5.8. Угольные микрофоны

В угольных микрофонах постоянный ток, питающий микрофон, преобразуется в пульсирующий вследствие изменения сопротивления угольного порошка под действием переменного механического давления диафрагмы. Последняя колеблется под действием звукового давления. Переменная составляющая тока, являющаяся продуктом воздействия звукового давления, создает падение напряжения на нагрузке. Отношение этого напряжения к звуковому давлению и будет определять чувствительность микрофона. Чем больше постоянная составляющая тока через микрофон, тем больше чувствительность микрофона. При передаче речи уровень выходного напряжения близок к нулевому (U₀=0,775 В).

В частотном диапазоне 400—2500 Гц угольный микрофон имеет частотную характеристику, близкую к оптимальной для передачи речи. Частотный диапазон лучших угольных микрофонов не превышает 300—3400 Гц. Очень велики у него нелинейные искажения. На низких частотах КНИ доходит до 15—20%. Динамический диапазон не превышает 30 дБ. Снизу он ограничен собственными шумами, генерируемыми переменными контактами между угольными зернами, а сверху—резким изменением сопротивления контактов между зернами, а иногда и разрывом между контактами. В настоящее время угольные микрофоны применяют только в гражданских телефонных аппаратах.

Иногда угольные микрофоны заменяют на электромагнитные с усилителями на интегральных схемах, которые по габаритам, питанию и отдаче мощности такие же, как и угольные, но по качеству звучания превосходят их.

5.9. Ларингофоны

Ларингофоны, т. е. гортанные микрофоны, предназначены для приема речи через колебания тканей шеи, расположенные около гортани. В этом случае воспринимаются не акустические волны, а механические колебания стенок речевого тракта, вызываемые акустическими колебаниями при произнесении звуков.

Все существующие ларингофоны основаны на инерционном принципе действия. Капсюль ларингофона заключен в закрытый корпус, располагаемый с передней стороны шеи около стенок гортани. Обычно применяют два последовательно включенных ларингофонных капсюля, расположенных по обе стороны гортани.

Электромагнитный ларингофон (рис. 5.21а) вместо диафрагмы имеет плоскую прямоугольную пластинку 1, укрепленную в средней точке на корпусе 2 и прикрепленную к магнитной системе 3 с обоих концов. Магнитная система состоит из двух плоских магнитов 4,

Рис. 5.21. Электромагнитный ларингофон:

а) конструкция; б) частотная характеристика чувствительности ларингофона, приведенная к обычному микрофону, находящемуся на расстоянии 2,5 см от рта (сплошная кривая) и шумостойкости (пунктир);

1— диафрагма (планка); 2—корпус; 3 — место спая планки с магнитами; 4— магниты; 5 — фланец; 6 — керн; 7 — катушка; 8 — воздушный зазор

одного фланца 5, керна 6 и пластинки 1. Между срезом керна и пластинкой имеется небольшой воздушный зазор 8. На керне находится катушка 7. Механическая система представляет собой массу (магнитная цепь и катушка) и гибкость (гибкость пластинки). Сила приложена к этой гибкости. Аналоговая электрическая схема представляет собой контур из индуктивности и емкости, соединенных параллельно (см. табл. 4.3б). Механические колебания стенок гортани приводят в движение корпус ларингофона. По инерции масса колеблется в противоположной фазе, поэтому зазор изменяется в такт механическим колебаниям гортани. Изменение зазора влечет за собой изменение магнитного потока. В результате в катушке индуцируется ЭДС.

Если учесть, что скорость колебаний стенок гортани при речи уменьшается обратно пропорционально квадрату частоты (см. [5], § 5.14), то необходимо, чтобы напряжение, развиваемое ларингофоном при постоянстве скорости колебаний, увеличивалось с повышением частоты по квадратичному закону. Этого можно добиться, если выбрать резонансную частоту механической системы выше передаваемого диапазона частот. В этом случае частотная характеристика чувствительности ларингофона, приведенная к чувствительности эквивалентного микрофона, будет достаточно равномерна. Такой ларингофон должен хорошо передавать все форманты звуков речи. На самом деле высокочастотные звуки передаются плохо, особенно шумовые, так как их уровень в колебаниях гортани сравним с уровнями шумов, возникающих в тканях тела из-за жизнедеятельности организма.

Ларингофоны имеют примерно такую же чувствительность, как и электромагнитные микрофоны. Неравномерность их частотной характеристики невелика. Частотный диапазон 300—3000 Гц. Они обладают высокой шумозащищенностью и могут работать в условиях шумов до 130 дБ (см. рис. 5.21б).

Сравнивая между собой различные типы микрофонов, можно сказать, что для художественного вещания по высшему классу качества звучания пригоден только конденсаторный микрофон. Для передачи речи в системах вещания пригоден динамический микрофон, преимущественно комбинированный с подъемом частотной характеристики в сторону высоких частот на 6 дБ/окт. Для художественного вещания по первому классу качества пригодны микрофоны ленточный и высококачественный динамический. Для второго и третьего классов качества звучания наиболее подходящим будет динамический микрофон, для звукоусиления речи — динамические микрофоны со вторым классом качества. Для систем связи рекомендуются электромагнитные и угольные микрофоны.

Для стереофонических передач применяются специальные микрофоны, состоящие из двух отдельных микрофонов, разнесенных в горизонтальной плоскости на расстояние, равное расстоянию между ушами. Оси микрофонов должны быть параллельными.