Лекция №9 Микрофоны ёмкостного типа

1.    Конденсаторный микрофон.

Действие основано на принципе электрического преобразователя.

Принцип. Появление сил электростатического притяжения между заряженными обкладками конденсатора и изменение напряжения на заряженном конденсаторе при изменение его ёмкости (сближение или удаление друг от друга его обкладок).

Конструкция конденсаторного микрофона представляет собой конденсатор, один из электродов которого массивный - 3, а второй тонкая мембрана – 1. Диафрагма помещена над неподвижным плоским электродом, так что зазор – d между ними весьма мал. Диафрагма электрически соединена с корпусом микрофона и сильно натянута.

Диафрагма должна обладать высокой упругостью - сталь (фольга), (слой золота), металлизированная полимерная плёнка (2030 мкм).

d (зазор) – 2040 мкм

Неподвижный электрод – 3 изолирован от корпуса высококачественным изолятором (янтарь, кварц), и через нагрузочное сопротивление Rн соединён с источником поляризующего напряжения Uо.

При колебаниях диафрагмы под действием внешнего акустического поля изменяется ёмкость Со между диафрагмой и неподвижным электродом, а так заряд q остаётся постоянным из-за большой постоянной времени

, то изменяется напряжение на нём

- ЭДС от действия звукового давления на диафрагму.

Электрическая схема микрофона.

Для устранения неравномерности частотной характеристики

,

Rвх делителя (1020)RнМОм высокий уровень собственных шумов.

; ; ; ;

Для синусоидального процесса

; ;

Для получения равномерной частотной характеристики необходима взаимная коррекция и мех. характеристики

; ; ;

- собственная резонансная частота подвижной части

- верхняя частота диапазона

- масса мембраны

- упругость мембраны + упругость объёма воздуха под ней.

гибкость.

Чувствительность микрофона.

определяется эл. прочностью воздуха и слоя диэлектрика, покрывающего электроды.

Для увеличения чувствительности, снижают , для устранения неравномерности в колебаниях механической системы вводят затухание.

В неподвижном электроде делают канавки с острыми углами, воздух протискивается через них и образует завихрения, вносящие существенные потери.

 

Область использования.

1. измерительные неравномерность до 100

1дБ до 10 кГц

6дБ св. 10 кГц

2. передача музыки неравномерность 6дБ

3. комбинированные приёмники

неравномерность 6дБ

уровень шума 1518дБ

Особенность.

Применение усилителя в непосредственной близости от капсюля микрофона (Со мало).

Уровень шумов 010дБ.

Чувствителен к перепаду ослабевает натяжение мембраны со временем, слабеет изоляция, треск.

1. Электретные микрофоны.

Поляризующее напряжение образовано предварительной электризацией одного из электродов, изготавливаемого из полимеров или керамических поляризующихся материалов.

Такой электрод имеет металлическое покрытие, которое является электродом конденсатора, а электрет служит источником поляризующего напряжения.

Недостаток: старение электрета.

неравномерность 1015дБ

уровень собственного шума 2738дБ

Механические, акустические характеристики аналогичны конденсаторному микрофону.

2.    Пьезомикрофоны.

В этом типе микрофона используют явление пьезоэффекта: при воздействии механических сил (деформирующих) на пластину на её поверхности образуется заряд (поляризация) – прямой пьезоэффект.

Имеется две разновидности конструкции: ячейковая и мембранная.

Внутри прямоугольной рамки 1 (текстолит) размещают два биморфных элемента 2, разделённых прокладками 3 из вязкого материала (висколоид) на верхние и нижние поверхности рамки и пьезоэлементов наклеивается парафиновая бумага (для механического скрепления и изоляции объёма 4).

Биморфный элемент.

Две пластинки склеиваются так, что эл. поляризация противоположна.

Если подать напряжения, то одна пластинка стремится растянуться, а другая сжаться. Но так как они склеены и не могут двигаться одна относительно другой, то совершаются колебания изгиба.

неравномерность 6дБ

(одной ячейки т. к. может быть несколько)

. Мембранный пьезомикрофон.

Лёгкая коническая диафрагма 1 бумага, соединена вершиной конуса с биморфом 2, концы которого закреплены на опорах 3.

Т. к. в мех. систему добавилась диафрагма, то частота мех. резонанса системы ниже, чем у ячейкового микрофона.

неравномерность 12 дБ

Недостатки:

1. старение пьезоматериала, зависимость характеристик.

2. собственное ёмкостное сопротивление –высокое, дающее неравномерность характеристики.

3. хрупкость

4. сложность мех. системы

Материал –пьезокерамика (ТБК-3, ЦТС-19 и др.)

3.Угольный микрофон.

Принцип действия.

Основан на свойстве угольного порошка изменять своё сопротивление в зависимости от силы сжатия зёрен, составляющих порошок.

Звуковое давление воздействует на диафрагму (проводящий материал, например прессованный уголь). Под влиянием колебаний диафрагмы угольный порошок будет сжиматься или его эл. сопротивление.

коэффициент нелинейных искажений %

ДД – 30дБ

Управляющий параметр –плотность засыпки порошка:

плотности

плотности , ухудшение частотной характеристики.

Шум обусловлен переменными контактами между зёрнами.

 

 

Лекция №10