Рис.
15.5. Принцип действия
трубчатого микрофонаМикрофон
Трубка-звуковод имеет щелевые отверстия, размещенные рядами по длине трубки. Когда ось трубки направлена на источник звука, то акустические волны от него, проникающие в трубку через ее открытый торец и щели, складываются на мембране микрофона в фазе, так как проходят приблизительно одинаковый путь. Фазы акустических волн с иных направлений имеют на мембране микрофона различные фазы, вплоть до противоположной. В результате этого диаграмма направленности трубчатого микрофона сужается. Коэффициент направленного действия такого микрофона длиной
L при условии, что L > X, оценивается формулой GT ~ 4L / X. Для L = 1 м и f = 1000 Гц GT ~ 12 дБ.
Плоский микрофон представляет собой фазированную акустическую решетку, в узлах которой размещаются микрофоны и сигналы которых суммируются на входе усилителя. Конструктивно он представляет плоскую поверхность с вмонтированными в нее микрофонными капсулями, образующими обычно матрицу 3 х 3. Когда поверхность решетки перпендикулярна направлению на источник звука, то фазы электрических сигналов совпадают и суммарный сигнал максимален. При отклонении угла прихода акустических волн от нормального к поверхности мембран микрофонов между сигналами от разных микрофонов возникает разность фаз из-за различий длин путей от источника к разным микрофонам. Уровень суммарного сигнала снижается, что приводит к уменьшению ширины диаграммы направленности микрофона. Коэффициент направленного действия такого микрофона определяется по формуле: Gnj] = 4nS / X2, где S — площадь поверхности, занимаемой микрофонами. Поверхность плоского направленного микрофона встраивается в стенку атташе-кейса или в жилет, носимый под рубашкой и пиджаком. Например, направленный микрофон с акустической решеткой, размещенный на внутренней поверхности верхней крышки кейса, имеет ширину диаграммы направленности около 35°. Принятая речевая информация может быть записана на диктофон в кейсе или ретранслироваться с помощью передатчика на достаточно большое расстояние.
В градиентных микрофонах в отличие от плоского микрофона, в котором производится сложение акустических сигналов с элементов приемной фазированной решетки, сигналы соседних элементов вычитаются. В результате этого диаграмма направленности имеет вид cos Q, где Q — угол прихода акустической волны относительно оси микрофона. Коэффициент направленного действия и чувствительность такого микрофона невелики, но в простейшем варианте (2 микрофона) имеют малые размеры.
Рекламируемые возможности по дальности подслушивания направленных микрофонов (до 500 и более метров) завышаются. Из кривой на рис. 15.4 следует, что реальная дальность подслушивания речевой информации на улице города при коэффициенте направленного действия микрофона 15-20 дБ составляет 10-20 м при дальности непосредственного подслушивания всего 2-4 м. Реальная дальность подслушивания зависит не только от громкости источника звука, его коэффициента направленного действия, но и уровня акустических помех. С учетом имеющихся противоречивых данных предполагается, что максимальная дальность подслушивания разговора с помощью остронаправленных микрофонов может достигать 50-100 м.
Для снятия информации с акустической волны, распространяющейся в твердой среде, применяется акселерометр. Он преобразует структурный звук в электрический сигнал, величина которого пропорциональна амплитуде смещения частиц твердого вещества, скорости или ускорения его частиц при распространении структурного звука. В широко распространенных пьезоэлектрических акселерометрах одна или две пластины из пьезоэлемента размещаются между основанием, прикрепляемым к вибрирующей поверхности, и массивной накладкой (рис. 15.6).