Электроакустика: микрофоны и громкоговорители

Микрофон – электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования звуковых колебаний в электрические сигналы.

Первую удачную попытку создания «механического уха» осуществил немецкий учитель физики Иоганн Филипп Рейс (1834-1874) в Германии. 26 октября 1861 г. он провел перед членами Физического общества Франкфурта демонстрацию аппарата, который носил название «телефон» и был собран из вязальной спицы, разбитой скрипки, мотка изолированной проволоки, гальванического элемента и... пробки от бочонка. Рейс был учителем в школе для глухонемых, да и сам после перенесенной болезни говорил с трудом. Сам Рейс назвал сконструированное им устройство Telephon. Поскольку устройство Рейса неудовлетворительно передавало тембр звука, оно не нашло практического применения.

Телефон, запатентованный в 1876 году американцем Александром Беллом, назывался «говорящий телеграф». B телефоне Белла не было звонка. Вызов абонента производился через трубку при помощи свистка. Дальность действия этой линии не превышала 500 м. Первые слова, сказанные по телефону 10 марта 1876 года, принадлежат шотландскому изобретателю Александру Грехаму Беллу: Mr. Watson — Come here — I want to see you («Мистер Ватсон, зайдите, я хочу вас видеть»). Интересы Александра Белла не ограничивались преподаванием. Он стремился полнее узнать природу звука. Для одного из экспериментов он умудрился вырезать из человеческой головы (взятой в морге) ухо вместе с барабанной перепонкой. К перепонке была прикреплена легкая соломинка, которая отмечала на закопченном стекле все вибрации.

В 1878 году американский физик Дэвид Эдвард Юз (1831–1900) изобрёл микрофон с угольной палочкой, который за счёт своей высокой чувствительности позволил значительно увеличить дальность связи. Угольные микрофоны до сих пор используются в телефонии. Характерно, что Хьюз отказался патентовать своё изобретение — в принципе.

Классификация микрофонов:

По способу преобразования звуковых сигналов: угольные, электромагнитные, электродинамические, пьезоэлектрические, конденсаторные.

По диаграмме направленности (зависимость чувствительности микрофона от направления его на источник звука) – ненаправленные (всенаправленные; круговые или сферические); двунаправленные, односторонне направленные и остронаправленные.

По функциональному назначению – студийные, репортерские, вокальные, инструментальные, настольные, петличные, подвесные.

По передаче сигнала: проводные и радиомикрофоны.

Основные технические характеристики микрофонов:

Чувствительность, характеристика (диаграмма направленности), неравномерность амплитудно-частотной характеристики, выходное сопротивление, уровень собственных шумов, нелинейные искажения.

Громкоговорители и головные телефоны предназначены для преобразования электрических сигналов в звуковые колебания.

Наиболее распространенные по принципу действия преобразователя: электромагнитные, электродинамические, конденсаторные, пьезоэлектрические.

По способу возбуждения колебаний окружающей среды: диффузорные (диафрагма непосредственно воздействует на окружающую воздушную среду) и рупорные громкоговорители (связь громкоговорителя с окружающей средой через согласующий рупор).

По форме контакта с ухом различают: головные телефоны закрытого типа, полуоткрытые и открытые (не лишающие контакта с внешним миром), вводимые непосредственно в слуховой проход.

Основные технические характеристики громкоговорителей и головных телефонов: номинальная мощность, диапазон воспроизводимых частот, неравномерность, амплитудно-частотные характеристики, среднее стандартное звуковое давление, диаграмма направленности, чувствительность, входное сопротивление, нелинейные искажения, КПД.