两个集成电路。音频功率放大器IC1(LM386)用于放大压电陶瓷片HTD拾取的声波信号;IC2和IC3各为双D触发器CD4013中的一个D触发器，IC2组成单稳态电路，IC3组成分频器电路。

220V交流电经变压器T降压、VD1～VD4桥式整流、电容C1滤波后得到+7V电压，为控制电路提供工作电源。压电陶瓷片 HTD 拾取的击掌声等声波信号加至 IC1 的③脚，放大后的信号从IC1的⑤脚输出，经C3耦合加到IC2的⑥脚。

IC2组成的单稳态电路对从⑥脚输入的声音信号进行整形，单稳态时间由R1和C4的参数确定。每击掌一次，IC2的①脚只有一个稳定的高电平脉冲输出，该信号直接加到IC3的11脚。

IC3 组成的分频器电路可进行双稳态输出。当其11脚输入第一个脉冲信号时，13脚输出高电平，使晶体管VT1饱和导通，继电器KAJ的线圈得电，其动合触点KAJ1闭合，使灯泡ELl点亮。

当IC3的11脚输入第二个脉冲信号时，其13脚输出变为低电平。该信号经R2加到VT1的基极，使VT1截止，继电器KAJ的线圈失电，其动合触点KAJ1断开，灯泡EL1熄灭。

当IC3的11脚输入第三个脉冲信号时，其13脚再次输出高电平，灯泡EL1再次点亮。

上述过程如此循环。也就是说，每击一次掌，有一次冲击声波时，灯泡EL1就点亮或熄灭一次，从而达到了用声音控制照明灯的目的。

提示

在电压陶瓷片HTD上加助声腔后效果会更好。晶体管VT1可选用9013，二极管可选用 1N4007。该电路对阻容元件及工作电压无严格要求，只要安装正确，无须调试即可投入使用，声控距离可达5～6m。

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