Глава 24.

Микрофоны.

Микрофон, это электроакустический прибор для преобразования звуковых колебаний в пропорциональные электрические сигналы.

Основные характеристики микрофонов:

1. Чувствительность микрофона S, это отношение напряжения U на выходе микрофона к звуковому давлению P, действующему на диафрагму микрофона:

S=U/P(Мв/Па);

S = 1÷2 мВ/Па у электродинамических микрофонов.

S =10÷40 мВ/Па у электростатических(конденсаторных микрофонов).

2. Выходное сопротивление микрофона, это электрическое сопротивление Z на выходе микрофона. По ГОСТу Z=50, 100, 200 Ом. Допускается Z= 2000 Ом для речевых микрофонов бытовой аппаратуры.

3. Частотная характеристика (Рис.86), это зависимость величины чувствительности микрофона S от частоты ƒ.

По частотной характеристике можно определить:

a. Номинальный диапазон частот от ƒ_нч до ƒ_вч Гц.

• 20÷20000 Гц -для конденсаторных (электростатических) микрофонов.

• 63÷12500 Гц -для электродинамических микрофонов.

• 300÷3000 Гц - для угольных микрофонов. б. Величину частотных искажений ΔL:

• ΔL = (2÷4) дБ - для конденсаторных (электростатических) микрофонов.

• ΔL = (8÷12) дБ -для электродинамических микрофонов.

• ΔL = (30÷40) дБ - для угольных микрофонов. в. Перепад «фронт-тыл» ΔL_фт= Lmаx + L_min:

• ΔL_фт =(10÷12)дБ - для электродинамических микрофонов.

• ΔL_фт =(18÷20)дБ - для конденсаторных (электростатических) микрофонов.

4. Характеристика направленности Г, это зависимость чувствительности микрофона от угла θ^о падения (вектора направления распространения) звуковой волны относительно акустической оси микрофона. Характеристика строится в полярной системе координат (Рис.87).

Г=ƒ(θ^о);

Г - называется коэффициентом направленности Г=S/S_o, где S -чувствительность микрофона, измеренная под любым углом θ^о.

S_o - чувствительность микрофона, измеренная под углом θ=0^о. Иначе - осевая чувствительность (по направлению акустической оси).

Обозначение микрофонов:

МД-281А: МД - микрофон динамический, цифра «2» -класс качества (0, 1, 2, 3), число «81» - № конструкторской разработки, буква «А» - вариант конструкции (А, Б, В, Г, С). Например, МД-52С - стереофонический микрофон. МД-52А - корпус алюминиевый. МД-52Б - корпус пластмассовый.

МКЭ - микрофон конденсаторный электретный.

Классификация микрофонов.

Микрофоны классифицируются по ряду признаков.

I. По принципу действия:

1. Электродинамические (МД- катушечные, МЛ- ленточные).

2. Электростатические (конденсаторные МК).

3. Электромагнитные (аппаратура связи).

4. Пьезоэлектрические (используется в слуховых аппаратах).

5. Угольные (телефония, переговорные устройства).

Для высококачественной передачи звука используются электродинамические микрофоны и электростатические.

II. По свойствам направленности:

1. Ненаправленные (диаграмма направленности – окружность), Рис. 88, А.

2. Двухсторонне направленные (диаграмма направленности в виде восьмерки), Рис.88, Б.

3. Направленные (диаграмма в виде «кардиоида»), Рис. 89, В.

4. Остронаправленные (форма диаграммы «бикардиоида» -лепесток), Рис. 89, С.

III. По способу приема звука:

1. Микрофоны - приемники давления. У этих микрофонов чувствительная диафрагма открыта для доступа звука только с одной стороны, т.е. один акустический вход.

Микрофоны давления считаются ненаправленными, рис. 90. Однако на ВЧ, когда длина волны становится меньше размеров микрофона, характеристика приобретает направленный вид. Эту нестабильность характеристики направленности можно ослабить за счет уменьшения размеров микрофона. Микрофоны этого типа используют в тех случаях, когда необходимо по звуковому каналу передать звуковые волны, действующие со всех сторон. Например, случай, когда нужно прослушивать звуки со всех направлений.

2. Микрофоны - приемники градиента давления. У этих микрофонов чувствительная диафрагма открыта для доступа звука с обеих сторон. Характеристика направленности показана на Рис. 91.

Такой микрофон реагирует на разность давлений (градиент давления) ΔР = Р₁ - Р₂.

Характеристика направленности у этих микрофонов в виде восьмерки. Такой микрофон имеет максимальную чувствительность с двух сторон, как показывает диаграмма направленности. Акустическая ось перпендикулярна к плоскости чувствительного элемента (мембрана).