Приемники звука

Назначение микрофона – преобразование звуковой энергии (механической) в энергию электрическую, в энергию переменного тока той же частоты. Общей деталью всех микрофонов является мембрана – тонкая пла­стинка, колеблющаяся под давлением звуковых волн. Микро­фоны (рис. 16) различаются по используемым в них датчикам, реги­стрирующим колебания мембраны.

Рис. 16. Микрофоны: угольный – а, конденсаторный – б, динамический – в,

пьезоэлектрический – г, пленочный пьезоэлектрический – д.

В наименее совершенном, почти устаревшем угольном микрофо­не используется резистивный датчик – сопротивление угольного порошка в ко­робочке за мембраной зависит от колеба­ний мембраны. В результате ток через микрофон будет содержать, кроме посто­янной, еще и переменную составляющую, частота которой будет соответствовать частоте произносимых перед микрофо­ном звуков.

В конденсаторном микрофоне меня­ется под действием звуковых колебании емкость конденсатора и соответственно его заряд Q = CU. В результате в цепи возникает переменный ток .

Динамический микрофон сходен по устройству с громкоговорителем, только рупор заменен мембраной. В кольцевом зазоре магнита колеблется катушка. В. соответствии с законом электромагнит­ной индукции в ней наводится ЭДС ,которая и дает переменный ток, если цепь замкнута. Отличие от громкоговорителя не является принци­пиальным, и один и тот же прибор не­редко используется как микрофон и как громкоговоритель, например в переговор­ных устройствах.

Пьезоэлектрический микрофон отдает заряд в цепь при деформации пьезоэлемента. В последнее время появились пленочные пьезомикрофоны, в которых мембрана совмещена с датчиком перемещения: пленка из гибкого по­лимера ПВФ (поливинилиденфторид), приобретающая пьезоэлектриче­ские свойства после сильной поляризации, наклеивается на металли­ческую пластинку с отверстиями (рис.16). Такие микрофоны мало­габаритны и обладают рядом преимуществ.

Параметрами микрофонов являются:

1.КПД, или чувствительность – отношение по­лезной энергии переменного тока к падающей на него звуковой энер­гии: W_эл /W_aK Чувствительность микрофона – отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению при заданной частоте (как правило, 1000 Гц), выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона. Чувствительность микрофона измеряется также в дБ: дБ=10*2*lg(V₁/V₀), где V₀=1В/Па. Таким образом, чувствительность 2мВ соответствует 20*lg(2/1000) = -54дБ, а 12мВ – 20*lg(12/1000) = -38дБ. То есть, чем ближе к 0 (иногда «минус» в описаниях опускают) значение чувствительности в дБ, тем выше чувствительность микрофона.

Это ценное качество микрофона, но не самое главное, так как слабые электрические сигналы всегда можно усилить с по­мощью усилителя. Наибольшей чувствительностью обладает угольный микрофон (может работать без усилителя), наименьшей – конден­саторный.

2. Порог чувствительности (см. Введение) опре­деляется собственными шумами.

3.Частотная характеристика– график чувстви­тельности микрофона в зависимости от частоты. Характеристика долж­на быть по возможности плоской, т. е. чувствительность не долж­на зависеть от частоты. Это обеспечивается правильным соотношением между высокими и низкими частотами, т. е. отсутствием искажений. В хороших микрофонах «завалы» характеристики допускаются толь­ко на частотах f < 20 Гц и f > 20 кГц. Прочие микрофоны имеют более или менее широкую «полосу пропускания» (вопрос аналогичен частотным характеристикам усилителей). Наилучшую частотную характеристику имеет конденсаторный микрофон, наихудшую – угольный, который поэтому сильно искажает звуки.

4. Другой причиной искажения звуков могут быть нелиней­ные искажения – зависимость чувствительности от ампли­туды падающего звука. Параметры 2, 3 и 4 являются важнейшими, так как определяют качество звукозаписи и звукопередачи везде, где используются микрофоны.

5. Сопротивление выхода. Для согласования с вход­ным сопротивлением усилителя желательно сопротивление микрофона иметь небольшим.

6. Направленность (одинаково ли со всех направлений микрофон воспринимает звуки). Бывают нужны и острая направлен­ность и, наоборот, отсутствие направленности.