耳机工作原理

耳机降噪的方法有两种：

主动降噪和被动降噪。 主动降噪功能就是通过降噪系统产生与外界噪音相等的反向声波，将噪音中和，从而实现降噪的效果。主动式降噪耳机带有与外界噪声抗衡的降噪电路它们大部分采用体积较大的头戴式设计，可利用耳塞棉和耳机外壳等构造阻挡外界噪声，进行第一轮隔音，同时也为了有充足的空间安装主动降噪电路以及电源。

被动式降噪耳机主要通过包围耳朵形成封闭空间，或者采用硅胶耳塞等隔音材料来阻挡外界噪声。由于噪声没有经过降噪电路芯片处理，一般只能阻隔人声和低频噪声。 降低噪音通常所采用的三种降噪措施，即在声源处降噪、在传播过程中降噪及在人耳处降噪，都是消极被动的。

为了积极主动地消除噪声，人们发明了“有源消声”这一技术。它的原理是：所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反（相差180°），就可以将这噪声完全抵消掉。关键就在于如何得到那抵消噪声的声音。实际采用的办法是：从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。由此看来，有源消声这一技术实际上是“以毒攻毒”。

降噪耳机，采用主动噪音控制，不同于一般耳机的被动隔音。其原理为： 1. 先由安置于耳机内的讯号麦克风侦测耳朵能听到的环境中低频噪音 (100 ～ 1000Hz) 2. 再将噪声讯号传至控制电路，控制电路进行实时运算 3. 通过

Hi-Fi 喇叭发射与噪音相位相反、振幅相同的声波来抵消噪音 4. 因此噪音就消失听不见了

耳机发声原理

耳机是一种通过电声转换原理，将音源输出的电信号转为人耳能听到的声音的音响产品。经过技术的不断发展与成熟最终形成了今日的耳机。店铺就为大家介绍耳机的发声原理，仅供参考。

耳机的来源

1924年，动圈式耳机之父Eugen Beyer的研发团队，在近百年的发展史中，拥有众多经典的耳机之作，其中首款性能指标达到高保真标准的是诞生于1937年的Beyerdynamic DT48头戴式耳机，频响范围达到了16Hz-20kHz，而升级版DT48S更是全球首款立体声耳机，代表着耳机进入高保真时代。经过多年的发展与推进，消费级别的耳机从性能与表现形式都发生了众多改变。

耳机的种类

经典动圈式耳机之作Beyerdynamic DT48

耳机的分类有很多种，最基本的可以按照佩戴方式与体积划分为头戴式、贴耳式、挂耳式与入耳式等多种类型，如果按照工作特性来区分则可以分为动圈式、静电式、平面振膜式等，若是按照开放程度来分则为开放式、半开放式与密闭式。这几年随着耳机技术的深入发展，还出现了主动降噪耳机与无线耳机，大大增强了耳机在户外环境下的适应能力。

本次专题主要以佩戴方式与体积进行分类探讨，再对每一类耳机进行细分，包揽动圈、静电、平面振膜与动铁式耳机，同时还将讨论主动降噪耳机与无线耳机。

动圈、静电与平面振膜类工作原理分析

目前，绝大部分头戴式耳机都采用动圈式的电声转换工作原理。动圈式作为最早运用在耳机上的电声转换方式，其原理与常规的音箱系统相近，结构上振膜与处于永磁场中的圆柱体状线圈相连，线圈在信号的电流驱动下带动振膜发声。动圈式耳机的工作效率较高，理论上振膜也就是驱动单元的尺寸越大，性能就越出色。

动圈式耳机的驱动单元设计与振膜用料是影响音质的关键因素 而动圈式耳机与普通音箱在振膜结构上有一定的不同。音箱扬声器的振膜边缘一般固定在弹性介质上，形状多为圆锥形，由弹性介质提供振动的动力。对于动圈式耳机，振膜边缘直接固定在驱动单元的框架上，振动的来源完全由振膜本身材质的伸展和收缩来提供，因此，动圈式耳机驱动单元振膜的材质选择和形状设计对于声音的表现有着直接的关系。不少品牌，如Sennheiser、SONY、SHURE等都有独特的驱动单元设计与振膜用料，以确保优秀的声音输出。另外，研发更高磁通量的永磁体则是另一种有效的方法，例如，BEYERDYNAMIC特斯拉系列就拥有1特斯拉的高磁通量。

降噪耳机原理精编WORD版

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降噪声耳机原理

降噪耳机分为主动式降噪和被动式降噪两种。被动式降噪耳机利用物理特性将外部噪声与耳朵隔绝开，主要通过隔声材料阻挡噪声，对高频率声音非常有效，一般可使噪声降低大约为15-20dB。这种方法原理简单，降噪成本低，但效果略为逊色，且由于使用了高密度的隔声材料，耳机较重佩戴不舒服。

我们可以看见的大多数便携式隔音耳机产品都是这种被动式降噪方式，入耳式耳塞和封闭式耳机能够在一定程度上隔离噪音，但却没有办法来中和噪声达到安静的聆听效果。被动降噪的优势是降噪空间大，对于高频信号的隔绝效果好，比如公路旁边的隔音板。但是，对于小空间的低频噪声来说，像空调工作噪声、飞机发动机噪声等噪音则效果大打折扣。

主动降噪概念是BOSE公司创始人AmarG.Bose博士在一次飞行旅途中由于受不了飞机噪音而提出的。1989年，BOSE主动降噪耳机推出，但主要用于商业以及军用战场上，真正量产到民用还是在2000年。之所以要采用主动降噪耳机，一方面是因为某些噪音是无法通过物理方式隔绝的，另一方面，很多情况下，噪音来自于多方面，我们无法通过传统方法来进行降噪。

其实主动降噪的理论十分简单，“声波”是我们中学物理课程中都会学到的理论。声音的传播是通过介质的振动来实现，波与波之间如果呈反相则会在理论条件下实现抵消。这就好比平静的湖中两组不同方向的波浪相互抵消一个道理。

主动降噪的原理在于首先要收集噪音的波型特点，然后通过内置的处理芯片运算出反相的波，再通过高还原度扬声器相抵消。所以主动降噪系统必备的设备有拾音器、处理芯片、扬声器，每一个部分都要保证高质量才能达到最终的效果，故成本上就要比传统非降噪设备高。

主动降噪耳机除使用隔声材料，耳机内部还设有音频处理电路，可对部分低频信号进行消减，因此降噪效果比被动式耳机要好。所有的声音都由一定的频谱组成，如果可以找到一种声音，其频谱与所要消除的噪声完全一样，只是相位刚好相反，相差180°，就可以将这噪声完全抵消掉，如图所示。

降噪耳机原理简介

降噪耳机，是在耳机中设置了专门的降噪电路。一般通过音频接收器(如微型麦克风)和抗噪声输出芯片，通过接收、分析外界噪声的频率并产生与其相反的频率，相互减弱或抵消，从而达到屏蔽噪声的目的。这是我们要探讨的主要内容。

消除噪音的过程

主动降噪耳机从开始运作到人耳听到声音的过程，总共可分为几个步骤—首先，由安置于耳机内的微型麦克风采集耳朵能听到的环境中的中/低频噪声 (比如100Hz～1000Hz)；接下来，将噪声信号传至降噪电路，降噪电路进行实时运算；在降噪电路处理完成后，产生的信号通过扬声器发生与噪声相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声；最后，我们的耳朵就会感觉到噪声减弱甚至消失了。

简而言之，就是利用微型麦克风采集噪声，通过降噪电路将噪声相位反相180度，并产生对应的抗噪声相互抵消(图1)。一般来说，主动降噪耳机的是效果非常明显的。 揭秘降噪的原理

看了上面的部分，很多朋友感觉主动降噪耳机的工作过程有趣而又“似曾相识”，事实上这类技术我们很早就有接触。相信很多朋友都有创新的声卡，而在创新声卡中附带了一个名为“Smart Recorder”的录音软件(图2)。这个录音软件带有噪声分析功能，在录音前会先利用麦克风对环境进行录音分析。简单来说，就是个噪声采样过程。这也是专业音频处理软件有效去除持续稳定的背景噪声的方法之一。其原理就是对噪声的波形样本进行取样以后，在后期的处理中对整段素材的波形和采样噪声样本分析，自动去除噪声(图3)。

在噪声信号采样完毕后，Smart Recorder便对采样信号进行分析和保存。而当录制人声以后，Smart Recorder就会调用已保存的采样文件，去掉人声信号中的环境噪声。录音软件的这个降噪过程与降噪耳机如出一辙。下面让我们来看看降噪耳机的实际工作原理。

如图4，A为噪声信号，B为反向补偿信号，C为余留噪声信号。在实际听音过程中，我们听到的所有声音都能分解为不同波长和振幅的声波信号，并可用波形图像表示出来。当降噪耳机通过麦克风采集到环境噪声以后，传给降噪电路对噪声波形进行分析，然后实时产生振幅相同、相位相反的波形进行抵消。抵消之后的声音振幅(能量)就降低了，原来听起来很吵的噪声就会变小，而倘若两个声波振幅刚好相等的话，噪声就会完全消失。