麦克风，学名“传声器”，是将声音能量转换为电能量或其他能量形式的电声器件，可以代替人耳“聆听”声音，通过线缆或无线传输技术，将声音传递到音响设备、录音系统、通信终端中，为信息传播、艺术创作、科学研究创造了无限可能。
麦克风根据转换能原理分为：电动式、电容式、压电式等，应用最广泛的是电动式和电容式两大类；根据声场可分为：自由场、压力场和扩散场等。
传统封装的电容式麦克风内部构造：
对于“寸土寸金”的电子设备，传统封装的麦克风已无法满足尺寸要求，由此诞生了MEMS（Micro-Electrical-Mechanical Systems 微机电系统）麦克风，封装小、功耗低，在频响要求较低的应用场景下更有优势。
MEMS麦克风：
二、为什么给麦克风“组队”？
单一的麦克风方向性是固定的，理想的麦克风工作在全向模式，无法通过声音获取有效的位置信息；而使用多个麦克风组成空间阵列，声波传播到麦克风阵列时，到达不同麦克风的时间存在差异，通过算法处理就能得到声源相对于麦克风的到达方向和距离。
主流声源定位算法：
要实现这些算法，就需要设计相应的麦克风阵列，采集声压能量并转化为数字信号，常见的声源定位系统包含麦克风阵列、模数转换终端、数据处理终端以及显示交互终端：
面对市面上五花八门的麦克风阵列产品，相信很多读者都会有这样的疑问：
麦克风通道数越多越好？
阵列排布越复杂越好？
阵列设计越紧凑越好？
麦克风排布不是“随便站队”，而是用科学的阵型，让每个麦克风都成为破解空间声场的“关键棋子”。阵列的参数有麦克风数量、阵元间距以及空间分布形式，评估阵列性能优劣的参数有指向性、波束宽度、旁瓣抑制等。
阵列根据空间特征分为一维线性阵列、二维平面阵列以及三维阵列，二维平面阵列中常用的有环形阵列、矩形阵列、十字阵列、螺旋阵列等。
对于一维线性阵列，随着麦克风阵元个数N的增加，主瓣波束越窄，指向性越强：
而随着麦克风阵元间距D的增加，主旁瓣的差距越大，旁瓣衰减越快，指向性越强（为了避免栅瓣出现，阵元间距被限制在1/2λ内）：
由于维度限制，一维线性阵列无法提供声源在垂直于阵列平面方向的任何信息，为提高空间分辨能力，将阵列拓展到二维平面。
以常见的二维平面环形阵列为例，声源频率越高，方向图衰减越快，定位效果越好：
保持环形阵列阵元半径不变，通道数量增多时，主旁瓣差距越大，指向性与抗干扰能力越强：
对于不同的麦克风排布，不同频段内定位效果也存在差异，一般根据需要评估适合的麦克风阵型。
螺旋阵列：
通过几种二维平面阵列的对比可以看出：通道数接近时，螺旋阵列通过非均匀密度分布与数学优化几何排布的方式，能达到宽频段覆盖范围，栅瓣抑制效果更好，抗干扰能力强，且阵型结构相对规律，硬件实现更加简单。
对于相同的阵型排布，通道数量越多，主瓣越窄，分辨率越高。
通过以上这些案例，我们已经发现不同的阵列排布类型，在不同的频段存在各自的优势，而堆砌麦克风数量似乎是笔稳赚不赔的买卖：阵元越多，可形成的波束会越窄，能量汇聚的效果越好。
麦克风数量真的“多多益善”吗？
对于N个全向麦克风组成的阵列，在各向同性噪声环境下，理论最大增益为：
将增益与麦克风数量关系绘制成一张图表：
这意味着麦克风数量到达一定量级后，增加数量得来的收益会越来越少，而且单纯地增加麦克风数量，会导致硬件复杂度飙升，算法计算量指数级增长。
设计阵列时，需要兼顾目标频段、分辨率等，与硬件成本、实现难度的关系，实现最优声源定位效果。
四、麦克风阵列应用场景？
麦克风阵列广泛应用于科学研究、工业故障诊断、环境噪声监测等领域，其核心能力包括声源定位、噪声抑制和语音增强。
如下是我司基于麦克风阵列进行声源定位应用的部分产品：
基于阵列波束成形技术和图声融合成像技术研发，具备超声成像、泄露检测、PRPD局放模式、声源识别等功能：
结合云台进行全视角声学成像，通过网络与控制终端进行数据交互，主要应于气体泄漏检测、电力设备局部放电检测等场景，仪器自动执行监测任务、超标抓拍等功能。全采用全铝机壳，整机IP65防护等级，可长期户外部署：
极小尺寸阵列，阵元间距紧凑，仪器体积小巧，结合机器狗或各类巡检机器人，采用无线方式进行数据交互，可用于多场景故障巡检：
采用高灵敏度数字麦克风，阵列尺寸600mm，适合远距离探测，可探测大于500米的距离，可应用于固定点位故障监测、低空飞行器轨迹探测：
手持式电容麦克风阵列，搭配我司AWA144XX 系列测量传声器，频率响应更优，适合精度要求更高的科研领域：
麦克风阵列只是声源定位领域的“排头兵”，通过更加深入复杂的信号处理技术和优化方法，可以得到更出色的性能，保障算法处理的效果。
