Микрофон. Микрофон определение


Что такое микрофон?

микрофон

Что такое микрофон

Что такое микрофон? Казалось бы, ответ на этот вопрос знают все, но если говорить об истории появления первых микрофонов и возможностях самых современных моделей, то тут есть о чем рассказать.

Микрофон – электроакустический прибор, преобразующий акустические колебания в электрические колебания. Существует много разных типов микрофонов, отличающихся по принципу действия, по функциональности можно классифицировать их в несколько  групп:

  1. Студийные микрофоны
  2. Сценические микрофоны
  3. Измерительные микрофоны
  4. Микрофон для использования в радиогарнитуре
  5. Мини-микрофоны для скрытого ношения
  6. Микрофонный капсюль для телефонных аппаратов
  7. Ларингофоны
  8. Гидрофоны.

 

Купить микрофон можно в любом специализированном магазине, это не составит труда. Даже если вы не можете позволить себе новый микрофон, то всегда есть возможность найти б/у микрофон, продажа которых осуществляется, например, через интернет: http://zapp.com.ua/audiotehnika/mikrofony.html

Классификация микрофонов

Студийные микрофоны – самый дорогой тип микрофонов, используются в звукозаписывающих студиях, как правило, сфера применения таких микрофонов – шоу-бизнес и киноиндустрия. Это очень чувствительные приборы, способные улавливать и усиливать самые тихие и нестандартные звуки.

Сценические микрофоны – такие микрофоны также используют в шоу-бизнесе. Они несильно уступают студийным микрофонам по качеству, но менее дороги.

Измерительные микрофоны – используются в измерительной технике для улавливания различных акустических сигналов. Как правило, их используют в промышленной технике, а также узконаправленной специфической аппаратуре.

Микрофоны для радиогарнитуры – этот тип микрофонов используют в телефонных гарнитурах, которые часто можно встретить на улице. Основное преимущество такого микрофона в том, что он может передавать звук с помощью технологий беспроводной передачи данных.

Мини-микрофоны – самый миниатюрный тип микрофонов, как правило, используется для скрытного прослушивания.

Микрофонный капсюль – такой микрофон имеет закрытую конструкцию и предназначен для воспроизведения достаточно слабых сигналов. Чаще всего такие микрофоны можно встретить в наушниках, мобильных телефонах.

Ларингофоны – особый тип микрофонов, отличающихся от остальных принципом действия. Используют в условиях с повышенными уровнями шума, например, в самолете, танке, производстве. Ларингофоны передают звук механическим путем, от колебаний, возникающих на коже у гортани человека через чувствительный датчик.

Гидрофоны – специальный акустический прибор, способный воспринимать и передавать звуки, возникающие под водой. Такие устройства используются в подводных лодках, сонарах, эхолотах, и др.

Современные микрофоны способны улавливать и передавать самые незначительные звуковые колебания, при этом отсеивая лишние шумы. С появлением компьютерной техники микрофон также стал небольшим компьютером, в котором хранится информация о его владельце, например, любимая музыка и настройки воспроизведения. 

windows-gadjet.ru

Микрофон — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Микрофо́н (от греч. μικρός — маленький, φωνη — голос) — электроакустический прибор, преобразующий акустические колебания в элект­рические коле­бания.

Наиболее распростра­нённый вид микрофона в настоящий момент — динамический микрофон, к достоинствам которого можно отнести их хорошие качественные показатели: прочность, небольшие размеры и массу, малую восприимчивость к вибрациям и тряске, широкий интервал воспринимаемых частот, что позволяет использовать этот тип микрофона как в студиях, так и во внестудийных условиях при записи открытых концертов и репортажей.[1]

Вначале наибольшее распространение получил угольный микрофон Эдисона, об изобретении которого также независимо заявляли Генрих Махальский в 1878 году и Павел Голубицкий в 1883 году. 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 инженером Bell Labs Эдуардом Венте (Edward Christopher Wente) 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.

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 Эрлахом (Gerwin Erlach) и Шоттки электродинамический микрофон ленточного типа. Они расположили в магнитном поле гофрированную ленточку 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.

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 инженеры Венте и Тёрэс (Albert L. Thuras) 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).

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 1920-х годов, 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.

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 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).

Большое влияние на характеристики микрофона оказывает его механоэлектрическая часть.

Типы микрофонов по принципу действия[править | править вики-текст]

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[править | править вики-текст]

  • Студийный микрофон
  • Сценический микрофон
  • Измерительный микрофон («искусственное ухо»)
  • Микрофонный капсюль для телефонных аппаратов
  • Микрофон для применения в радиогарнитурах
  • Микрофон для скрытого ношения
  • Ларингофон
  • Гидрофон
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[править | править вики-текст]

Чувствительность микрофона определяется отношением напряжения на выходе микрофона к звуковому давлению Р0, как правило, в свободном звуковом поле[2], то есть при отсутствии влияния отражающих поверхностей[3]. 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[править | править вики-текст]

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 определённой частоте к чувствительности на опорной частоте (в основном 1 кГц).

Акустическая характеристика[править | править вики-текст]

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 приёмников звука: приёмники давления; градиента давления; комбинированные.

Характеристика направленности[править | править вики-текст]

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

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, то есть 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[править | править вики-текст]

В ненаправленных микрофонах — приёмниках 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 счёт дифракции звуковых волн микрофон приобретает 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[править | править вики-текст]

В микрофонах — приёмниках 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 восьмёрки.

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

Микрофоны одностороннего направления[править | править вики-текст]

Односторонняя направленность достигается в микрофонах комбинированного типа. Их диаграммы направленности близки по форме к кардиоиде, поэтому нередко их называют кардиоидными. Модификации микрофонов, имеющих ещё 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 определённые 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[править | править вики-текст]

Эквивалентный уровень шума (equivalent noise). В соответствии с международными стандартами собственный уровень шума микрофона определяется как уровень звукового давления, который создает напряжение на выходе микрофона, равное напряжению, возникающему в нём только за счет собственных шумов при отсутствии звукового сигнала. Он может быть рассчитан по формуле

LpЭ=20lg Uш/Sρ0,

где:

Uш — квадратный корень из разности квадратов значений напряжения на выходе испытательного стенда по ГОСТ 16123-88 (IEC 60268-4), измеренное при подключенном микрофоне и при замене его на резистор – эквивалент модуля сопротивления испытуемого микрофона,

S — чувствительность микрофона на частоте 1000 Гц, ρ0=2,10-5Па.

Способы измерения этого параметра несколько отличаются в разных стандартах, поэтому обычно в современных каталогах приводятся два значения эквивалентного уровня шумов: по стандарту DIN 45 412 (IEC 60268-1) и по стандарту DIN 45 405 (CCIR 468-3). В первом случае при измерениях используется взвешивающая стандартная кривая А. Во втором случае используется другая форма взвешивающей кривой (психометрическая кривая 468) и отличия в методике, более подходящей для измерительных микрофонов.

Для микрофонов существуют различные типы защиты: накладки из полиуретана, поп-фильтры, звукозаглушающие боксы и капсюли (решётки).

  • Микрофон со снятой защитой.

  • «Дохлая кошка» и «дохлый котёнок». Дохлая кошка закрывает стереомикрофон для DSLR-камеры. Названия отличаются из-за разных размеров.

  • Микрофонная решётка (капсюль), защищающая микрофон от ветра и т. п.

Проводные микрофоны с неразъёмным кабелем. Для цветовой маркировки перемотаны изолентой

Большинство микрофонов подключается к звуковому оборудованию посредством кабеля. Кабели могут быть либо неразъёмными, либо разъёмными. Последние применяются чаще всего. Долгие годы во время выступления на сцене, конференциях и т.п. применялись именно проводные микрофоны, т.к. они неприхотливы и просты в эксплуатации. Профессиональные микрофоны имеют трёхпроводное балансное подключение (разъёмы XLR) для снижения наводок и помех. Для работы конденсаторных микрофонов звуковое оборудование должно иметь режим фантомного питания.

Также существуют более сложные устройства — радиомикрофоны (беспроводные микрофоны, радиосистемы), — которые составляют конкуренцию проводным микрофонам, хотя и не вытесняют их совсем (они также применяются для выступления на сцене, на конференциях...). Внутри такого микрофона находится радиопередатчик, передающий по радио звуки на расположенный поблизости радиоприёмник (ресивер) через внутреннюю антенну (у некоторых беспроводных микрофонов также встречается внешняя антенна; у ресивера обязательно имеется внешняя антенна). Рабочая частота ресивера строго соответствует рабочей частоте передатчика микрофона (рабочая частота измеряется в мегагерцах (МГц, MHz) и может достигать нескольких сотен единиц — это УКВ-радиосвязь (или FM; иногда в техническом описании указано «FM wireless microphone»)). Приёмник подключается к звуковому оборудованию посредством кабеля, сам же питается от электросети.

Главное удобство радиомикрофонов в том, что они в отличие от проводных имеют хотя и ограниченную (это ведь не мобильный телефон!), но бо́льшую свободу передвижения. Недостаток — относительно частая разрядка элементов питания (аккумуляторов)[4].

Радиомикрофоны бывают как бытового, так и профессионального уровня. Бытовые обычно работают по принципу «plug and play» («включи и работай») и имеют только настройки выходной громкости. У радиосистем профессиональных серий на ресивере и самом микрофоне можно установить желаемые настройки сигнала для каждого конкретного микрофона, что позволяет одному ресиверу обслуживать иногда сразу 10 и более радиомикрофонов, кроме того, качество сигнала и передаваемых звуков у них гораздо выше, нежели у бытовых, поэтому профессиональные радиомикрофоны так хорошо себя зарекомендовали на концертах. Также бывают цифровые микрофонные радиосистемы из тех же профессиональных серий.

Наиболее известными производителями профессиональных радиомикрофонов являются Sennheiser, beyerdynamic (Германия) и Shure (США)[источник не указан 381 день].

На фото для примера показан радиомикрофон «Nady DKW-Duo». Когда в концерте участвует несколько радиомикрофонов, то для цветовой маркировки их обычно перематывают изолентой (как на фото), поскольку они идентичны по виду (если одного типа и серии)[5].

Радиомикрофон и его ресивер
  • Микрофон // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  • Микрофон // Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.
  • Сапожков М.А. Электроакустика. Учебник для вузов. — М.: «Связь», 1978. — 272 с. — 30 000 экз.
  • Сидоров И.Н., Димитров А. А. Микрофоны и телефоны. — "Радио и связь", 1993. — 152 с. — (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1197). — 20 000 экз. — ISBN 5-256-01072-7, ISBN 978-5-256-01072-0.
  • Фурдуев В. В. Акустические основы вещания. — М.: Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио, 1960.
  • Дольник А. Г., Эфрусси М. М. Микрофоны. — 2 изд.. — М.: Энергия, 1967.

arquivo.pt

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

  • normative_reference_dictionary.academic.ru

    Микрофон — википедия фото

    В телефонном аппарате Белла, микрофон, как отдельный узел, отсутствовал, его функцию выполнял электромагнитный капсюль, совмещавший в себе функции микрофона и телефонного капсюля. Первым устройством, использующимся только в качестве микрофона стал угольный микрофон Эдисона, об изобретении которого также независимо заявляли Генрих Махальский в 1878 году и Павел Голубицкий в 1883 году. Действие его основывается на изменении сопротивления между зёрнами угольного порошка при изменении давления на их совокупность.

    Конденсаторный микрофон был изобретён инженером Bell Labs Эдуардом Венте (Edward Christopher Wente) 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.

    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 Эрлахом (Gerwin Erlach) и Шоттки электродинамический микрофон ленточного типа. Они расположили в магнитном поле гофрированную ленточку 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.

    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 инженеры Венте и Тёрэс (Albert L. Thuras) 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).

    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 1920-х годов, 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.

      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 определённой 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 приёмников звука: приёмники давления; градиента давления; комбинированные.

    Характеристика направленности

    Направленность микрофонов. Представление в полярных координатах
    приёмники давления
      Ненаправленный
    приёмники градиента давления
      Двунаправленный«Восьмёрка»
    комбинированные
      Кардиоида
      Гиперкардиоида

    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, то есть 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 — приёмниках 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 счёт дифракции звуковых волн микрофон приобретает 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 — приёмниках 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 восьмёрки.

    Двусторонние микрофоны удобны, например, для записи разговора двух собеседников, сидящих друг напротив друга. Также их применение удобно в студиях звукозаписи при записи голоса с одновременной игрой на инструментах — так как они хорошо отсекают звуки, приходящие несоосно с основным, а также при некоторых способах записи стереозвука (технология Блюмлейна).

    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 ещё 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 определённые 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

    Эквивалентный уровень шума (equivalent noise). В соответствии с международными стандартами собственный уровень шума микрофона определяется как уровень звукового давления, который создает напряжение на выходе микрофона, равное напряжению, возникающему в нём только за счёт собственных шумов при отсутствии звукового сигнала. Он может быть рассчитан по формуле

    LpЭ=20lg Uш/Sρ0,

    где:

    Uш — квадратный корень из разности квадратов значений напряжения на выходе испытательного стенда по ГОСТ 16123-88 (IEC 60268-4), измеренное при подключенном микрофоне и при замене его на резистор – эквивалент модуля сопротивления испытуемого микрофона,

    S — чувствительность микрофона на частоте 1000 Гц, ρ0=2,10−5Па.

    Способы измерения этого параметра несколько отличаются в разных стандартах, поэтому обычно в современных каталогах приводятся два значения эквивалентного уровня шумов: по стандарту DIN 45 412 (IEC 60268-1) и по стандарту DIN 45 405 (CCIR 468-3). В первом случае при измерениях используется взвешивающая стандартная кривая А. Во втором случае используется другая форма взвешивающей кривой (психометрическая кривая 468) и отличия в методике, более подходящей для измерительных микрофонов.

      Проводные микрофоны с неразъёмным кабелем. Для цветовой маркировки перемотаны изолентой

    Большинство микрофонов подключается к звуковому оборудованию посредством кабеля. Кабели могут быть либо , либо разъёмными. Последние применяются чаще всего. Долгие годы во время выступления на сцене, конференциях и тому подобном применялись именно проводные микрофоны, так как они неприхотливы и просты в эксплуатации. Профессиональные микрофоны имеют трёхпроводное балансное подключение (разъёмы XLR) для снижения наводок и помех. Для работы конденсаторных микрофонов звуковое оборудование должно иметь режим фантомного питания.

    Также существуют более сложные устройства — радиомикрофоны (беспроводные микрофоны, радиосистемы), — которые составляют конкуренцию проводным микрофонам, хотя и не вытесняют их совсем (они также применяются для выступления на сцене, на конференциях). Внутри такого микрофона находится радиопередатчик, передающий по радио звуки на расположенный поблизости радиоприёмник (ресивер) через внутреннюю антенну (у некоторых беспроводных микрофонов также встречается внешняя антенна; у ресивера обязательно имеется внешняя антенна). Рабочая частота ресивера строго соответствует рабочей частоте передатчика микрофона (рабочая частота измеряется в мегагерцах (МГц, MHz) и может достигать нескольких сотен единиц — это УКВ-радиосвязь (или FM; иногда в техническом описании указано «FM wireless microphone»)). Приёмник подключается к звуковому оборудованию посредством кабеля, сам же питается от электросети.

    Главное удобство радиомикрофонов в том, что они в отличие от проводных имеют хотя и ограниченную мощностью передатчика, но бо́льшую свободу передвижения. Недостаток — относительно частая разрядка элементов питания (аккумуляторов)[3].

    Радиомикрофоны бывают как бытового, так и профессионального уровня. Бытовые обычно работают по принципу «plug and play» («включи и работай») и имеют только настройки выходной громкости. У радиосистем профессиональных серий на ресивере и самом микрофоне можно установить желаемые настройки сигнала для каждого конкретного микрофона (иные названия: калибровка, отстройка), что позволяет одному ресиверу обслуживать иногда сразу 10 и более радиомикрофонов, кроме того, качество сигнала и передаваемых звуков у них гораздо выше, нежели у бытовых, поэтому профессиональные радиомикрофоны так хорошо себя зарекомендовали на концертах. Также бывают цифровые микрофонные радиосистемы из тех же профессиональных серий.

    Наиболее известными производителями профессиональных радиомикрофонов являются Sennheiser, Beyerdynamic (Германия) и Shure (США)[источник не указан 1159 дней].

    На фото для примера показан радиомикрофон «Nady DKW-Duo». Когда в концерте участвует несколько радиомикрофонов, то для цветовой маркировки их обычно перематывают изолентой (как на фото), поскольку они идентичны по виду (если одного типа и серии)[4].

      Радиомикрофон со специальным радиоприёмником

    org-wikipediya.ru

    Микрофоны. Основные характеристики. Методы измерений 4.2

    Основные характеристики. Методы измерений

    Требования к электроакустическим параметрам микрофонов, методам и условиям измерения их параметров изложены в отечественных стандартах и международных документах: ГОСТ 6495—88 [4.1], ГОСТ 161.23—88 [4.2], МЭК 268 часть 4 [4.3], МЭК 268 часть 15 [4.4], МЭК 581 часть 5 [4.5], DIN 45500 часть 5 [4.6].

    Качество звукопередачи микрофона определяется совокупностью многих его параметров и характеристик. В справочнике приводятся только основные параметры микрофонов и методы их измерения.

    Схема измерения частотной характеристики чувствительности:

    1. установка для автоматической записи частотных характеристик:
    2. излучатель;
    3. усилитель измерительный;
    4. фильтр сопровождающий;
    5. устройство автоматического регулирования;
    6. вольтметр переменного тока;
    7. усилитель измерительный;
    8. фильтр избирательной;
    9. вольтметр переменного тока;
    10. вольтметр переменного тока;
    11. помещение, обеспечивающее условия свободного поля
    12. ВМ1 — микрофон управляющий; ВМ2 — микрофон измерительный или испытуемый

    Основными параметрами и характеристиками, по которым оценивается микрофон, являются его чувствительность и зависимость чувствительности от частоты и угла падения звуковой волны в номинальном диапазоне частот. Под номинальным диапазоном частот понимается диапазон, задаваемый в зависимости от назначения микрофона. В этом диапазоне определяется зависимость чувствительности от частоты. Под чувствительностью (приведенной в справочнике для конкретных моделей микрофонов) понимается чувствительность по свободному звуковому полю, т. е. отношение электродвижущей силы на выходе микрофона к звуковому давлению в рабочей точке свободного звукового поля при угле падения звуковой волны 0°. Свободное звуковое поле получают в звукомерных камерах, в которых влияние отражающих поверхностей пренебрежимо мало. Под углом падения звуковой волны понимается угол между рабочей осью микрофона, т. е. прямой, проходящей через рабочий центр микрофона в направлении его максимальной чувствительности, и направлением распространения звуковой волны вдоль рабочей оси излучателя. Зависимость чувствитель¬ности от частоты в номинальном диапазоне частот называется частотной характеристикой чувствительности (ЧХЧ). Чувствительность и ЧХЧ могут быть измерены при любом угле падения звуковой волны. Измерения чувствительности и ЧХЧ производят при нормальных климатических условиях, т. е. при любой комбинации температур, относительной влажности и атмосферного давления в звукомерной камере, не выходящих за пределы 15...35°С, 25...75% и 86...106 Па. Измерения производят по структурной схеме. На бланке самописца записывается частотная характеристика чувствительности или уровня чувствительности. Под уровнем чувствительности понимается двадцать десятичных логарифмов отношения чувствительности микрофона к чувствительности 1 В/Па. Звуковое давление создается излучателем при подведении к нему синусоидального сигнала. Частотная характеристика чувствительности записывается при поддержании постоянства звукового давления. Чувствительность микрофона

    0

    где U — напряжение холостого хода на выходе микрофона, В; К — коэффициент усиления микрофонного усилителя, рі — звуковое давление в точке размещения испытуемого микрофона, определенное с помощью измерительного микрофона, Па.

    Чувствительность, частотную характеристику чувствительности или уровня чувствительности можно измерять с помощью шумового сигнала. В этом случае низкочастотный генератор в схеме заменяется генератором розового шума и третьоктавным фильтром. При измерении с помощью шумового сигнала чувствительность и ЧХЧ определяют в третьоктавных полосах шума. По записи ЧХЧ определяют ее неравномерность в номинальном диапазоне частот по формуле.

    0

    где Sм mах — максимальное и Sm min — минимальное значения чувствительности, В*Па-1. При определении неравномерности ЧХЧ пики и провалы уже 1/8 октавы не учитываются. Неравномерность ЧХЧ, являясь причиной искажения тембра, должна быть минимальной в широком диапазоне частот. Однако это требование справедливо только для условий звукозаписи в высококачественных студиях и было бы ошибочно распространять его для любых акустических условий.

    При установившемся серийном производстве, т. е. строгом соблюдении технологии изготовления, определяется средняя ЧХЧ данного типа микрофона и возможные (определяемые допусками на детали) отклонения от нее. Тогда в технических условиях на эту модель микрофона приводится типовая ЧХЧ с допусковой областью. Неравномерность ЧХЧ микрофона ограничивается допусковой областью. Такое нормирование принято в стандартах МЭК для микрофонов категории Hi—Fi, так как обеспечивает более стабильную форму ЦХЧ. При этом на крутизну типовой ЧХЧ, т. е. на отношение величины изменения чувствительности, выраженное, в децибелах, к величине частотного интервала, выраженного в октавах, на котором это изменение произошло, накладываются ограничения: в низкочастотном диапазоне (до 250 Гц) и высокочастотном диапазоне (выше 8000 Гц) — 9 дБ/окт в диапазоне 250...8000 Гц — 6 дБ/окт.

    Направленные свойства микрофонов оцениваются характеристикой направленности, т. е. зависимостью чувствительности микрофона, по свободному полю 01 угла падения звуковой волны на заданной частоте и частотной характеристикой направленности, т. е. зависимостью характеристики направленности от частоты. Оба этих параметра можно определить из семейства ЧХЧ, снятых при различных углах падения звуковой волны Графически характеристика направленности изображается на бланках с полярными координатами.

    Направленные свойства микрофонов оцениваются также перепадом чувствительности, т. е. отношением, выраженным в децибелах, значений чувствительности при падении звуковых волн вдоль двух произвольно выбранных направлений. Обычно нормируется перепад чувствительности при углах, падения звуковых волн 0 и 180° (перепад чувствительности «фронт — тыл») или при углах паления 0 и 90°. Перепад чувствительности нормируется либо на любой частоте номинального диапазона, либо в ограниченном диапазоне внутри номинального. При этом под средним перепадом чувствительности понимается среднее квадратичное значение перепадов чувствительности, выраженное в децибелах. Средний перепад чувствительности

    2

    где Sм0 — чувствительность микрофона при угле падения звуковой волны 0, В*Па-1; Sм — чувствительность микрофона при угле падения звуковой волны 0°, В*Па-1; n — число точек подсчета (производится на дискретных частотах октавного ряда).

    Важным параметром, определяющим качество звукопередачи микрофона, является динамический диапазон, т. е. разность между максимальным уровнем звукового давления, при котором нелинейные искажения напряжения на выходе микрофона не превышают заданную величину (обычно 0,5...1,0%) и уровнем эквивалентного звукового давления, обусловленным собственным шумом микрофона:

    3

    где Lпр — уровень предельного звукового давления, дБ; Lэ — уровень эквивалентного звукового давления, обусловленный помехами, дБ.

    Уровень эквивалентного звукового давления — это двадцать десятичных логарифмов отношения напряжения на выходе микрофона, вызванного воздействием на микрофон внутренних и внешних помех при отсутствии звукового поля, к напряжению на выходе микрофона при воздействии звукового давления, равного 2*10-5 Па:

    4

    где Uвых — напряжение на выходе микрофона, вызванное помехами, В; U0 - напряжение на выходе микрофона при воздействии звукового давления 2*10-1 Па; Sм — чувствительность микрофона на частоте 1000 Гц, В*Па-1.

    Уровнем предельного звукового давления называется уровень звукового давления, при котором коэффициент гармонических искажений Кг не превышает установленное значение.

    Уровень предельного звукового давления задается для электродинамических ненаправленных микрофонов и конденсаторных (в том числе, электретных) направленных и ненаправленных микрофонов.

    Схема измерения уровня предельного звукового давления: а) для любых микрофонов:

    1. генератор сигналов низкочастотный;
    2. усилитель мощности;
    3. вольтметр переменного тока;
    4. устройство для создания высоких уровней звукового давлении;
    5. вольтметр переменного тока;
    6. анализатор спектра.
    7. ВМ — испытуемый микрофон;
    б) для конденсаторных микрофонов:
    1. генератор сигналов низкочастотный;
    2. усилитель мощности;
    3. вольтметр переменного тока;
    4. предварительный усилитель микрофона;
    5. вольтметр переменного тока;
    6. анализатор спектра;
    7. С — конденсатор с емкостью, эквивалентной емкости капсюля.

    Измерение уровня предельного звукового давления микрофонов производят по схеме рис а, причем в качестве устройства для создания высоких давлений используется «труба—резонатор». Уровень давления плавно увеличивают до тех пор, пока коэффициент гармонических искажений напряжения на выходе микрофона Кг не достигнет указанного в технических условиях на микрофон значения. Уровень звукового давления

    6

    где Umax — напряжение холостого хода на выходе микрофона, при котором Кг достиг заданного значении, В; Sm — чувствительность микрофона на частоте измерения, В/Па; р0 — нулевой уровень звукового давления, равный 2*10-5 Па.

    Определение уровня предельного звукового давления конденсаторных Микрофонов производится по схеме рис. б, путем измерения гармонических искажений напряжения на выходе микрофона. При этом, капсюль микрофона замещается конденсатором с эквивалентной емкостью. Напряжение, подводимое на электрический эквивалент капсюля, плавно увеличивают до тех пор, пока коэффициент гармонических искажений напряжения на выходе микрофона не достигнет заданного значения. Анализатором спектра измеряют напряжение первой гармоники и гармоник i-го порядка, Коэффициент гармоник вычисляют по (4.11), уровень предельного звукового давления — по (4.9).

    Уровень эквивалентного звукового давления, обусловленного собственный шумом конденсаторных микрофонов, определяется измерением напряжения на выходе микрофона при замещении капсюля эквивалентной ему емкостью н вычисляется по формуле

    7

    где U1 — напряжение холостого хода на выходе микрофона, В; Кг — модуль коэффициента передачи измерительного тракта.

    Полный коэффициент гармонических искажений, %, определяют анализатором спектра, измеряя напряжение первой гармоники, затем второй (по пятую включительно) и вычисляют по формуле

    8

    где U1 — напряжение первой гармоники, В; Ui— напряжение 1-й гармоники, В.

    9

    Схема измерения модуля полного электрического сопротивления: а) электродинамических микрофонов:

    1. установка для автоматической записи частотных характеристик;
    2. вольтметр, переменного тока;
    3. R1 -R2 — резисторы, ВМ — испытуемый микрофон, S — переключатель;
    б) конденсаторных микрофонов:
    1. генератор сигналов низкочастотный;
    2. вольтметр переменного тока;
    3. вольтметр переменного тока;
    4. К — магазин сопротивлений; С — конденсатор, емкость которого эквивалентна емкости капсюля; ПУ — предварительный усилитель испытуемого микрофона; S — переключатель

    Модулем полного электрического сопротивления микрофона называется модуль комплексной величины отношения напряжения на выходе микрофона к результирующему току. Методы измерения модуля полного электрического сопротивления различаются в зависимости от принципа преобразования. Схема измерения модуля полного электрического сопротивления электродинамических микрофонов показана на рис. а. Напряжение, подаваемое на микрофон, не должно превышать значения напряжения на выходе микрофона при воздействии предельного звукового давления, указанного в научно-технической документации на микрофон. Суммарное сопротивление резистора и выходного сопротивления генератора должны не менее, чем в 20 раз превышать ориентировочное значение модуля полного электрического сопротивления микрофона на частоте 1000 Гц. Поочередно проводят запись частотных зависимостей уровней напряжений с микрофона и с резистора R2, значение которого приблизительно равно модулю полного электрического сопротивления микрофона. За результат измерения принимают значения модуля полного электрического сопротивления микрофона, определенного на данной частоте как произведение сопротивления резистора на число, соответствующее разности уровней напряжений, снимаемых с испытуемого микрофона и резистора R2

    10

    где LR — уровень напряжения при включенном резисторе R2; Lм — уровень напряжения при включенном микрофоне, дБ; R2 — сопротивление резистора R2, Ом.

    Модуль полного электрического сопротивления конденсаторных микрофонов измеряется по схеме рис. б. Сначала измеряют напряжение на выходе ПУ прн разомкнутом контакте переключателя. Затем замыкают контакт и подбирают такое сопротивление на магазине, при котором напряжение на выходе ПУ равно половине напряжения при разомкнутом переключателе. За результат измерения принимают значение сопротивления, установленного на магазине.

    asmpa.com

    Реферат Микрофон

    скачать

    Реферат на тему:

    План:

      Введение
    • 1 История
    • 2 Устройство микрофона
    • 3 Классификация микрофонов
      • 3.1 Типы микрофонов по принципу действия
      • 3.2 Функциональные виды микрофонов
    • 4 Характеристики микрофонов
      • 4.1 Чувствительность
      • 4.2 Амплитудно-частотная характеристика
      • 4.3 Акустическая характеристика
      • 4.4 Характеристика направленности
        • 4.4.1 Ненаправленные микрофоны
        • 4.4.2 Микрофоны двустороннего направления
        • 4.4.3 Микрофоны одностороннего направления
      • 4.5 Уровень шумов
    • 5 Микрофон в искусстве
    • 6 В фольклоре
    • Источники

    Введение

    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.

    1. 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, приклееной 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.

    2. 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.

    3. Классификация микрофонов

    Конденсаторный микрофон Октава МК-319

    Динамический микрофон Sennheiser

    3.1. Типы микрофонов по принципу действия

    • Динамический микрофон
      • Катушечный
      • Ленточный
    • Конденсаторный микрофон
      • Электретный микрофон — разновидность конденсаторного микрофона.
    • Угольный микрофон
    • Пьезомикрофон

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

    Тип микрофона диапазон воспроизводимых частот, гц неравномерность частотной характеристики, дб осевая чувствительность на частоте 1000 гц, мв×м2/н
    Угольный 300—3400 20 1000
    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

    3.2. Функциональные виды микрофонов

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

    4. 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

    4.1. Чувствительность

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

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

    4.2. Амплитудно-частотная характеристика

    АЧХ микрофонов Октава МК-319 и Shure SM58

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

    4.3. 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; комбинированые.

    4.4. 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.

    4.4.1. Ненаправленные микрофоны

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

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

    4.4.2. 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.

    4.4.3. 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.

    4.5. 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 опорах электрической схемы микрофона.

    5. Микрофон в искусстве

    6. В фольклоре

    Тема подслушивающих устройств получила отражение в общеизвестном устном народном творчестве.

     — А у нас в квартире газ. А у вас?  — А у нас — микрофон. Вон, вон и вон! Говорили, что стены американского посольства в Москве сделаны из микробетона — смеси бетона с микрофонами.

    Источники

    • БСЭ. Статья «Микрофон»
    • Микрофон // Фотокинотехника: Энциклопедия / Главный редактор Е. А. Иофис. — М.: Советская энциклопедия, 1981.

    wreferat.baza-referat.ru