2. Микрофоны и звукосниматели

Оба типа указанных электрических приборов предназначены для преоб­разования механических колебаний в электрические. Отличие состоит в том, что микрофоны преобразуют колебания воздуха, а звукосниматели - колеба­ния воспроизводящей иглы.

2.1. Микрофоны

По устройству и принципу действия все микрофоны делятся: на индук­ционные, конденсаторные, пьезоэлектрические, электромагнитные, угольные.

2.1.1. Индукционные микрофоны

Индукционные микрофоны, в свою очередь, бывают динамические (ка­тушечные) и ленточные. Объединяет их то, что принцип работы основан на использовании явления электромагнитной индукции, открытого М. Фарадеем в 1831 году. Суть его состоит в том, что в проводнике, движущемся в магнит­ном поле, генерируется электрический ток. Отличает эти микрофоны то, что в катушечных микрофонах проводник представляет собой тероидальную ка­тушку из тонкого провода, а в ленточных - миниатюрную ленточку из тонкой металлической фольги.

И в том и в другом случае используется магнитное поле постоянного магнита. Схематически устройство индукционных микрофонов представлено на рис. 10,а и 10,б, где слева - катушечный микрофон, а справа ленточный. Как видно из рис. 10,а, в катушечном микрофоне функции колебательной сис­темы и проводника разнесены. В качестве колебательной системы использу­ется диафрагма из тонкого эластичного материала, по краям которой закреп­лена катушка, погруженная в кольцевой вырез в постоянном магните. Все это выполнено с использованием миниатюрных пружинных и иных подвесов, требует бережного обращения, а сборка такого микрофона - поистине юве­лирная работа. Поскольку провод катушки имеет достаточную длину и очень малый диаметр, сопротивление катушечных микрофонов составляет от не­скольких сотен ома до нескольких кОм. Это хорошо согласуется с большин­ством усилительных электронных приборов. Такие микрофоны имеют доста­точно большой уровень сигнала и в повышающих трансформаторах не нуж­даются. К недостаткам катушечных микрофонов относится трудность получе­ния частотной характеристики, равномерной во всем частотном диапазоне, из-за ощутимой массы катушки и различных резонансных явлений в конструк­ции. Естественно, будучи магнитными, эти микрофоны (как и ленточные) очень чувствительны к переменным магнитным полям, что требует конструк­тивных специальных мер защиты.

В ленточном микрофоне (рис. 10,б) функции колебательной системы и проводника, движущегося в магнитном поле, совмещены в полоске фольги (ленточке). Это порождает главный недостаток ленточных микрофонов: длина ленточки небольшая, а следовательно, у такого микрофона низкое выходное сопротивление и малый уровень индуцированного напряжения. Поэтому та­кие микрофоны всегда используются совместно с выходным повышающим трансформатором, что отмечено на рис. 10,б.

ленточка

подвес

катушка

магнит

диафрагма

а б

Рис. 10

Технические характеристики индукционных микрофонов

Основными характеристиками являются: диапазон рабочих частот f_н~f_в (Гц, кГц); неравномерность АЧХ в диапазоне частот, дБ; чувствитель­ность, мВ/Па; уровень шумов.

Последние две характеристики нуждаются в некотором пояснении. Паскаль - единица звукового давления, равная: 1 Па = 1 Н/м² = 10 дин/см² = = 0,102 кгс/м² = 10^-5 бар = 7,5*10^-3 мм рт. ст.

За порог слышимости человеческого уха принята величина звукового давления, равная 2*10^-5 паскаля: Р₀ = 2*10^-5 Па.

Уровень звукового давления в децибелах: N= 20 lg P/P₀.

Максимум звукового давления, которое может выдержать без разруше­ния человеческое ухо, составляет около 10³ Па, что соответствует 160 дБ от­носительно порога слышимости. Поскольку атмосферное давление составляет 10 Па, самый громкий звук дает переменную составляющую атмосферного давления порядка 1 %. Чувствительность большинства индукционных микро­фонов составляет единицы милливольт на паскаль. Тогда на пороге слышимо­сти 210' Па выходное напряжение микрофона будет на уровне сотых долей микровольта. К сожалению, это нереально, и прежде всего в том смысле/что

16

17

это напряжение утонет в шумах. Основным источником шумов индукционных микрофонов является воздействие переменных магнитных полей, особенно промышленной частоты 50 Гц. Поэтому в справочных данных на индукцион­ный микрофон уровень шумов характеризуется следующим образом: уровень эквивалентного звукового давления 2*10^-5 Па, обусловленный воздействием на микрофон переменного магнитного поля 50 Гц напряженностью 0,08 А/м, не более N₁ дБ. Для лучших микрофонов этот показатель N₁ составляет 12... 15 дБ. Это очень хороший показатель, так как позволяет иметь динамический диапа­зон 140... 145 дБ. К сожалению, напряженность поля 50 Гц величиной 0,08 А/м обеспечивается далеко не в каждом помещении. Обычно она значительно вы­ше из-за того, что все современные здания буквально опутаны токонесущими проводами промышленной частоты.

В качестве примера индукционного динамического микрофона можно привести микрофон МД- 85 А с параметрами:

• диапазон частот 50.. .16000 Гц при неравномерности АЧХ до 18 дБ;

• чувствительность 2,2 мВ/Па;

• показатель внутренних шумов N₁ = 15 дБ;

• выходное сопротивление К_вых = 200 Ом;

• габариты: диаметр 51 мм, длина 180 мм; -масса 0,18 кг.