Устройство микрофона. Микрофон это


Микрофон - это... Что такое Микрофон?

Микрофо́н (от греч. μικρός — маленький, φωνη — звук) — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока, устройство ввода.

Служит первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления. Микрофоны используются во многих устройствах, таких как телефоны и магнитофоны, в звукозаписи и видеозаписи, на радио и телевидении, для радиосвязи, а также для ультразвукового контроля и измерения.

История

Вначале наибольшее распространение получил угольный микрофон Эдисона, об изобретении которого также независимо заявляли Г.Махальский в 1878 и П. М. Голубицкий в 1883. Угольный микрофон до сих пор используется в аппаратах аналоговой телефонии. Действие его основывается на изменении сопротивления между зёрнами угольного порошка при изменении давления на их совокупность.

Конденсаторный микрофон был изобретён американским учёным Э. Венте в 1917 году. В нём звук воздействует на тонкую металлическую мембрану, изменяя расстояние между мембраной и металлическим корпусом. Тем самым образуемый мембраной и корпусом конденсатор меняет ёмкость. Если подвести к пластинам постоянное напряжение, изменение ёмкости вызовет ток через конденсатор, тем самым образуя электрический сигнал во внешней цепи.

Более массовыми стали динамические микрофоны, отличающиеся от угольных гораздо лучшей линейностью характеристик и хорошими частотными свойствами, а от конденсаторных — более приемлемыми электрическими свойствами.

Первым динамическим микрофоном стал изобретённый в 1924 году немецкими учёными Э. Герлахом и В. Шоттки электродинамический микрофон ленточного типа. Они расположили в магнитном поле гофрированную ленточку из очень тонкой (ок. 2 мкм) алюминиевой фольги. Такие микрофоны до сих пор применяются в студийной записи благодаря чрезвычайно высоким частотным характеристикам, однако их чувствительность невелика, выходное сопротивление очень мало (доли Ома), что значительно осложняло проектирование усилителей. Кроме того, достаточная чувствительность достижима только при значительной площади ленточки (а значит, и размерах магнита), в результате такие микрофоны имеют большие размеры и массу по сравнению со всеми остальными типами.

Пьезоэлектрический микрофон, сконструированный советскими учёными С. Н. Ржевкиным и А. И. Яковлевым в 1925 году, имеет в качестве датчика звукового давления пластинку из вещества, обладающего пьезоэлектрическими свойствами. Работа в качестве датчика давления позволила создать первые гидрофоны и записать сверхнизкочастотные звуки, характерные для морских обитателей.

В 1931 году американские учёные Э. Венте и А. Терас изобрели динамический микрофон с катушкой, приклеенной к тонкой мембране из полистирола или фольги. В отличие от ленточного, он имел существенно более высокое выходное сопротивление (десятки Ом и сотни кило Ом), мог быть изготовлен в меньших размерах и является обратимым.

Совершенствование характеристик именно этих микрофонов, в сочетании с совершенствованием звукоусилительной и звукозаписывающей аппаратуры, позволило развиться индустрии звукозаписи. Создание малых по размеру (даже несмотря на массу постоянного магнита, необходимого для работы микрофона), а также чрезвычайно чувствительных и узконаправленных динамических микрофонов в заметной степени изменило представление о приватности и породило ряд изменений в законодательстве (в частности, о применении подслушивающих устройств).

Тогда же разработанные электромагнитные микрофоны, в отличие от электродинамических, имеют закреплённый на мембране постоянный магнит и неподвижную катушку. Благодаря отсутствию жёстких требований к массе катушки (характерном для динамических микрофонов) такие микрофоны делались высокоомными, а также порой имели многоотводные катушки, что делало их более универсальными. Такие микрофоны, наряду с пьезоэлектрическими, позволили создать эффективные слуховые аппараты, а также ларингофоны.

Электретный микрофон, изобретённый японским учёным Ёгути в начале 20-х гг. XX века по принципу действия и конструкции близок к конденсаторному, однако в качестве неподвижной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения выступает пластина из электрета. Долгое время такие микрофоны были относительно дороги, а их очень высокое выходное сопротивление (как и конденсаторных, единицы мегаОм и выше) заставляло применять исключительно ламповые схемы.

Создание полевых транзисторов привело к появлению чрезвычайно эффективных, миниатюрных и лёгких электретных микрофонов, совмещённых с собранным в том же корпусе предусилителем на полевом транзисторе.

Устройство микрофона

Принцип действия микрофона с подвижной катушкой Конденсаторный микрофон Октава МК-319 внутри

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.

Свойства акустико-механической системы сильно зависят от того, воздействует ли звуковое давление на одну сторону диафрагмы (микрофон давления) или на обе стороны, а во втором случае от того, симметрично ли это воздействие (микрофон градиента давления) или на одну из сторон диафрагмы действуют колебания, непосредственно возбуждающие её, а на вторую — прошедшие через какое-либо механическое или акустическое сопротивление или систему задержки времени (асимметричный микрофон градиента давления).

Большое влияние на характеристики микрофона оказывает его механоэлектрическая часть.

Классификация микрофонов

Типы микрофонов по принципу действия

Сравнительные характеристики основных типов микрофонов (устаревшие данные из «БСЭ» 1967 год.):

Тип микрофона Диапазон воспринимаемых частот, Гц Неравномерность частотной характеристики, дБ Осевая чувствительность на частоте 1 000 Гц, мВ/Па
Угольный 300—3 400 20 1 000
Электродинамический катушечного типа 100—10 000 (1 класса)

30—15 000 (высшего класса)

12 0,5

~1,0

Электродинамический ленточного типа 50—10 000 (1 класса)

70—15 000 (высшего класса)

10 1

1,5

Конденсаторный 30—15 000 5 5
Пьезоэлектрический 100—5 000 15 50
Электромагнитный 300—5 000 20 5

Функциональные виды микрофонов

  • Студийный микрофон
  • Сценический микрофон
  • Измерительный микрофон («искусственное ухо»)
  • Микрофонный капсюль для телефонных аппаратов
  • Микрофон для применения в радиогарнитурах
  • Микрофон для скрытого 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, как правило, в свободном звуковом поле[1], то есть при отсутствии влияния отражающих поверхностей[2]. При распространении синусоидальной звуковой волны в направлении рабочей оси микрофона, это направление называется осевой чувствительностью:

M0 = U/P0 (мВ/Па).

Рабочей осью микрофона является направление его преимущественного использования и обычно совпадает с осью симметрии микрофона. Если конструкция микрофона не имеет оси симметрии, то направление рабочей оси указывается в технических условиях. Чувствительность современных микрофонов составляет от 1–2 (динамические микрофоны) до 10–15 (конденсаторные микрофоны) мВ/Па. Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.

Таким образом, микрофон с чувствительностью -75 дБ менее чувствителен, чем -54 дБ, а с обозначением 2 мВ/Па менее чувствителен, чем 20 мВ/Па. Для ориентировки : -54 дБ это то же, что и 2,0 мВ/Па. Также надо учесть, что если у микрофона меньше чувствительность, это вовсе не означает, что он хуже.

Частотная характеристика чувствительности

ЧХЧ микрофонов Октава МК-319 и Shure SM58

Частотная характеристика чувствительности (ЧХЧ) - это зависимость осевой чувствительности микрофона от частоты звуковых колебаний в свободном поле. Неравномерность ЧХЧ как правило измеряют в децибелах, как двадцать логарифмов(по основанию 10) отношения чувствительности микрофона на определенной частоте к чувствительности на опорной частоте (в основном 1 кГц).

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 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 = Mα/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 ненаправленных 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. Если размеры соизмеримы с длиной волны, тогда за счет дифракции звуковых волн микрофон преобретает направленность. На частотах от 5000 Гц и ниже такие микрофоны являются ненаправленными. Преимуществом ненаправленных микрофонов является простота конструкции, расчёта капсюля и стабильности характеристик с течением времени. Ненаправленные капсюли часто используют в составе измерительных микрофонов, в быту могут быть использованы 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 Nш определяется отношением эффективного напряжения на выходе микрофона при отсутствии звукового поля Uш к напряжению U1 при наличии звукового поля с эффективным давлением в 0,1 Н/м²:

Nш = 20 lg Uш/U1, дБ.

Напряжение Uш обусловлено главным образом тепловыми шумами в компонентах электрической схемы микрофона.

Микрофон в искусстве

Владимир Семенович Высоцкий в 1971 году была написана «Песня микрофона»

..Меня часто отождествляют с героями моих песен, но никто и никогда не догадался еще спросить, не был ли я волком, лошадью или истребителем, от имени которых я тоже пою: ведь можно писать от имени любых предметов, в них во все можно вложить душу — и все! Например, у меня есть песня, которую я пою от имени микрофона, обыкновенного микрофона, как и вот этот, что стоит передо мной. Он много видел, это микрофон, о многом может рассказать. — В. В.

См. также

Примечания

Литература

Источники

dic.academic.ru

описание, устройство, виды и отзывы

Наверное, мало кто не знает, что такое микрофон. Ведь мир этих устройств разнообразен. Сегодняшний рынок предоставляет огромное число микрофонов самых разных размеров и форм. Раньше потребителю еще удавалось самостоятельно определиться с выбором, но сегодня производителей стало так много, что для обычного человека покупка устройства становится лотереей. Давайте рассмотрим современные микрофоны, характеристики, отзывы пользователей.

Описание устройства

что такое микрофон

Итак, что такое микрофон? Это прибор электроакустического типа, который преобразует акустические колебания звука в электросигналы. Это устройство – первое звено в любом процессе звукозаписи или речевой связи. Именно его характеристики, а также условия использования определяют качество всего сигала.

Внутри микрофона во время превращения звуковых колебаний в электрические импульсы происходит множество взаимосвязанных физических процессов. В связи с этим его можно рассматривать как цепь функциональных звеньев.

Подразделение микрофонов

что такое компьютерный микрофон

Что такое микрофон, мы разобрались. Как же их классифицируют? Есть три основных признака:

  • Тип приемника.
  • Тип преобразователя.
  • Назначение.

Первый признак определяет одну из главных характеристик устройства – характеристику направленности. Это зависимость его чувствительности на определенной частоте от угла падения звуковых волн.

По типу преобразователя микрофоны можно разделить на электромагнитные, динамические, электростатические, угольные и пьезоэлектрические. В профессиональных моделях применяются электростатические и динамические преобразователи.

Современные микрофоны и их применение

современные микрофоны и их применение

Эти устройства есть везде: в телефонах, в планшетах, в плеерах, в диктофонах, в фотоаппаратах и видеокамерах. Но есть и микрофоны другого рода.

Эстрадные

Данный тип создавался для сцены. В сознании зрителя эстрада ассоциируется с ручным микрофоном, который имеет рукоять и капсюль, защищенный сеткой. Да, в большинстве случаев дизайн именно такой. Ведь он отлично фиксируется в держателях. К тому же можно легко подобрать сменную сетку для ветрозащиты.

Можно разделить данный тип еще на беспроводные и проводные. Что такое микрофон беспроводного типа? Это устройство со встроенным адаптером связи, работающее на аккумуляторе.

Что говорят пользователи об эстрадных микрофонах? Отзывы разные, но сходятся они в том, что нужно выбирать модели подороже.

Студийные

микрофон значения

Широкое применение в телевидении получили маленькие беспроводные микрофоны-петлички. Но также часто используют и ручные устройства, головные гарнитуры. В передачах можно заметить и настольные микрофоны, имеющие плоскую форму. Они почти незаметны на столах дикторов. Их главная задача состоит в фиксации всех звуков над столом.

Микрофоны для музыкальных студий

В данной категории можно также выделить определенные типы: вокальные, речевые и инструментальные. Выглядеть они могут по-разному. Речевые и вокальные между собой обычно похожи. Их можно монтировать на стойки в специальные держатели. Инструментальный тип внешне походит и на сценические, и на студийные. Их особенность – способность воспринимать нюансы и детали звука и высокая сопротивляемость сильному звуковому давлению. Для этого в них встроен аттенюатор, снижающий риск перегрузки устройства.

Микрофоны для компьютера

Что такое компьютерный микрофон – знают все. Это чаще всего недорогое устройство, которое используется для связи через различные программы. Их характеристики не впечатляют, но пользователям многого и не нужно. Выполняются они в виде гарнитур. Часто встраиваются в веб-камеры для удобства видеосвязи.

Разделение по принципу действия подразумевает две разновидности устройств: конденсаторные и динамические. Каждый из них имеет свои преимущества и недостатки, а также сферы применения.

Конденсаторный тип микрофонов

микрофоны характеристики отзывы пользователей

У таких устройств за преобразование звука в электрические сигналы отвечает, как нетрудно догадаться, конденсатор. Одна его обкладка является неподвижной, а вторая служит мембраной и под воздействием звука приходит в движение.

Этому типу микрофонов необходимо дополнительное питание, называемое фантомным. Существуют модели, в которых для этого используются батарейки.

Динамические микрофоны

В таких устройствах основным элементом, отвечающим за преобразование, является маленький динамик. Звуковые волны вынуждают колебаться мембрану с катушечным микрофоном, который помещен в постоянное магнитное поле. Помимо катушечных, есть ленточные микрофоны. Их обычно используют в студиях. Катушка в них заменена на гофрированную ленту из фольги.

Дополнительного питания динамические устройства не требуют. Они более надежны и не чувствительны к температурным перепадам. Но качество звука уступает конденсаторным.

Советы по выбору микрофона

Прежде всего нужно понять, что универсальных устройств не бывает. Конечно, если выбирается компьютерный микрофон, значения не имеет, какую модель выбрать. Но даже тут не следует выбирать самые дешевые экземпляры.

Приобретать микрофон нужно только под определенные задачи. К примеру, если необходимо записывать партии на барабанах, то необходим не один, а несколько устройств инструментального типа, которые готовы к серьезному давлению звука. Если нужно записать вокал, то хватит одного студийного вокального микрофона хорошего качества. В общем, для любой цели следует выбирать специальное устройство.

В лучшем случае покупатель переплатит, если ошибется, так как придется докупать дополнительное оборудование, если качество звука будет недостаточно хорошим. Ну а если выбран не тот тип микрофона, то в определенных условиях он будет работать не так, как положено. Тут не только денежные потери, но и временные.

Отзывы

Сегодня бренд уже не является показателем качества. Отзывы пользователей дорогих моделей известных марок часто негативные. А вот о новых производителях, которые еще мало известны, говорят в положительном ключе.

К примеру, микрофоны от Phillips часто ругают за плохое качество. Модели от Sony получают усредненные отзывы. Дорогие микрофоны этой компании бывают как хорошими, так и не очень. А вот об устройствах от Defender говорят много хорошего.

В любом случае не стоит отдавать предпочтение недорогим моделям. Даже если они произведены известной фирмой, их качество будет неприемлемым. Профессиональный микрофон же стоит дорого.

fb.ru

Микрофоны - типы, устройство и характеристики

Выбор правильного микрофона является одним из наиболее важнейших решений на пути к качественной записи. Если мы будем рассматривать запись, а именно так автор и советует поступать, как процесс увековечивания звукового материала, то становится очевидным, что выбор микрофона, наравне с качеством музыкального инструмента, способностями музыканта, а также акустическими характеристиками помещения, в котором производится запись, является критическим, для конечного результата, решением. Микрофон является тем самым связующим звеном между акустическим звуком, созданным тем или иным инструментом или голосом, и тем, как этот звук будет увековечен. Автор уверен, что детальное понимание принципа работы и характеристик микрофона, как, вобшем-то, всех процессов, так или иначе связанных с профессией звукоинженера, поможет сделать правильный выбор, а не руководствоваться привычкой работать по стандартной схеме. Ведь нет слов страшнее, чем привычка и стандартно. Во всяком случае, в этой профессии.

Но прежде, чем непосредственно перейти к обсуждению столь важной темы, стоит дать четкое определение нискольких важнейших понятий:

Микрофон – устройство, преобразующее изменения звукового давления в электрический ток. Микрофоны классифицируются по многим критериям, среди которых можно особенно выделить следующие.

Принцип работы и предназначение – существует множество различных принципов работы микрофоонов и из них вытекающие области применения. Все они имеют преимущества и недостатки, которые мы можем использовать в свою пользу, если будем с ними знакомы. Ниже мы рассмотрим самые расспространенные в аудиоиндустрии техники, опуская самые экзотические.

Чувствительность (mV/Pa) – характеризует способность (эффективность) микрофона преобразовывать изменения звукового давления в электрический ток. Другими словами, дает нам понать какое напряжение будет на выходе микрофона при определенном звуковом давлении. Таким образом, чем выше чувствительность, тем более сильный сигнал будет на выходе при том же звуковом давлении.

Направленность – способность микрофона реагировать на изменения звукового давления относительно месторасположения источника звука в пространстве. Эта способность определяется  конструкцией капсулы, являющейся сердцем любого микрофона.

Но обо всем по порядку. Начнем с пожалуй с самого основного - принципа работы.

1. Устройство и принцип работы 

Под устройством и принципом работы понимают совокупность процессов и логические взаимосвязи ведущие в итоге к желаемому результату, в данном случае переменный ток, форма волны которого аналогична форме акустической волны. Отсюда, кстати, и берет свое начало всем хорошо знакомое понятие аналоговый звук.

Абсолютное большинство микрофонов, приеняемых сегодня в аудиоиндустрии относятся к одной из двух, получивших наиболее широкое распространение, технологий - динамические и конденсаторные.

1.1. Динамические микрофоны

Принцип работы динамического микрофона основан на физическом законе, который гласит – движение проводника в магнитном поле создает электрический ток. Это явление называется индукцией.

Устройство

Устройство динамического микрофонаПроводник, к которому прикреплена мембрана, помещен в постоянное магнитное поле. Изменения давления воздуха, как следствие распространения звуковой волны, заставляют мембрану двигаться в соответствии с амплитудой, фазой и частотой этой самой звуковой волны. Мембрана, в свою очередь, передает это движение проводнику. Движение проводника в постоянном магнитном поле создает электрический сигнал, который в точности  описывает звуковую волну, создавшую это движение.                 Отсюда и название – аналоговый, так как возникший сигнал является  аналогом звуковой волны.

Для облегчения механизма, а значит повышения подвижности, проводник изготавливают из тонкой проволоки, которая обмотана вокруг пластикового пустотелого стержня. Это увеличивает количество проводимого материала в магнитном поле, что, в свою очередь, увеличивает индукцию и  чувствительность микрофона.

У данной конструкции есть свои преимущества и недостатки:

Преимущества:

Надежность

Способность работать с высокими звуковыми давлениями

Простая конструкция и относительно низкая цена

Недостатки:

Пониженная чувствительность к высоким частотам (спад АЧХ)

Относительно медленная реакция на резкие перепады в уровне звукового давления импульсы

Вышеперечисленные характерные аспекты могут быть как достоинствами, так и недостатками. Главное о них знать, а как их применить в свою пользу дело уже за вами.

1.2. Конденсаторные микрофоны

Принцип работы конденсаторного микрофона основан на свойстве конденсатора изменять эллектрическую емкость в зависимости от расстояния между его пластинами.

Устройство

Устройство конденсаторного микрофонаВ конденсаторном микрофоне одна из пластин подвижна и является мембраной. Она выполнена из тончайшего материала, с целью сделать ее как можно более легкой. Как правило, используется пластиковая пленка, на которую наносится тонкий  слой золота или никеля. Вторая же пластина неподвижна. Звуковое давление, воздействуя на мембрану, заставляет ее двигаться в направлении второй пластины, что сокращает расстояние между ними и, как следствие, вызывает изменение емкости конденсатора. Электрический ток, возникающий вследствие этого, и есть сигнал, описывающий звуковую волну. Для создания электрического поля между двумя пластинами, необходимого для работы конденсатора, могут использоваться два способа: внешний источник (батарея или фантомное питание) или же покрытие одной из пластин поляризованным  материалом (такие микрофоны называют электретными). Источник питания необходим так же для обеспечения работы предусилителя, установленного практически во всех конденсаторных микрофонах по причине очень слабого сигнала – амплитуда движения диафрагмы очень ограничена, что выражается в очень незначительных изменениях в напряжении, поэтому уровень сигнала требуется увеличить, прежде чем передавать его по кабелям.

Преимущества:

Более чувствительны, особенно в области высоких частот

Способны более быстро реагировать на резкие изменения в характеристике волн

Недостатки:

Требуют дополнительного источника питания

Более требовательны в обращении

2. Типы капсул

Капсула является в прямом смысле сердцем любого микрофона. Ее прямая задача заключается в конвертировании акустической энергии в электрическую. Для этого она должна обладать рядом качеств, которые в свою очередь будут определять некоторые ее характеристики.

Капсулы по своей конструкции можно разделить на закрытого и открытого типа. Рассмотрим каждый из этих типов в отдельности.

2.1. Капсулы закрытого типа

омнинаправленная капсулаЕсли упростить, то капсула представляет собой металлический цилиндр, одна сторона которого является мемраной. Внутри капсулы поддерживается постоянное давление, так как ее внутреннй мир полностью изолирован от внешнего и соприкосается с ним только через тончаюшую мембрану. Колебания давления снаружи, создаваемые звуковыми волнами, вызывают движение мембраны:

внутрь капсулы, когда звуковая волна находится в своей положительной фазе (увеличение давления).

наружу капсулы, когда звуковая волна находится в своей отрицательной фазе (понижение давления)

Чем больше амлитуда колебаний звуковой волны, тем больше амплитуда отклонений от постоянного давления внутри капсулы, и соответственно выше напряженние на выходе из капсулы.

Из всего выше сказанного можно сделать вывод, что месторасположенние источника звука и направление распространения созданных им колебаий в данной конструкции не имеют никакого значения, так как единственным фактором, необходимым для ее работы является факт изменения давления, а с какой стороны это произойдет, не имеет роли. Направленность капсул является частотно зависимым параметром. Это означает, что он  изменяется в зависимости от частоты акустической волны. Для большей наглядности характеристик чувствительости капсул относительно направления и частоты были введены специальные графики. Они демонстрируют все вышеперечисленные характеристики.

Pic3

Омнинаправленная диаграмма

Капсулы закрытого типа, в силу своей конструкции, всегда буду иметь омнинаправленную характеристику (Omnidirectional) капсулы, то есть не будут чувствительны к месторасположению и направлению распространения звуковой волны. В опрделенных ситуациях это может иметь преимущество и  стать решающим фактором при выборе микрофона, когда к примеру, сигнал должен оставаться стабильным, даже когда, скажем, ведущий поворачивает голову в сторону или к примеру, если необходимо записать звучание какого то инструмента в определенном помещении как атмосферный трек.

2.2. Капсулы открытого типа

Directional CapsuleКапсулы открытого типа имеют отличную от вышеописанной конструкцию и соответственно принцип действия. Как и предпологает название, в данном случае мембрана открыта с обеих ее сторон – фронтальной и тылъной, и обладает чувствительностью к направлению расположения источника звука отностительно мембраны.

Для того чтобы понять как это работает, рассмотрим три различных ситуации:

1В первом случае, звуковая волна приходит с фронтальной стороны мемраны. Изменения давление, являющиеся следствием распространения звуковой волны, заставляют мембрану двигаться. В зависимости от фазы волны в конкретный момент времени, мембрана будет либо прогибаться, при позитивной фазе, т.е. повышении давления, либо совершать движение в обратном направлении, при негативной фазе, т.е. понижении давления.

2Во втором случае, когда звуковая волна приходит с тыльной стороны мембраны, все будет повторяться, но с точностью наоборот.

3А вот третья ситуация очень интересная. В данном случае звуковая волна приходит сбоку, то есть мембрана расположена к ней боковой стороной. Это означает, что изменения давения будут происходить с обеих сторон мемраны. С обеих сторон мембраны будет повышение давления в позитивной фазе волны, или понижение давления в ее негативной фазе. Это заставит мембрану оставаться неподвижной.

Если отобразить чувствительность данной контрукции на уже знакомом нам графике, то не трудно заметить, что наибольшая чувствитель будет с фронтальной 0 градусов и тыльной 180 градусов сторон. По мере приближения к боковым сторонам чувствительность падает и сходит на нет в точке 90 градусов. Этот график напоминает цифру 8, за что данная характеристика направленности и получила свое название - восьмерка (Figure of 8).

Pic4Pic2

Как и в случае с омнинаправленной характеристикой, восьмерка также обладает рядом особеннностей, которые в определенных ситуациях могут стать преимуществами. Но могут оказаться и недостатками. Поэтому выбору направленности микрофона стоит уделить должное внимание.

Кроме того, существуеют еще несколько распространенных характеристик направленности микрофоов. Они являются результатом суммирования двух вышеописанных характеристик. В зависимости от взятой пропорции можно получить различные новые характеристике. В таблице 1 ниже приведены основные даннные. Они конечно же также имеют свои преимущества и недостатки.

Tab1

Кардиообразный (Cardioid) – имеет высокую степень чувствительности с фронтальной стороны и очень низкую с тыльной. Свое название эта характеристика получила в следствии схожести графика с символом сердца.

Pic6Pic5

На практике микрофоны с данной характеристикой направленности часто применяются при работе с живым звуком. Благодаря своей пониженной чувствительности с тыльной стороны, что сильно снижает порцию нежелательных акустических сигналов, попадающих в микрофон со сцены, они обеспечивают более чистое, или если хотите, более стерильное снятие звука с желательного источника. Кроме того, это увеличивает степень возможного усиления сигнала до опасности возникновения фидбека, тем самым снижая эту вероятность.

3. Нелинейность амплитудно-частотной характеристики

К вышеописанным характеристикам, таким как тип, принцип работы и направленность, можно добавить еще один очень важный аспект, играющий не менее важную роль в выборе микрофона для конкретной задачи – амлитудно-частотная характеристика (АЧХ) и уровень искажений. Чаще всего именно они предопределяют оттенок звука, характерного для той или иной модели микрофона.

АЧХ описывает отклонения амплитуды сигнала от амплитуды оригинала на той или иной частоте в определенном диапазоне. Эти отклонения происходят в силу различных факторов, среди которых можно назвать особенности конструкции мембраны, ее материал и вес, а также конструкторские решения по реализации внутренних электроцепей и блоков микрофона. Как правило АЧХ  представлена в виде графика (См. график 1), на котором можно видеть на каких именно частотах и насколько децибел происходит отклонение от линейности.

Frequency Response

Однако может быть представлена в следующем виде: 60Hz - 20kHz (+/- 2dB) . В данном случае невозможно знать на каких именно частотах происходит отклонение. На основе этих данных можно лишь заключить, что в диапазоне от 60Hz до 20KHz максимальное отклонение составляет 2dB. Взглянув на АЧХ микрофона в сопроводительной документации, можно сделать предварительные выводы о “цвете” и “оттенке” микрофона. Но  окончательные выводы можно сделать лишь тщательно прослушав микрофон на различных источниках звука. Это самый лучший показатель. При работе со звуком, полагайтесь на свои уши, а не на глаза!

Кроме вышеперечисленных характеристик существуют еще несколько немаловажных:

Максимальный уровень звукового давления (dBSPL). Этот параметр должен включать в себя процентное содержание общих гармонических искажений при заявляемом уровне.

Уровень собственного шума (dB/dBA). Как правило не превышает 30 dBA

Сопротивление на выходе (Ohm). Это очень важный момент. Все профессиональные микрофоны имеют низкое сопротивление на выходе (Lo-Z), не более 600Ω. Это очень важно для возможности передавать сигнал на относительно большие (около 100 метров) расстояния без потери качества и уровня сигнала.

4. Классификация по предназначению

Существует еще много видов микрофонов, которые имеют особое применение. К ним относятся:

Zone pressure micМикрофон зоны давления. Капсула смонтирована над металлической поверхностью, для предотвращения попадания в диафрагму, отраженных от близлежащих поверхностей, сигналов, что способно вызывать фазовые искажения. Часто используется для записи рояля, так как его можно прикрепить на крышку. А также на сцене в театре.

Stereo MicСтерео – микрофон. В одном корпусе смонтированы две капсулы таким образом, чтобы каждая из них была обращена в противоположную сторону. Так достигается более широкий стереообраз. Может быть, также, реализована MS или X/Y техника.

Boom MicShotgun (пушка )- Конденсаторный микрофон, предназначенный для использования на открытой местности. Широко используется в кинематографии. Обладает очень узкой направленностью, которая достигается путем фазовых сдвигов звуковой информации, приходящей со сторон микрофона. Для этого на корпусе имеются прорези, сквозь которые сторонняя информация и попадает в микрофон. Но за счет того, что капсула расположена в самом конце корпуса, то, что до нее доходит, является звуком, пришедшим с фронтальной стороны. Все же остальное получает фазовый сдвиг и таким образом заглушается.

Это пожалуй самые основные виды, хотя и не все. По мере своей профессиональной деятельности, Вы столкнетесь с дополнительными видами микрофонов, а также с различными видами их применения.

5. Дополнительные функции

На сегодняшний день имеется множество  моделей микрофонов, которые совмещают в себе несколько видов направленностей и дают возможность пользоваться каким-либо из них, по мере потребности, просто переключая положение.

Почти на всех современных микрофонах есть функция, предоставляющая возможность уменьшить уровень выходного сигнала (Pad/Trim). Как правило, на 6/12/18 db (помните, что увеличить/уменьшить на 6.02 db означает в два раза). Это весьма полезная функция в случаях работы с источниками звука с высоким звуковым давлением. Однако если звуковое давление превышает максимально возможную амплитуду движения мембраны микрофона, то эта уже не поможет, так как искажение сигнала будет иметь механическую природу.

Кроме этого имеются также встроенные фильтры для обрезания низких частот (40,60,80 Hz). Очень применимо при работе в гулких помещениях и особенно в случаях с прямым эфиром, когда “потом обрежем” не работает. На некоторых моделях можно даже выбирать крутизну среза, у других же она постоянна и определена производителем (так что стоит почитать техническую документацию)

Заключение

Как  уже говорилось в начале, выбор микрофона очень важное решение. Поинтересуйтесь лишний раз у исполнителя каким он видит звук его инструмента или вокала. В каком акустическом пространстве. Внимательно послушайте все особенности звучания данного инструмента или вокала, и подумайте, с помощью какого микрофона вы можете замаскировать недостатки и подчеркнуть выгодные стороны. Для этого вам нужно хорошо знать все характерные черты имеющихся в вашем распоряжении микрофонов. Какие из них страдают эффектом близости (и может быть это будет вам на руку), какие имеют не очень хорошую чувствительность на высоких частотах, какие могут хорошо справляться с высоким уровнем звукового давления. Постарайтесь приблизиться к конечному результату еще на этапе записи. И тогда вам (или кому-то другому) не нужно будет ломать голову при сведении и пытаться подчеркнуть то, чего в записанном сигнале нет, потому что был выбран неправильный микрофон. Не слушайте людей, говорящих о каком-либо оборудовании, что оно плохое. Это неправильное суждение. Оборудование может быть не подходящее для данной конкретной цели, но не плохое. Даже самый дорогой и титулованный микрофон не всегда подходит для достижения определенной цели. Слушайте, анализируйте, думайте.

Полезные ссылки (англ.):

www.microphone-data.com – техническая информация большинства известных в мире

микрофонов. Требует регистрации.

Ведущие производители:

www.akg.com

www.shure.com

www.audio-technica.com

www.sennheiser.com

www.neumann.com

www.samsontech.com

www.electrovoice.com

www.beyerdynamic.com

www.rodemic.com

yoursoundpath.com

Устройство микрофона

ПЛАН

Практического занятия для студентов 2 курса

факультета Судовождение и Управление судном дневной формы обучения.

Учебная дисциплина: ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ.

Тема 2:

Пз-3

Микрофоны, телефоны, магнитострикционные элементы.

Учебная цель:

Изучить принцип работы микрофонов и телефонов.

Время: 2 часa.

Дата: 12.02.2014 группа СВ-212д.

время

содержание

примечание

5

Проверка наличия студентов, объявление темы и учебной цели занятия.

10

Вводная часть.

30

Микрофоны.

20

Телефоны.

20

Громкоговорители и система внутрисудовой громкоговорящей связи. Иные судовые звуковые системы.

5

Заключительная часть.

Старший преподаватель А. Рассохин.

Микрофо́н (от греч. μικρός — маленький, φωνη — голос) — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока. Является устройством ввода. Микрофон служит первичным звеном в цепочке звукового тракта или звукоусиления.

Микрофоны используются во многих устройствах, таких как телефоны и магнитофоны, в звуко- и видеозаписи, на радио и телевидении, для радиосвязи, а также для ультразвукового контроля.

Принцип действия микрофона с подвижной катушкой

Принцип работы микрофона заключается в том, что давление звуковых колебаний воздуха, воды или твёрдого 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.

Свойства акустико-механической системы сильно зависят от того, воздействует ли звуковое давление на одну сторону диафрагмы (микрофон давления) или на обе стороны, а во втором случае от того, симметрично ли это воздействие (микрофон градиента давления) или на одну из сторон диафрагмы действуют колебания, непосредственно возбуждающие её, а на вторую — прошедшие через какое-либо механическое или акустическое сопротивление или систему задержки времени (асимметричный микрофон градиента давления).

Типы микрофонов по принципу действия:

  • Динамический микрофон

  • Электромагнитный

  • Ленточный

  • Катушечный

  • Конденсаторный микрофон

  • Электретный микрофон

  • Угольный микрофон

  • Пьезомикрофон

  • Оптоаккустический микрофон(несущей является свет)

Устройство микрофонов: а - угольного; б - электромагнитного; в - электродинамического; г - ленточного; д - конденсаторного; е - пьезоэлектрического

Более массовыми являются динамические микрофоны, отличающиеся от угольных гораздо лучшей линейностью характеристик и хорошими частотными свойствами, а от конденсаторных — более приемлемыми электрическими свойствами.

Первым динамическим микрофоном стал изобретённый в 1924 году электродинамический микрофон ленточного типа.

В ленточном микрофоне в магнитном поле располагается гофрированная ленточка из очень тонкой (около 2 мкм) алюминиевой фольги. Такие микрофоны до сих пор применяются в студийной звукозаписи благодаря чрезвычайно широким частотным характеристикам, однако их чувствительность невелика, выходное сопротивление очень мало (доли ома), что значительно осложняет проектирование усилителей. Кроме того, достаточная чувствительность достижима только при значительной площади ленточки (а значит, и размерах магнита), в результате такие микрофоны имеют бо́льшие размеры и массу по сравнению со всеми остальными типами.

В 1931 году изобрели динамический микрофон с катушкой, приклеенной к тонкой мембране из полистирола или фольги. В отличие от ленточного, он имел существенно более высокое выходное сопротивление (десятки ом и сотни килоом), мог быть изготовлен в меньших размерах и является обратимым.

Совершенствование характеристик именно этих микрофонов, в сочетании с совершенствованием звукоусилительной и звукозаписывающей аппаратуры, позволило развиться индустрии звукозаписи не только в студийных условиях. Создание малых по размеру (даже несмотря на массу постоянного магнита, необходимого для работы микрофона), а также чрезвычайно чувствительных и узконаправленных динамических микрофонов в заметной степени изменило представление о приватности и породило ряд изменений в законодательстве (в частности, о применении подслушивающих устройств).

Электромагнитный микрофон работает следующим образом: Перед полюсами (полюсными наконечниками) 2 магнита 3 располагают ферромагнитную диафрагму 1 или скрепленный с ней якорь. При колебаниях диафрагмы под воздействием на нее звукового давления меняется магнитное сопротивление системы, а значит, и магнитный поток через витки обмотки, намотанной на магнитопровод этой системы. Благодаря этому на зажимах обмотки возникает переменное напряжение звуковой частоты, являющееся выходным сигналом микрофона. Электромагнитный микрофон стабилен в работе. Однако ему свойственны узкий частотный диапазон, большая неравномерность частотной характеристики и значительные нелинейные искажения.

В противоположность электромагнитному микрофону чрезвычайно широкое распространение для целей озвучения, звукоусиления получил электродинамический микрофонв своих двух модификациях - катушечной и ленточной. Принцип действия электродинамического катушечного микрофона состоит в следующем. 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. Электродинамический микрофон стабилен, имеет довольно широкий частотный диапазон, сравнительно небольшую неравномерность частотной характеристики.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. Т.к. сопротивление ленточки очень мало, то для уменьшения падения напряжения на соединительных проводниках напряжение, развиваемое на концах ленточки 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.

Конденсаторный микрофон был изобретён в 1916 году. В нём звук воздействует на тонкую металлическую мембрану, изменяя расстояние между мембраной и металлическим корпусом. Тем самым образуемый мембраной и корпусом конденсатор меняет ёмкость. Если подвести к пластинам постоянное напряжение, изменение ёмкости вызовет ток через конденсатор, тем самым образуя электрический сигнал во внешней цепи.

Конденсаторный микрофон.Диафрагма конденсаторного микрофона представляет собой тончайшую пластиковую плёнку (для того, чтобы она могла колебаться), покрытую с одной стороны золотом или никелем и расположенную вблизи от неподвижной пластины из проводящего материала. Для создания электрического поля между диафрагмой и этой пластиной могут использоваться два способа:  1 - в некоторых конденсаторных микрофонах применяется внешний источник (батарея), с помощью которого на диафрагму подаётся поляризующее напряжение.  2 - другие микрофоны, их называютэлектретными— содержат перманентно поляризованный (электретный) материал, располагающийся либо в пластине, либо в самой диафрагме.

Электретный микрофон по принципу действия и конструкции близок к конденсаторному, однако в качестве неподвижной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения выступает пластина из электрета. Долгое время такие микрофоны были относительно дороги, а их очень высокое выходное сопротивление (как и конденсаторных, единицы мегаом и выше) заставляло применять исключительно ламповые схемы. Создание полевых транзисторов привело к появлению чрезвычайно эффективных, миниатюрных и лёгких электретных микрофонов, совмещённых с собранным в том же корпусе предусилителем на полевом транзисторе.

Электретные микрофоны, по существу, те же конденсаторные, но постоянное напряжение для них обеспечивается не обычным источником, а электрическим зарядом мембраны или неподвижного электрода, материалы которых отличаются тем, что способны сохранять этот заряд длительное время.

Вначале наибольшее распространение получил угольный микрофон Эдисона. Угольный микрофон до сих пор используется в аппаратах аналоговой телефонии. Действие его основывается на изменении сопротивления между зёрнами угольного порошка при изменении давления на их совокупность.

УГОЛЬНЫЙ МИКРОФОН (Carbon microphone) — один из первых типовмикрофонов. Угольный микрофон содержитугольныйпорошок, размещённый между двумя металлическими пластинами и заключённый в герметичную капсулу. Стенки капсулы или одна из металлических пластин соединяется смембраной. 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.

Угольный микрофон работает следующим образом. При воздействии звукового давления на его диафрагму 1 она начинает колебаться. В такт этим колебаниям изменяется и сила сжатия зерен угольного порошка 2, в связи с чем изменяется сопротивление между электродами 3 и 4, а при постоянном электрическом напряжении изменяется и ток через микрофон. Если, скажем, включить микрофон к первичной обмотке трансформатора Т, то на зажимах его вторичной обмотки будет возникать переменное напряжение, форма кривой которого будет отображать форму кривой звукового давления, воздействующего на диафрагму микрофона. Основное преимущество угольного микрофона - высокая чувствительность, позволяющая использовать его без усилителей. Недостатки - нестабильность работы и шум из-за того, что полезный электрический сигнал вырабатывается при разрыве и восстановлении контактов между отдельными зернами порошка, большая неравномерность частотной характеристики и значительные нелинейные искажения.

Пьезоэлектрический микрофон, сконструированный советскими учёными в 1925 году, имеет в качестве датчика звукового давления пластинку из вещества, обладающего пьезоэлектрическими свойствами. Работа в качестве датчика давления позволила создать первые гидрофоны и записать сверхнизкочастотные звуки, характерные для морских обитателей.

Некоторое распространение получили микрофоны пьезоэлектрические. Их действие основано на том, что звуковое давление воздействует непосредственно или через диафрагму 1 и скрепленный с ней стержень 2 на пьезоэлектрический элемент 3. При деформации последнего на его обкладках вследствие пьезоэлектрического эффекта возникает напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

Микрофонный кабель.На рисунке ниже показано, как правильно изготовить шнур, который не внесет никакого вклада в качество сигнала, если он состоит из качественных проводов. В качестве экрана - медная оплетка. Сигнальные жилы внутри экрана - витая пара медных многожильных проводов.

studfiles.net

микрофон - это... Что такое микрофон?

  • микрофон — микрофон …   Орфографический словарь-справочник

  • МИКРОФОН — (греч.). Прибор, изобретенный Hughes’ом, в 1878 г., для усиления восприятия бесконечно слабых звуков и шумов; усовершенствован Эдисоном. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. МИКРОФОН прибор для усиления… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • МИКРОФОН — устройство, преобразующее звуковые колебания в электрические сигналы для их усиления или передачи на расстояние. Основными его показателями являются чувствительность и рабочий диапазон частот. М. различных видов применяются в телефонных аппаратах …   Большая политехническая энциклопедия

  • МИКРОФОН — МИКРОФОН, устройство для преобразования звуковых колебаний в изменяющиеся электрические колебания с одинаковой характеристикой ЧАСТОТЫ и амплитуды. Угольный микрофон используется во многих телефонах. В таком микрофоне звуковое давление вызывает… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • микрофон — МИКРОФОН, а, м. Стакан, рюмка, стопка, любая ёмкость для распития спиртного (как правило, в ситуации, когда все по очереди пьют из одной ёмкости). Отдай микрофон! Ну ка дай микрофон, я речь скажу (произнесу тост) …   Словарь русского арго

  • микрофон — а, м. microphone m., нем. Mikrophon <гр. mikros малый + phone звук. Орудие, увеличивающее звук. Ян. 1804. Прибор, преобразующий звуковые колебания в электрические для передачи звуков на расстояние. Крысин 1998. На экране один мужчина… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • МИКРОФОН — (от микро... и ...фон) устройство для преобразования звуковых колебаний в электрические в телефонных аппаратах, устройствах звукозаписи, системах радиовещания. Основные типы: угольный, электродинамический, электростатический, пьезоэлектрический… …   Большой Энциклопедический словарь

  • МИКРОФОН — МИКРОФОН, микрофона, муж. (от греч. mikros малый и phone звук) (физ.). Прибор для преобразования звуковых колебаний в колебания силы электрического тока. Говорить в микрофон. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • МИКРОФОН — (от греч. mikros малый и phone звук), приёмник звука для возд. среды. М. явл. электроакустическим преобразователем и применяется в телефонии, радиовещании, телевидении, системах звукоусиления и звукозаписи. Простейший М. угольный, используемый в… …   Физическая энциклопедия

  • микрофон — емкость, микрофончик, остеофон, ларингофон, стопка, стакан Словарь русских синонимов. микрофон сущ., кол во синонимов: 9 • емкость (66) • …   Словарь синонимов

  • МИКРОФОН — МИКРОФОН, прибор, служащий для преобразования звуковых колебаний воздуха в колебания силы электрического тока. Первый М., изобретенный Юзом (Hughes; 1878), основывался на изменении сопротивления контакта. Он представляет собой угольный стержень А …   Большая медицинская энциклопедия

  • dic.academic.ru

    микрофон - это... Что такое микрофон?

    электроакустический прибор, преобразующий звуковые (упругие) колебания в электрические. Применяется в телефонии, радиовещании, телевидении, звукозаписи и др. По принципу действия различают микрофоны угольные, электродинамические, электретные, пьезоэлектрические, конденсаторные и электромагнитные.Первый микрофон (угольный) был изобретён в 1878 г. независимо друг от друга русским изобретателем М. Махальским и американцем Д. Юзом. Микрофон состоял из небольшой коробочки, заполненной угольным порошком, тонкой металлической пластины – мембраны, закрывавшей коробочку, и двух электродов, погружённых в порошок. Под действием упругих звуковых колебаний воздуха мембрана прогибалась и давила на порошок, изменяя его плотность и, следовательно, электрическое сопротивление. Вследствие этого изменялась сила тока, протекающего через порошок (и погружённые в него электроды), и в цепи микрофона возникали электрические колебания, амплитуда которых в точности повторяла амплитуду звуковых колебаний. В результате многолетнего усовершенствования угольного микрофона был создан современный вариант микрофона капсюльного типа, широко применяемый в современных телефонных аппаратах. Вслед за угольным микрофоном был изобретён конденсаторный (Э. Венте, 1917 г., США), электродинамический ленточного типа (В. Шотки, 1924 г., Германия), электретный (Ёгути, нач. 1920-х гг., Япония), пьезоэлектрический (С. Н. Ржевкин и А. И. Яковлев, 1925 г., СССР), электродинамический катушечного типа (Э. Венте и А. Терос, 1931 г., США) и другие микрофоны. Наибольшее распространение получили электродинамический катушечный и конденсаторный микрофоны.В электродинамическом микрофоне катушечного типа звуковые колебания воздействуют на катушку с проводом, помещённую в поле постоянного магнита. При колебаниях катушки в магнитном поле в ней наводится ЭДС, создающая во внешней цепи электрический ток, изменяющийся с частотой звуковых колебаний. В электродинамическом микрофоне ленточного типа вместо катушки с проводом в магнитное поле помещается тонкая (ок. 2 мкм) алюминиевая ленточка. Под воздействием упругих звуковых волн ленточка колеблется, и в ней наводится переменный ток звуковой частоты. Конденсаторный микрофон представляет собой по существу конденсатор переменной ёмкости, включённый в цепь постоянного тока. Одна из пластин конденсатора (подвижная) является мембраной. Под давлением звуковых волн эта пластина перемещается относительно другой неподвижной пластины. В результате меняется расстояние между пластинами и, следовательно, ёмкость конденсатора, что приводит к появлению в цепи конденсатора тока, изменяющегося в такт звуковых колебаний.

    Выбор того или иного микрофона определяется его назначением, диапазоном воспроизводимых частот, чувствительностью к звуковым колебаниям. Напр., при записи музыкальных произведений, передачах радио – и телевещания применяют микрофоны электродинамические с полосой частот 20–20 000 Гц при исчезающе малых искажениях звука.

    dic.academic.ru

    Микрофон - это... Что такое Микрофон?

            электроакустический прибор для преобразования звуковых колебаний в электрические. Применяется в телефонии, радиовещании, телевидении, системах звукоусиления и звукозаписи. По принципу действия М. подразделяются на угольные, электродинамические, конденсаторные, электретные, пьезоэлектрические и электромагнитные, по направленности действия — на ненаправленные, односторонне направленные (кардиоидные) и двусторонне направленные.

             В порошковом угольном М., впервые сконструированном русскими изобретателями М. Махальским в 1878 и независимо от него П. М. Голубицким в 1883, угольная или металлическая Мембрана под действием звуковых волн колеблется, изменяя плотность и, следовательно, электрическое сопротивление находящегося в капсюле и прилегающего к мембране угольного порошка. Вследствие этого сила тока, протекающего через М., также изменяется. Образуется пульсирующий ток, который в простейшем случае, протекая по проводной линии к Телефону, вызывает колебания мембраны последнего, соответствующие колебаниям мембраны М. В результате многолетнего улучшения конструкции и электрических параметров М. с угольным порошком был создан М. капсюльного типа (рис. 1), широко применяемый в телефонии.

             В электродинамическом М. катушечного типа, который изобрели американские учёные Э. Венте и А. Терас в 1931, применена диафрагма из тонкой полистирольной плёнки или алюминиевой фольги, жестко связанная с катушкой из тонкой проволоки, находящейся в кольцевом зазоре магнитной системы (рис. 2). При колебаниях диафрагмы под действием звуковой волны витки катушки пересекают магнитные силовые линии и в катушке наводится эдс, создающая переменное напряжение на её зажимах. Такой М. прост по конструкции, имеет небольшие габариты, надёжен в эксплуатации. В электродинамическом М. ленточного типа, изобретённом немецкими учёными Э. Герлахом и В. Шотки в 1924, вместо катушки в магнитном поле располагается гофрированная ленточка из очень тонкой (порядка 2 мкм) алюминиевой фольги. Такой М. применяется главным образом для музыкальных передач из студий.

             В конденсаторном М. (рис. 3), изобретённом американским учёным Э. Венте в 1917, звуковые волны действуют на тонкую металлическую мембрану, изменяя расстояние и, следовательно, электрическую ёмкость между мембраной и металлическим неподвижным корпусом, представляющими собой пластины конденсатора электрического (См. Конденсатор электрический). При подведении к пластинам постоянного напряжения изменение ёмкости вызывает появление тока через конденсатор, сила которого изменяется в такт с колебаниями звуковых частот. Такие М. распространены в высококачественных системах звукозаписи и звукопередачи.          В электретном М., изобретённым японским учёным Ёгути в начале 20-х гг. 20 в. и по принципу действия и конструкции схожем с конденсаторным, роль неподвижной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения играет пластина из электрета (См. Электреты).          В пьезоэлектрическом М., впервые сконструированном советскими учёными С. Н. Ржевкиным и А. И. Яковлевым в 1925, звуковые волны воздействуют на пластинку из вещества, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, например из сегнетовой соли, вызывая на её поверхности появление электрических зарядов (см. Пьезоэлектричество). В электромагнитном М. звуковые волны воздействуют на мембрану, жестко связанную со стальным якорем, при колебаниях которого в зазоре постоянного магнита на выводах неподвижной катушки из провода, намотанного поверх якоря, появляется эдс. Пьезоэлектрические и электромагнитные М. применяются главным образом в радиолюбительских устройствах и слуховых аппаратах.

             В стереофоническом радиовещании и звукозаписи применяют систему из двух одинаковых однонаправленных М. (чаще конденсаторных или электродинамических М.), помещенных в общем корпусе вплотную один под другим так, что направления их максимальная чувствительности расположены под углом 90° одно к другому (стереофонический М.).

             В таблице приведены усреднённые значения основных параметров М. (в скобках указаны классы качества: Вк — высший, 1к — первый, 2к — второй, 3к — третий).

            ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

            |                                   | Параметры                                                                      |

            |                                   |---------------------------------------------------------------------------------------- |

            | Тип микрофона           | диапазон              | неравномерность | осевая                 |

            |                                   | воспроизводимых | частотной            | чувствительность |

            |                                   | частот, гц             | характеристики,   | на частоте 1000    |

            |                                   |                             | дб                       | гц, мв×м2/н           |

            |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

            | Угольный                    | 300—3400 (3 к)     | 20                        | 1000                     |

            |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

            | Электродинамический | 100—10 000(1к)    | 12                        | 0,5                       |

            | катушечного типа        |-----------------------------|                            |-----------------------------|

            |                                   | 30—15 000 (Вк)     |                            | Микрофон1,0                     |

            |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

            | Электродинамический | 50—10 000 (1к)     | 10                        | 1                          |

            | ленточного типа          |-----------------------------|                            |-----------------------------|

            |                                   | 70—15 000 (Вк)     |                            | 1,5                       |

            |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

            | Конденсаторный         | 30—15 000 (Вк)     | 5                         | 5                          |

            |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

            | Пьезоэлектрический   | 100—5 000 (2к)     | 15                        | 50                        |

            |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

            | Электромагнитный      | 300—5 000           | 20                        | 5                          |

            ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

            

             Лит.: Фурдуев В. В., Акустические основы вещания, М., 1960; Дольник А, Г., Эфрусси М. М., Микрофоны, 2 изд., М., 1967.

             А. В. Никонов.

            

            Рис. 3а. Конденсаторный микрофон типа 19A-4. Внешний вид.

            

            Рис. 2а. Электродинамический микрофон катушечного типа МД-56. Внешний вид.

            

            Рис. 1. Капсюль типа МК-10 угольного микрофона: а — внешний вид; б — схема устройства; 1 — мембрана; 2 — подвижный электрод; 3 — слюдяная шайба; 4 — перфорированная металлическая крышка; 5 — корпус; 6 — пластмассовое кольцо; 7 — шайба; 8 — угольный порошок; 9 — неподвижный электрод.

            

            Рис. 2б. Электродинамический микрофон катушечного типа МД-56. Схема устройства: 1 — диафрагма; 2 — звуковая катушка; 3 — гофрированный воротник; 4 — магнитопровод; 5 — полюсный наконечник; 6 — магнит.

            

            Рис. 3б. Конденсаторный микрофон типа 19A-4. Схема устройства; 1 — неподвижный электрод; 2 — мембрана.

    dic.academic.ru