3. Основные характеристики микрофонов

К основным характеристикам микрофонов следует отнести:

• направленность;

• частотный диапазон;

• чувствительность.

Направленность микрофона определяется по уровню выходного сигнала в зависимости от поворота микрофона по отношению к источнику акустической волны в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Количественно направленность характеризуется шириной диаграммы направленности (ДН) - углом, в пределах которого амплитуда сигнала на выходе микрофона составляет не менее 0,7 от максимального значения.

Чем уже ДН микрофона, тем меньше помеховых сигналов будет попадать на мембрану, тем выше уровень сигнала по отношению к шуму на выходе микрофона.

Микрофон ненаправленного действия обеспечивает постоянный уровень сигнала независимо от направления, по которому приходят звуковые волны. Рабочее пространство такого микрофона - сфера. Следует, однако, отметить, что на частотах, начиная с частот 1000 - 2000 Гц, начинает сказываться экранирующее действие корпуса микрофона и у микрофона появля­ется заметная направленность, а на частотах 10-15 кГц она становится весьма значительной.

Двусторонне направленные микрофоны имеют одинаковую ДН с фронтальной и тыльной сторон. С другой стороны, их чувствительность в поперечном направлении равна нулю. Подобная характеристика со­храняется как для нижних, так и для высоких частот.

Односторонне направленные микрофоны чувствительны к звуковым волнам, приходящим только со стороны максимальной направленности микрофона.

Увеличение дальности прослушивания акустической информации без повышения мощности источника достигается за счет повышения отношения сигнал – шум на входе акустического приемника при применении акустических антенн. Акустические приемники (микрофоны), использующие акустические антенны, называются остронаправленными.

Параболический направленный микрофон содержит отражатель звука параболической формы диаметром от 20 до 50 см, в фокусе которого размещается мембрана микрофона. Звуковые волны с осевого направления фокусируются на мембране микрофона, а волны других направлений – фокусируются вне мембраны (рис.6.3).

Трубчатый остронаправленный микрофон (интерференционный, «бегущей волны») состоит из трубки (или набора трубок) длиной от 0,2 до 1 м в торце которой установлен микрофон. Трубка (звуковод) имеет щелевые отверстия, размещенные рядами по длине трубки. Когда ось трубки направлена на источник звука, то акустические волны от него, проникающие с торца трубки и через щели, складываются на мембране микрофона в фазе. Акустические волны прочих направлений расфазированы на мембране, в результате чего существенно подавляются.

Плоский микрофон представляет фазированную акустическую решетку, в узлах которой расположены микрофоны. Если решетка перпендикулярна направлению на источник звука, то сигналы с выходов микрофонов суммируются в фазе. Акустические сигналы прочих направлений суммируются не в фазе, в результате чего частично подавляются.

Экспериментально установлено, что максимальная дальность прослушивания разговора с помощью остронаправленных микрофонов составляет 50 … 100 м.

Чувствительность микрофона оценивается коэффициентом преобразования давления акустической волны, приходящей с направления, перпендикулярного мембране, в уровень электрического сигнала на частоте 1000 Гц.

Чувствительность определяется физическими процессами, протекающими в микрофоне, и существенно зависит от площади мембраны – примерно по квадратической функции. Например, при диаметре круглой мембраны 6 мм чувствительность конденсаторного микрофона составляет около 4 мВ/ Па, при диаметре 12 мм – около 12,5 мВ / Па, а при 25 мм – может превысить 50 мВ / Па.

Наиболее высокой чувствительностью обладают угольные микрофоны, однако остальные характеристики (узкий частотный диапазон и достаточно высокая неравномерность частотной характеристики) низкие.

По совокупности параметров высокие показатели (широкий частотный диапазон, достаточно высокая чувствительность и близкая к равномерной АЧХ) имеют конденсаторные и электродинамические микрофоны. Электретные микрофоны, благодаря малым размерам широко применяются в электронной носимой технике.

Для специальных целей несанкционированного полу­чения информации используются электродинамические малогабаритные микрофоны и конденсаторные электретные микроминиатюрные микрофоны.

Габаритные размеры современных конструкций микрофонов позво­ляют использовать их без камуфляжа, размещая в интересующих помеще­ниях через отверстия в стенах, дверях, через замочные скважины. Широкое применение для несанкционированной записи находят мик­рофоны, камуфлированных под часы, авторучки, броши, пуговицы и т.п.