Электродинамический микрофон принцип действия

Электродинамический микрофон принцип действия

Микрофон — это устройство для преобразования акустических колебаний воздушной среды в электрические сигналы.

По способу преобразования колебаний микрофоны подразделяют на:

– электродинамические (ленточные и катушечные)

– электростатические (конденсаторные и электретные)

– электромагнитные, угольные и др.

По диапазону воспринимаемых частот:

– узкополосные (речевые)

– широкополосные (музыкальные)

– ненаправленные (круговые)

– двунаправленные (восьмеричные или косинусоидальные)

– однонаправленные (кардиоидные, суперкардиоидные, гиперкардиоидные),

– остронаправленные

– шумозащищенные

– обычного исполнения

Основные параметры микрофонов: номинальный диапазон частот, модуль полного электрического сопротивления, чувствительность, типовая частотная характеристика чувствительности, характеристика направленности.

Номинальный диапазон частот — тот диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры. Для профессиональных студийных целей обычно стремятся использовать микрофоны нулевой группы сложности высшей категории качества, для которых нормируется диапазон частот 20—20000 Гц. Микрофоны первой группы сложности должны иметь номинальный диапазон частот не менее 31,5—18000 Гц, второй группы 50—15000 Гц, третьей группы 63—12500 Гц.

Модуль полного электрического сопротивления (называемого также выходным или внутренним) нормируется на частоте 1 кГц. Сопротивление может быть комплексным или активным. Если оно комплексное и, следовательно, зависимое от частоты, то приводят или модуль на частоте 1 кГц, или среднее значение по диапазону частот. Для микрофонов нулевой и первой групп сложности нормируется значение модуля полного электрического сопротивления 50 Ом и менее, 100 и 200 Ом, а для микрофонов второй и третьей групп сложности также еще и 2 кОм.

Чувствительность микрофона — это отношение напряжения U на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению р, выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па): E=U/p.

Характеристика направленности R(q) — зависимость чувствительности микрофона в свободном поле на определенной частоте f от угла q между рабочей осью микрофона и направлением на источник звука.

Диаграмма направленности — это графическое изображение характеристики направленности, которое чаще всего приводят в полярных координатах.

Принцип действия электродинамического катушечного микрофона состоит в следующем. В кольцевом зазоре магнитной системы, имеющей постоянный магнит, находится подвижная катушка, скрепленная с диафрагмой. При воздействии на нее звукового давления, она вместе с подвижной катушкой начинает колебаться. В силу этого в витках катушки, перерезывающих магнитные силовые линии, возникает напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

Электродинамический микрофон стабилен, имеет довольно широкий частотный диапазон, сравнительно небольшую неравномерность частотной характеристики.

Динамик и микрофон

Устройство ленточного электродинамического ленточного микрофона несколько отличается от устройства катушечной модификации. Здесь магнитная система микрофона состоит из постоянного магнита и полюсных наконечников, между которыми натянута легкая, обычно алюминиевая, тонкая (порядка 2 мкм) ленточка. При воздействии на обе ее стороны звукового давления возникает сила, под действием которой ленточка начинает колебаться, пересекая при этом магнитные силовые линии, вследствие чего на ее концах развивается напряжение. Так как сопротивление ленточки очень мало, то для уменьшения падения напряжения на соединительных проводниках оно подается на первичную обмотку повышающего трансформатора, размещенного непосредственно вблизи ленточки. Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора является выходным напряжением микрофона. Частотный диапазон этого микрофона довольно широк, а неравномерность частотной характеристики невелика.

Для электроакустических трактов высокого качества наибольшее распространение в настоящее время получил конденсаторный микрофон. Принципиально он работает следующим образом. Жестко натянутая мембрана под воздействием звукового давления может колебаться относительно неподвижного электрода, являясь вместе с ним обкладками электрического конденсатора. Этот конденсатор включается в электрическую цепь последовательно с источником постоянного тока и активным нагрузочным сопротивлением. При колебаниях мембраны емкость конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления, в электрической цепи появляется переменный ток той же частоты и на нагрузочном сопротивлении возникает падение напряжения, являющееся выходным сигналом микрофона. Конденсаторные микрофоны имеют самые высокие качественные показатели: широкий частотный диапазон, малую неравномерность частотной характеристики, низкие нелинейные и переходные искажения, высокую чувствительность и низкий уровень шумов.

Принцип действия электретных микрофонов аналогичен принципу действия конденсаторных микрофонов, с тем отличием, что для их работы не требуется внешний источник питания. Мембрана таких микрофонов получает электрический заряд в процессе производства, и для их питания достаточно небольшого напряжения (обычно около 1,5 вольта), которое обеспечивается установленной в микрофоне батареей.

По сравнению с конденсаторными микрофонами, мембрана электретных микрофонов значительно толще, поэтому их чувствительность и частотные характеристики несколько хуже.

Стереофонический микрофон представляет собой систему из двух микрофонов, конструктивно размещенных в общем корпусе на одной оси друг над другом. Для записи по системе XY применяют стереофонические микрофоны, состоящие из двух одинаковых монофонических микрофонов с кардиоидными характеристиками направленности, причем акустические оси левого и правого микрофонов повернуты на 90° относительно друг друга (рис. 6.1, а). При записи по системе MS один из микрофонов (микрофон середины) имеет круговую характеристику направленности, а другой (микрофон стороны) — косинусоидальную характеристику направленности

Электродинамический микрофон принцип действия

Рис. 6.1. Характеристики направленности стереофонических микрофонов

Радиомикрофон представляет собой систему, состоящую из микрофона, переносного малогабаритного передатчика и стационарного приемника. Микрофон чаще всего используют динамический катушечный или электретный. Передатчик либо совмещают в одном корпусе с микрофоном, либо выполняют карманного типа. Он излучает энергию радиочастот в УКВ диапазоне на одной из фиксированных частот. Вследствие влияния дополнительных преобразований в системе «передатчик — эфир — приемник» качественные параметры радиомикрофона уступают параметрам обычного микрофона.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Электродинамический микрофон, принцип действия в режиме динамика и микрофона.

Электродинамический микрофон – это микрофон, в котором для преобразования звуковых колебаний в электрические используют явление возникновения ЭДС индукции в металлическом проводнике, совершающем под действием звуковых волн вынужденные колебания в поле постоянного магнита. (оттуда же, более развернутое)

Сильный кольцевой постоянный магнит (1) создает в узком кольцевом зазоре (2) равномерное магнитное поле. В зазоре (2) помещена обмотка или катушка (3), подвешенная на легком кольцевом каркасе (4). (3) + (4) – подвижная механическая система преобразователя. Колеблясь вдоль зазора, катушка не должна касаться магнитной системы.

Если к подвижной катушке подвести переменный ток, то взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита, он вызовет механическую силу, которая будет колебать катушку (катушка производит вынужденные колебания в поле постоянного магната под действием силы Ампера). Если к катушке подсоединить легкую диафрагму или поршень, то преобразователь будет совершать механическую работу, преодолевая механическое сопротивление подвеса и сопротивление излучения звука в воздух.

Механическое воздействие на диафрагму вызовет движение катушки в магнитном поле и, соответственно, наведение токов через обмотку катушки (явление электромагнитной индукции). Таким образом, электродинамические преобразователи являются обратимыми.

На практике динамический микрофон конструктивно несколько отличается от динамика: у него другая конструкция мембраны, катушка содержит большее количество витков и намотана гораздо более тонким проводом.

(Инфа из интернета ПРОСТО ТАК для справки) Наиболее надежны в эксплуатации электродинамические микрофоны, которые подразделяются на катушечные и ленточные. В них отсутствуют источники питания и усилители, они имеют достаточно широкий частотный диапазон (до 16 кГц и более), сравнительно небольшую неравномерность частотной характеристики (5. 6 дБ ленточные и 8. 10 дБ — катушечные) и чувствительность в пределах 0,6. 1 мВ/Па. Для компенсации электромагнитных помех (фона переменного тока) в катушечных микрофонах последовательно со звуковой катушкой включают антифонную катушку, которую наматывают поверх магнитной системы. Причем катушки включают в противофазе.

Пикфлоуметрия и спирометрия. Механические измерительные преобразователи расхода газов, принцип работы, преимущества и недостатки.

Методики мониторинга дыхания

Пикфлоуметрия – метод определения, с какой максимальной скоростью может выдохнуть человек, другими словами это способ оценки степени сужения воздухоносных путей (бронхов). Данный метод обследования важен людям, страдающими затрудненным выдохом, в первую очередь людям с диагнозом бронхиальная астма, и позволяет оценивать эффективность проводимого лечения.

Спироме́трия (спирогра́фия) — метод исследования функции внешнего дыхания, включающий в себя измерение объёмных и скоростных показателей дыхания.

Выполняются следующие виды спирометрических проб:

 форсированный (то есть максимально сильный) выдох;

 максимальная вентиляция лёгких;

 функциональные пробы (с бронходилататорами (это препараты, уменьшающие одышку и удушье, а также снимающие спазмы в дыхательных путях), провокационные и т. п.).

Прибор, с помощью которого осуществляется спирометрическое исследование, называется спирометром. Спирометрия используется для диагностики таких заболеваний, как бронхиальная астма, ХОБЛ (Хроническая обструкти́вная болезнь лёгких), а также для оценки состояния аппарата дыхания при других заболеваниях и во время различных медицинских мероприятий.

(Дальше дополнительная инфа, полагаю)

Основные показатели, оцениваемые при проведении спирометрии:

 ЖЕЛ – Жизненная ёмкость легких. Оценивается как разница между объёмами воздуха в лёгких при полном вдохе и полном выдохе.

 ФЖЕЛ – Разница между объёмами воздуха в лёгких в точках начала и конца маневра форсированного выдоха.

 ОФВ1 – Объём форсированного выдоха за первую секунду маневра форсированного выдоха.

 Отношение ОФВ1/ЖЕЛ, выраженное в процентах – индекс Тиффно – является чувствительным индексом наличия или отсутствия ухудшения проходимости дыхательных путей, рассчитывается в процентах от должного (т.е. от нормы, должные величины определяются возрастом, весом, полом пациента по специальным таблицам).

 ПОС – Пиковая объемная скорость. Максимальный поток, достигаемый в процессе выдоха.

 МОС – Мгновенные объемные скорости. МОС – скорость воздушного потока в момент выдоха определенной доли ФЖЕЛ (чаще всего 25,50 и 75 % ФЖЕЛ)

В спирометрии необходимо измерять как скоростные показатели дыхания (используемые для этого приборы называются анемометрами), так и объемные (приборы называются расходомерами). Хороший датчик спирометра должен сочетать в себе функционал обоих приборов. В медицинской практике помимо спирометров также иногда встречаются пневмотахометры – приборы для определения скорости потока воздуха (л/с), хотя любой спирометр по сути является пневмотахометром. Также приведенные ниже датчики могут использоваться в наркозно-дыхательной аппаратуре. В технике существует понятие анемо́метр – прибор для измерения скорости движения газов, воздуха в системах, например, вентиляции.

Механические измерительные преобразователи расхода газов

Механические измерительные преобразователи потока газов работают на принципе физического воздействия жидкости или газа на измерительный элемент, например, на крыльчатку турбины. Турбинные измерительные преобразователи измеряют средний объемный расход жидкости или газа. При этом на чувствительный элемент действует гидродинамическая сила F движущегося потока воздуха, вызывая вращение ротора турбины (крыльчатки). Подсчет количества вращений турбины может осуществляться электронным (тензодатчики) или фотоэлектрическим способами. Подобный прибор дает возможность получить запись кривой объемов вдоха (выдоха) в виде экстремальных значений за каждый дыхательный цикл.

(А теперь вспомним Машевского, и вообще поподробнее про это почитать, если очень хочется, думаю, можно из его лекций.)

К недостаткам такого типа датчиков относят то, что его передаточная функция изменяется с течением времени, что порождает нестабильность измерений. Кроме этого, его инерционность снижает рабочий диапазон измерений.

  1. Тензометрические измерительные преобразователи расхода газов, принцип работы, преимущества и недостатки. Расходомеры, основанные на изменении температуры чувствительного элемента ИП, принцип работы, преимущества и недостатки.

Тензометрический датчик: диафрагма выполнена в виде упругой тонкой (толщина 0.1 мм) мембраны с центральным отверстием.

Принцип работы: Мембрана под действием динамического давления воздушного потока прогибается, при этом возникают напряжения растяжения и сжатия в полупроводниковых тензорезисторах, размещенных на мембране в месте ее заделки в корпус прибора. Сопротивление тензорезисторов, включенных в измерительные электрические схемы, изменяется в зависимости от величины расхода газа – в этом и заключается принцип работы прибора. В общем случае эти датчики нелинейны. При Qmax / Qmin  10 нелинейность датчиков, как правило, не превышает 5% (Q – расход воздуха).

(Инфа из интернета)

К преимуществам тензодатчиков следует отнести малый вес и размеры, простоту конструкции и крепления датчиков к изделиям, способность измерять статические и динамические деформации.

К недостаткам следует отнести влияние на сопротивление датчиков температуры. Незначительное изменение сопротивления датчика (около 1%), делает необходимым усиление сигнала. При работе в условиях высоких температур и агрессивной среды требуют специальных мер защиты. При интенсивных динамических нагрузках наблюдаются случаи отслаивания основы (одноразовое применение).

Расходомеры, основанные на изменении температуры чувствительного элемента ИП: в английском языке данные датчики носят названия hot wire.

Принцип действия: в струю воздуха помещается нагретый термистор. При увеличении скорости потока происходит охлаждение/нагревание чувствительного элемента (к примеру, известно, что при холодной ветреной погоде ощущение холода сильнее при равных температурах воздуха). Изменение сопротивления термистора, вызванное этим охлаждением, связано со скоростью воздушного потока.

Недостатками термокондуктометрического датчика являются нелинейность передаточной характеристики, высокая инерционность, низкая чувствительность и точность, сложности в определении направления потока воздуха. Кроме того, материал терморезистора крайне неустойчив к санитарной обработке и механическим повреждениям.

К преимуществам этого типа датчиков следует отнести крайне малое сопротивление потоку воздуха. Наиболее распространены данные датчики в наркозно-дыхательной аппаратуре, в частности в аппаратах фирма Drager.

Принцип действия конденсаторного микрофона

3

Диафрагма 1
Неподвижный проводник 2
Источник питания E
Нагрузочное сопротивление R

В качестве диафрагмы в конденсаторном микрофоне используется очень тонкая пленка из пластика (1), которую покрывают с одной стороны никелем или золотом. Эта пленка расположена рядом с неподвижной пластиной из проводника (2).

Электрическое поле между диафрагмой и этой пластиной создаётся двумя способами:

  • батарея или фантомное питание, с помощью которых диафрагма подвергается действию поляризующего напряжения,
  • в электретных микрофонах для этой цели используется перманентно поляризованный материал, который расположен в неподвижной пластине или в диафрагме.

Разделенные небольшой воздушной прослойкой, диафрагма с пластиной представляют собой конденсатор, емкость которого изменяется в зависимости от движений диафрагмы, которое происходит под воздействием звуковых волн.

Электрический заряд неподвижной пластины соразмерно изменяется в соответствии с приближением или удалением диафрагмы от нее, то есть колеблющееся напряжение пластины электрически «отображает» движения диафрагмы.

Принцип действия динамического микрофона

Динамический микрофон действует по принципу, противоположному механизму действия динамика. В этом случае диафрагму присоединяют к токопроводной катушке, которая расположена в магнитном поле, формируемом постоянным магнитом.

В результате воздействия звуковой волны диафрагма начинает колебаться, что, в свою очередь, вызывает перемещения звуковой катушки. Вибрирующие движения провода в магнитном поле стают причиной появления электрического тока. На направление и величину этого тока влияют движения диафрагмы, следовательно, в динамическом микрофоне ток электрически «отображает» звуковую волну.

4

Принцип действия электродинамического катушечного микрофона: в кольцевом зазоре 1 магнитной системы, имеющей постоянный магнит 2, находится подвижная катушка 3, скрепленная с диафрагмой 4.
При воздействии на последнюю звукового давления она вместе с подвижной катушкой начинает колебаться.
В силу этого в витках катушки, перерезывающих магнитные силовые линии, возникает напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона (электромагнитная индукция).

5

Устройство ленточного электродинамического микрофона несколько отличается от устройства катушечной модификации.
Здесь магнитная система микрофона состоит из постоянного магнита 1 и полюсных наконечников 2, между которыми натянута легкая, обычно алюминиевая, тонкая (порядка 2 мкм) ленточка 3.
При воздействии на обе ее стороны звукового давления возникает сила, под действием которой ленточка начинает колебаться, пересекая при этом магнитные силовые линии, вследствие чего на ее концах развивается напряжение.

Устройство электродинамической головки благодаря свойству обратимости идентично по принципу действия устройству динамического микрофона, и, таким образом, эти устройства могут быть взаимозаменяемыми.

Например, во многих конструкциях переговорных устройств, домофонов, и даже в подслушивающих устройствах, некогда монтировавшихся спецслужбами в приёмники проводного радиовещания, в качестве приёмника звука — микрофона могли использоваться динамические головки.

Электродинамический микрофон принцип действия

Микрофон — устройство, предназначенное для преобразования акустических колебаний в электрические колебания.

Микрофоны классифицируются по способу преобразования акустических колебаний в электрические, а также по функциональному назначению.

  • Конденсаторные
  • Электретные
  • Динамические микрофоны (катушечного типа и ленточного типа)
  • Угольные
  • Оптоакустическе
  • Пьезоэлектрические
  1. Чувствительность микрофона — это отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению при заданной частоте (как правило 1000 Гц), выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.
  2. Номинальный диапазон рабочих частот — диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры.
  3. Неравномерность частотной характеристики — разность между максимальным и минимальным уровнем чувствительности микрофона в номинальном диапазоне частот.
  4. Модуль полного электрического сопротивления — нормированное значение выходного или внутреннего электрического сопротивления на частоте 1 кГц.
  5. Характеристика направленности — зависимость чувствительности микрофона (в свободном поле на определённой частоте) от угла между осью микрофона и направлением на источник звука.
  6. Уровень собственного шума микрофона — выраженное в децибелах отношение эффективного значения напряжения, обусловленного флуктуациями давления в окружающей среде и тепловыми шумами различных сопротивлений в электрической части микрофона, к напряжению, развиваемому микрофоном на нагрузке при воздействии на микрофон сигнала с эффективным давлением 1 Па.
  7. Динамический диапазон микрофона — это разность между самым тихим сигналом и самым громким, который микрофон может воспроизвести без искажений.

Конденсаторный микрофон — представляет из себя, фактически, конденсатор, включеный в электрическую цепь последовательно с источником напряжения постоянного тока (так называемое «фантомное питание») и активным нагрузочным сопротивлением.

Схема, объясняющая конструктивное исполнение данного типа микрофонов изображена на рисунке 1.

Рис 1. Схема и принцип работы конденсаторного микрофона.

Выполненные из электропроводного материала мембрана и электрод разделены изолирующим кольцом и вместе представляют собой конденсатор. Жёстко натянутая мембрана под воздействием звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода.

При колебаниях мембраны ёмкость (а соответственно и заряд) конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления, в электрической цепи появляется переменный ток той же частоты и на нагрузочном сопротивлении возникает переменное напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

Электретные микрофоны — представляют из себя практически те же конденсаторные микрофоны, но постоянное напряжение в них обеспечивается зарядом электрета, тонким слоем нанесённого на мембрану и сохраняющим этот заряд продолжительное время (свыше 30 лет).

Поскольку электретные микрофоны обладают высоким выходным импедансом (имеющим емкостный характер, конденсатор ёмкостью порядка десятков пФ), то для его уменьшения, как правило, в корпус микрофона встраивают истоковый повторитель на полевом n-каналыюм транзисторе с р-n переходом. Это позволяет снизить выходное сопротивление и уменьшить потери сигнала при подключении к входу усилителя сигнала микрофона.

Ввиду наличия встроенного транзистора, несмотря на отсутствие необходимости в поляризующем напряжении, такие микрофоны требуют внешний источник электропитания.

Типичная схема подключения электретного микрофона приведена на рисунке 2.

Рис 2. Типичная схема включения электретного микрофона.

Как правило, мембрана электретных микрофонов имеет большую толщину и меньшую площадь, из-за чего характеристики таких микрофонов зачастую уступают конденсаторным.

Динамические микрофоны — микрофоны, схожие по конструкции и обратные по принципу действия динамическим громкоговорителям (динамикам). Данные микрофоны представляют собой мембрану, соединённую с проводником, который помещен в сильное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом. Звуковые колебания воздействуют на мембрану и приводят в движение проводник. Когда проводник пересекает силовые линии магнитного поля, в нём наводится ЭДС индукции. ЭДС индукции пропорциональна как амплитуде колебаний мембраны, так и частоте колебаний.

В отличие от конденсаторных, динамические микрофоны не требуют фантомного питания.

По конструктивному исполнению динамические микрофоны делятся на катушечные и ленточные.

В электродинамическом микрофоне катушечного типа мембрана механически жёстко соединена с катушкой, находящейся в кольцевом зазоре магнитной системы (аналогично динамикам). При колебаниях диафрагмы под действием звуковой волны витки катушки пересекают магнитные силовые линии, и в катушке наводится переменная ЭДС. На данный момент это один из наиболее распространнёных типов микрофонов, наряду с электретными. Конструкция микрофонов данного типа изображена на рисунке 3.

Рис 3. Конструкция динамического микрофона катушечного типа.

В электродинамическом микрофоне ленточного типа вместо катушки в магнитном поле располагается гофрированная ленточка из алюминиевой фольги. Считается, что подобная конструкция способствует более точной записи высокочастотного диапазона. Кроме того, данные микрофоны в основной своей массе имеют двусторонню диаграмму направленности (т.н. «восьмёрка»), подходящую для записи «стерео». Конструкция ленточного микрофона изображена на рисунке 4.

Рис 4. Конструкция микрофона ленточного типа.

Следует помнить, что в силу своей конструкции, ленточные микрофоны зачастую более требовательны к условиям хранения, а также могут иметь не высокий порог верхнего звукового давления. В некоторых случаях, например, банальное хранение на боку может привести к растяжению ленты и невозможности рабты микрофона.

Угольный микрофон — микрофон, модуляция акустических колебаний в котором осуществляется посредством изменения сопротивления проводящего материала из угольного порошка, либо изменением площади контакта угольного стержня особой формы (Микрофон Юза).

Ввиду низких характеристик угольные микрофоны сейчас практически не используются. В прошлом наибольшее распространение ранее получили угольные микрофоны, представляющие из себя гермитичную капсулу, содержащую две металлические пластины и заключенный между ними угольный порошок. Стенки капсулы или одна из металлических пластин соединяется с мембраной. При изменении давления на угольный порошок изменяется площадь контакта между отдельными зёрнышками угля, и, в результате, изменяется сопротивление между металлическими пластинами. Если пропускать между пластинами постоянный ток, напряжение между пластинами будет зависеть от давления на мембрану.

Рис 5. Конструкция угольного микрофона.

Оптоакустический микрофон — микрофон, в котором для регистрации акустических колебаний той или иной среды используется свет.

Чаще всего используются отражения света лазера от того или иного рабочего тела, из-за чего подобные микрофоны иногда называют лазерными микрофонами. Существуют варианты в небольшом корпусе с жёстко закреплённой мембраной, колебаний которой регистрируются посредством фиксации отражённого под углом лазерного излучения. Вообще данный тип микрофонов достаточно специфичен и имеет свои узконаправленные сферы применения. Похожий принцип может использоваться в некоторых научных приборах, например, в сейсмографах или высокоточных датчиках расстояний. Следует понимать, что зачастую подобные приборы являются штучными образцами, требующими особых алгоритмов обработки сигнала, а также подстройки компонентов.

Одна из возможных схем работы подобного микрофона приведена на рисунке 6.

Рис 6. Возможная схема работы оптоакустического микрофона.

Пьезоэлектрические микрофоны — микрофоны, работающие на пьезоэлектрическом эффекте. При деформации пьезоэлектриков на их поверхности возникают электрические заряды, величина которых пропорциональна деформирующей силе. Пластинки из искусственно выращенных кристаллов служат основным рабочим элементом пьезоэлектрических микрофонов.

По характеристикам пьезоэлектрические микрофоны уступают большинству конденсаторных и электродинамических микрофонов, однако в некоторых сферах подобные микрофоны всё же применяются, например в бюджетных или устаревших гитарных звукоснимателях.

Рис 7. Конструкция пьезоэлектрического микрофона.

Существуют и другие возможные способы регистрации звуковых колебаний, специфичные для своей среды применения, однако чаще всего они являются той или иной комбинацией конструкций, описанных выше. Примером специфичных микрофонов могут служить ларингофоны или гидрофоны.

Динамический микрофон — принцип действия, сфера применения

Динамический микрофон - принцип действия, сфера применения

Динамический микрофон — устройство, преобразующее звуки в электрический ток. Полученные колебания можно записать или усилить. По сути, динамический микрофон — это приемник давления, представляющий собой электромеханическую колебательную систему, работающую по принципу электромагнитной индукции.

Устройство и принцип действия микрофонов

Принцип действия электродинамического катушечного микрофона состоит в следующем. В кольцевом зазоре магнитной системы, имеющей постоянный магнит, находится подвижная катушка, скрепленная с диафрагмой. При воздействии на нее звукового давления, она вместе с подвижной катушкой начинает колебаться. В силу этого в витках катушки, перерезывающих магнитные силовые линии, возникает напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

Электродинамический микрофон стабилен, имеет довольно широкий частотный диапазон, сравнительно небольшую неравномерность частотной характеристики.

Устройство ленточного электродинамического ленточного микрофона несколько отличается от устройства катушечной модификации. Здесь магнитная система микрофона состоит из постоянного магнита и полюсных наконечников, между которыми натянута легкая, обычно алюминиевая, тонкая (порядка 2 мкм) ленточка. При воздействии на обе ее стороны звукового давления возникает сила, под действием которой ленточка начинает колебаться, пересекая при этом магнитные силовые линии, вследствие чего на ее концах развивается напряжение. Так как сопротивление ленточки очень мало, то для уменьшения падения напряжения на соединительных проводниках оно подается на первичную обмотку повышающего трансформатора, размещенного непосредственно вблизи ленточки. Напряжение на зажимах вторичной обмотки трансформатора является выходным напряжением микрофона. Частотный диапазон этого микрофона довольно широк, а неравномерность частотной характеристики невелика.

Для электроакустических трактов высокого качества наибольшее распространение в настоящее время получил конденсаторный микрофон. Принципиально он работает следующим образом. Жестко натянутая мембрана под воздействием звукового давления может колебаться относительно неподвижного электрода, являясь вместе с ним обкладками электрического конденсатора. Этот конденсатор включается в электрическую цепь последовательно с источником постоянного тока и активным нагрузочным сопротивлением. При колебаниях мембраны емкость конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления, в электрической цепи появляется переменный ток той же частоты и на нагрузочном сопротивлении возникает падение напряжения, являющееся выходным сигналом микрофона. Конденсаторные микрофоны имеют самые высокие качественные показатели: широкий частотный диапазон, малую неравномерность частотной характеристики, низкие нелинейные и переходные искажения, высокую чувствительность и низкий уровень шумов.

Принцип действия электретных микрофонов аналогичен принципу действия конденсаторных микрофонов, с тем отличием, что для их работы не требуется внешний источник питания. Мембрана таких микрофонов получает электрический заряд в процессе производства, и для их питания достаточно небольшого напряжения (обычно около 1,5 вольта), которое обеспечивается установленной в микрофоне батареей.

По сравнению с конденсаторными микрофонами, мембрана электретных микрофонов значительно толще, поэтому их чувствительность и частотные характеристики несколько хуже.

Стереофонический микрофон представляет собой систему из двух микрофонов, конструктивно размещенных в общем корпусе на одной оси друг над другом. Для записи по системе XY применяют стереофонические микрофоны, состоящие из двух одинаковых монофонических микрофонов с кардиоидными характеристиками направленности, причем акустические оси левого и правого микрофонов повернуты на 90° относительно друг друга (рис. 6.1, а). При записи по системе MS один из микрофонов (микрофон середины) имеет круговую характеристику направленности, а другой (микрофон стороны) — косинусоидальную характеристику направленности

Рис. 6.1. Характеристики направленности стереофонических микрофонов

Радиомикрофон представляет собой систему, состоящую из микрофона, переносного малогабаритного передатчика и стационарного приемника. Микрофон чаще всего используют динамический катушечный или электретный. Передатчик либо совмещают в одном корпусе с микрофоном, либо выполняют карманного типа. Он излучает энергию радиочастот в УКВ диапазоне на одной из фиксированных частот. Вследствие влияния дополнительных преобразований в системе «передатчик — эфир — приемник» качественные параметры радиомикрофона уступают параметрам обычного микрофона.

Стереофонические микрофоны

Это весьма интересная конструкция, которая включает один направленный микрофон и один кардиоидный, расположенные в одном корпусе. Запись осуществляется сразу двумя устройствами, что позволяет получить на выходе стереозвук. Такие микрофоны весьма громоздки. Поэтому используются только на студиях или радиостанциях. В качестве звукозаписывающих устройств могут использоваться и электродинамические микрофоны.

Однако производители предпочитают конденсаторные модели. Их проще разместить в одном корпусе. Однако электродинамические модели тоже имеются. Просто они не так широко распространены. Звук микрофона такой конструкции получается очень качественным. Немаловажным плюсом можно считать и стереорежим.

микрофон для студии

Наиболее известные производители

Сейчас далеко не многие компании занимаются выпуском качественных электродинамических микрофонов. Дело это довольно хлопотное и ресурсозатратное. Хороший микрофон для студии можно найти у таких компаний, как Shure, Behringer, Sennhiser. Также имеют широкое распространение электродинамические устройства от Philips и Sony. Но они годятся лишь для того, чтобы в караоке покричать после бурного застолья. Наиболее именитыми и проверенными производителями является именно первая троица. Вот только они выпускают качественную продукцию для нужд профессионалов. Звук микрофона в этом случае играет решающую роль. И у перечисленных компаний с этим все в порядке. Не зря профессионалы в мире звукозаписи предпочитают продукцию именно этих производителей.

Эти устройства выпускают почти все известные производители бытовой электроники. Обзор микрофонов от самых известных брендов (Sony, Philips, LG, ВВК) говорит о том, что эти приборы способны обеспечивать довольно качественный звук в процессе использования. Но записывать качественный звуковой тракт они не способны. Их можно использовать только с современными бытовыми DVD плеерами в режиме караоке. Также они подходят для проведения некоторых торжеств (свадеб, митингов, выступлений, интервью). И в этом случае вопроса о том, как увеличить чувствительность микрофона, не возникает, поскольку это невозможно. У этих приборов имеется заданная чувствительность. И улучшить эту характеристику не представляется возможным.

Многие устройства этого класса являются беспроводными, что также пагубно влияет на чувствительность прибора. Как бы то ни было, для домашнего использования таких микрофонов вполне достаточно. А вот для оборудования домашней студии лучше поискать что-нибудь классом повыше.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий