Виды микрофонов, их достоинства и недостатки

 

 

Типичная схема  предусилителя на встроенном полевом  транзисторе. Внешнее напряжение питания  подаётся на U₊; отделённая конденсатором переменная составляющая сигнала снимается с «Output»; резистор устанавливает режим работы транзистора и выходной импеданс.

В отличие от динамических микрофонов, имеющих низкое электрическое сопротивление катушки (~50Ом÷ 1 кОм), электретный микрофон имеет чрезвычайно высокий импеданс (имеющий емкостный характер, порядка десятков пФ), что вынуждает подключать их к усилителям с высоким входным сопротивлением. В конструкцию практически всех электретных микрофонов входит предусилитель («преобразователь сопротивления», «согласователь импеданса») на полевых транзисторах, реже на миниатюрных радиолампах с входным сопротивлением порядка 1 ГОм и выходным сопротивлением в сотни Ом, находящийся в непосредственной близости от капсюля. Поэтому, несмотря на отсутствие необходимости в поляризующем напряжении, такие микрофоны требуют внешнего источника электропитания.

Функциональные виды микрофонов

• Студийный микрофон
• Измерительный микрофон («искусственное ухо»)
• Микрофонный капсюль для телефонных аппаратов
• Микрофон для применения в радиогарнитурах
• Микрофон для скрытного ношения
• Ларингофон
• Гидрофон

Характеристики микрофонов

 

Схематическое обозначение микрофона

Микрофоны любого типа оцениваются следующими характеристиками:

1. чувствительность
2. амплитудно-частотная характеристика
3. акустическая характеристика микрофона
4. характеристика направленности
5. уровень собственных шумов микрофона

Чувствительность

Чувствительность микрофона  определяется отношением напряжения на выходе микрофона к звуковому давлению Р₀ в свободном звуковом поле, т. е. при отсутствии сигнала. При распространении синусоидальной звуковой волны в направлении акустической оси микрофона, это направление называется осевой чувствительностью: M₀ = U / P₀(мВ/н/м²)

Акустическая ось совпадает  с осью симметрии микрофона. Если конструкция микрофона не имеет  оси симметрии, то направление акустической оси указывается в технических  условиях. Чувствительность современных  микрофонов составляет от 1-2 (динамические микрофоны) до 10-15 (конденсаторные микрофоны) мВ/Па

Амплитудно-частотная характеристика

 

АЧХ микрофонов Октава МК-319 и Shure SM58

 

Амплитудно-частотная  характеристика (АЧХ), или просто частотная  характеристика - это зависимость  осевой чувствительности от частоты  звуковых колебаний. Эта характеристика связана с зависимостью чувствительности микрофона от частоты звуковых колебаний. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики измеряют в децибелах как отношение чувствительности микрофона на определенной частоте к чувствительности на средней частоте, например 1000 Гц.

Акустическая характеристика

Влияние звукового поля микрофона оценивается акустической характеристикой, которая определяется отношением силы, действующей на диафрагму микрофона, и звуковым давлением в свободном звуковом поле:

 

A = F/P,

 

а потому, что чувствительность микрофона 

 

 

M = U/P

 

можно представить как 

 

U/P = U/F • F/P

микрофон звук запись усиление

и выразить через А. Тогда получим:

 

M = A • U / F.

 

Отношение напряжения на выходе микрофона к силе, действующей  на диафрагму U/F, характеризует микрофон как электромеханический преобразователь. Акустическая характеристика определяет характеристику направленности микрофона. По виду акустической характеристики, а следовательно и характеристики направленности, отличают три типа микрофонов, как приемников звука: приемники давления; градиента давления; комбинированные.

Характеристика направленности

Направленность  микрофонов. Представление в полярных координатах
приемники давления
	Ненаправленный
приемники градиента  давления
	Двунаправленный  «Восьмерка»
комбинированные
	Кардиоид
	Гиперкардиоид

 

Характеристикой направленности называют зависимость чувствительности микрофона от направления падения  звуковой волны по отношению к  оси микрофона. Она определяется отношением чувствительности Мα при  падении звуковой волны под углом α относительно акустической оси микрофона к его осевой чувствительности:

 

φ = M_α/M₀

 

Направленность микрофона  означает его возможное расположение относительно источников звука. Если чувствительность не зависит от угла падения звуковой волны, т. е. φ = 1, то микрофон называют ненаправленным, и источники звука могут располагаться вокруг него. А если чувствительность зависит от угла, то источники звука должны располагаться в пространственном угле, в пределах которого чувствительность микрофона мало отличается от осевой чувствительности.

Ненаправленные микрофоны

В микрофонах - приемниках давления сила, действующая на диафрагму, определяется звуковым давлением у  поверхности диафрагмы. Звуковое поле может действовать только на одну сторону диафрагмы. Вторая сторона конструктивно защищена. Если размеры микрофона малы по сравнению с длиной звуковой волны, то микрофон не изменяет звукового поля. А если больше, тогда за счет дифракции звуковых волн давление меняется. На низких частотах от 1000 Гц и ниже такие микрофоны не имеют направленного действия.

Ненаправленные микрофоны  удобны, например, для записи разговора  людей, сидящих за круглым столом.

Микрофоны двустороннего направления

В микрофонах - приемниках градиента давления сила, действующая на движущуюся систему микрофона, определяется разностью звуковых давлений на двух сторонах диафрагмы. То есть, звуковое поле действует на две стороны диафрагмы. Характеристика направленности имеет вид восьмерки.

Двусторонние микрофоны  удобны, например, для записи разговора  двух собеседников, сидящих друг напротив друга.

Микрофоны одностороннего направления

Односторонняя направленность достигается в микрофонах комбинированного типа. Их диаграммы направленности близки по форме к кардиоиде, поэтому нередко их называют кардиоидными. Модификации микрофонов, имеющих еще меньшую направленность, чем кардиоидные, называют суперкардиоидными и гиперкардиоидными, однако эти разновидности, в отличие от кардиоидного микрофона, также чувствительны к сигналам с противоположной стороны.

Эти микрофоны имеют определенные преимущества в эксплуатации: источник звука располагается с одной стороны микрофона в пределах достаточно широкого пространственного угла, а звуки, распространяющиеся за его пределами микрофон не воспринимает.

Уровень шумов

Уровень собственных шумов микрофона N_ш определяется отношением эффективного напряжения на выходе микрофона при отсутствии звукового поля U_ш к напряжению U_{1</sub при наличии звукового поля с эффективным давлением в 0,1 н/м²:}

 

Nш = 20 lg Uш/U1, дБ.

 

Напряжение U_ш обусловлено главным образом тепловыми шумами в опорах электрической схемы микрофона.

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Можно сделать  несколько выводов. Микрофон нужен  для усиления звука. Он необходим  для того, чтобы звук было слышно и слышно отчетливо.

Принцип работы микрофона заключается в том, что давление звуковых колебаний воздуха, воды или твердого вещества действует на тонкую мембрану микрофона. В свою очередь, колебания мембраны возбуждают электрические колебания; в зависимости от типа микрофона для этого используются явление электромагнитной индукции, изменение ёмкости конденсаторов или пьезоэлектрический эффект.

Очень много  видов микрофона. В зависимости  от видов микрофонов принцип действия разный. Их применение тоже, например, с помощью двустороннего микрофона можно записывать голос собеседника. Их применение зависит от вида.

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Коджаспирова, Г.М. Технические средства обучения  и методика их применения –  М,2001

2. Воронин Ю.А. Технические и аудиовизуальные средства обучения: Учебное пособие / Ю.А.Воронин. – Воронеж: Воронежский государственный педагогический университет, 2001.