Microfoane și modul în care acestea funcționează
Microfon - un dispozitiv proiectat pentru a transforma vibrațiile acustice în vibrații electrice.
Microfoane sunt clasificate conform metodei de conversie a vibrațiilor acustice în scop electric și funcțional.
Microfoanele se caracterizează prin următorii parametri:- Sensibilitate microfon - un raport al tensiunii la ieșirea microfonului la impactul pe ea o presiune acustică la o frecvență predeterminată (de obicei, 1000 Hz), exprimată în milivolți per Pascali (mV / Pa). Cu cât valoarea, cu atât mai mare sensibilitatea microfonului.
- Nominal gama de frecvențe de funcționare - interval de frecvență în care microfonul preia oscilații acustice și în care normalizează parametrii.
- Neuniformitatea caracteristicilor de frecvență - diferența dintre nivelul minim de sensibilitate a microfonului în intervalul de frecvență nominală maximă și.
- Modulul de rezistență electrică totală - valoarea producției normalizate sau rezistența electrică internă la 1 kHz.
- direcțională caracteristic - dependența sensibilității microfonului (în câmp liber la o anumită frecvență) a unghiului dintre axa microfonului și direcția sursei de sunet.
- Microfon auto-zgomot - exprimat în decibeli raportul dintre valoarea efectivă a tensiunii cauzate de fluctuațiile de presiune în mediul înconjurător și zgomotul termic al diferitelor rezistențe în părțile electrice ale microfonului, o tensiune dezvoltă peste microfonul de sarcină atunci când este expus la semnalul microfonului cu o presiune efectivă de 1 Pa.
- Intervalul dinamic al microfonului - diferența dintre cele mai liniștite și cel mai puternic semnal că un microfon poate reproduce fără distorsiuni.
Condensator microfon - este un condensator conectat în serie practic electrice cu sursa de tensiune de CC (așa-numita „putere fantomă“) și rezistența de sarcină activă.
Diagrama pentru explicarea conceptului de design al acestui tip de microfoane este prezentat în Figura 1.
Figura 1. Schema și principiul de funcționare al microfoane condensator.
Fabricat din material conductor electric și electrodul sunt separate printr-un inel izolant membrană și constituie împreună un condensator. Membrană bine întinsă sub influența presiunii sonore pendulează în raport cu electrodul fix.
Când vibrațiile capacitorului membranei (și, prin urmare, taxa) a condensatorului variază în funcție de frecvența presiunii sunetului care acționează asupra membranei în circuitul electric există un curent alternativ de aceeași frecvență și rezistența de sarcină apare o tensiune alternativă, care este semnalul de ieșire al microfonului.
microfoane electret - reprezintă o practic aceleași microfoane condensator, dar constant taxa de tensiune furnizată în strat subțire în acesta electret depus pe membrană și să păstreze taxa pentru o lungă perioadă de timp (peste 30 de ani).
Deoarece microfoane electret au o impedanță de ieșire de mare (având un caracter capacitiv, capacitatea condensatorului de ordinul a zeci de pF), apoi să-l reducă, de obicei, în este introdus carcasa microfonului într-un efect de câmp adept sursă tranzistor, n-kanalyyum cu p-n joncțiune. Acest lucru reduce impedanța de ieșire și pentru a reduce pierderea semnalului atunci când este conectat la amplificator de semnal de intrare pentru microfon.
Având în vedere tranzistor built-in, in ciuda lipsei de nevoie de o tensiune de polarizare, astfel de microfoane nevoie de o sursă de alimentare externă.
O diagramă tipică de conectare a microfonului electret este prezentat în figura 2.
Figura 2. Circuit tipic al microfonului electret.
De obicei, microfoane cu membrana electret are o grosime mai mare și suprafață mai mică, motiv pentru care aceste caracteristici microfoane condensator adesea inferioare.
microfoane dinamice - microfoane care sunt similare în design și înapoi pe principiul de acțiune al difuzoarelor dinamice (difuzoare). Aceste microfoane sunt membrane conectate la un conductor care este plasat într-un câmp magnetic puternic produs de magnet permanent. vibrații sonore acționează asupra membranei și sunt conduse conductor. Atunci când un conductor traversează liniile de forță ale câmpului magnetic, este indusă de inducție EMF. emf indusă este proporțională cu atât amplitudinea oscilațiilor cu membrană, iar frecvența de oscilație.
Spre deosebire de condensator, microfoane dinamice nu au nevoie de putere fantomă.
Prin proiectarea microfoane dinamice sunt împărțite în tambur și banda.
Electrodinamică Membrana microfonului tip bobină este mecanic conectat rigid la o bobină situată în spațiul inelar al sistemului magnetic (difuzoare similare). Când vibrațiile diafragmei sub acțiunea undelor sonore cruce spirele bobinei liniile câmpului magnetic și bobina EMF variabil indusă. Acest lucru este de departe unul dintre tipurile de microfon mai rasprostrannonyh, împreună cu electret. Design-ul acestui tip de microfoane este prezentată în figura 3.
Figura 3. Construirea dinamică de tip bobină de microfon.
Microfonul dinamic în locul unei bobine de tip curea într-un câmp magnetic este panglică ondulată din folie de aluminiu. Se crede că o astfel de construcție contribuie la o bandă mai precisă de înaltă frecvență de înregistrare. Mai mult, microfoanele de date din greutatea de bază sunt model directivitate bilateral (denumit „figura-opt“) potrivit pentru înregistrarea „stereo“. ribbon este prezentat în Figura 4.
Figura 4. Proiectarea unui microfon de tip curea.
Trebuie amintit faptul că, datorită construcției sale, condițiile de depozitare microfoane panglică adesea mai exigente, și să nu aibă un SPL ridicat prag superior. În unele cazuri, de exemplu, un depozit banal de partea ta poate duce la întindere a benzii și microfonul Rabta incapacitatea.
microfon Carbon - microfon, modularea oscilațiilor acustice în care materialul conductor prin modificarea rezistenței pulberii de carbon, sau schimbarea zonei de contact tija de carbon forma speciala (microfon Hughes).
Având în vedere caracteristicile microfoanele de carbon scăzute sunt acum, practic, nu este utilizat. In trecut, cele mai larg primit microfoane de carbon anterioare, care reprezintă capsula germitichnuyu care cuprinde două plăci de metal și pulberea de carbon între ele închise. Pereții capsulei sau una dintre plăcile de metal este conectat la membrana. Atunci când schimbarea presiunii în pulbere de carbon este zona de contact dintre granule individuale de cărbune schimbat, și ca urmare, variază rezistența dintre plăcile de metal. În cazul în care plăcile pentru a trece între o tensiune de curent continuu între plăcile va depinde de presiunea asupra diafragmei.
Figura 5. Designul microfonului carbon.
microfon Optoacoustic - microfon, în care pentru înregistrarea vibrațiilor acustice diferite de lumină mediu este utilizat.
Cele mai frecvent utilizate cu laser reflecțiile fascicul de la unul sau alt fluid de lucru, din cauza căreia aceste microfoane sunt numite uneori microfoane cu laser. Există variații într-un pachet mic fixate rigid de membrană ale cărui oscilații înregistrate prin fixarea unui unghi al luminii laser reflectată. În general, acest tip de microfon este destul de specific și are aplicarea sa concentrat strict. Un principiu similar poate fi folosit în unele instrumente științifice, de exemplu, seismographs sau senzor de distanță de mare precizie. Se înțelege că astfel de dispozitive sunt adesea lipesc mostre care necesită algoritmi speciali de procesare a semnalului, precum și componente tunderea.
Unul dintre posibilele scheme de funcționare a unui astfel de microfon este prezentat în Figura 6.
Figura 6. O posibilă schemă a microfonului opto acustic.
microfoane piezoelectrice - microfoane care funcționează pe efectul piezoelectric. În cazul în care deformarea piezoelectric pe suprafața lor cu sarcini electrice, amploarea, care este proporțională cu o forță deformatoare. Plăcile de cristale cultivate în mod artificial sunt principalele microfoane care operează piezoelectric.
Caracteristicile microfoane piezoelectrice sunt inferioare cele mai multe microfoane condensator și dinamice, cu toate acestea, în unele zone se aplică în continuare, cum ar fi microfoane, cum ar fi bugetul sau pick-up chitara perimate.
Figura 7. Construcția unui microfon piezoelectric.
Există și alte modalități posibile de înregistrare a vibrațiilor sonore specifice pentru mediul lor de aplicare, dar cel mai adesea ele sunt mai mult sau mai puțin o combinație a structurilor descrise mai sus. Un exemplu de un microfon specific poate servi laringophones sau hidrofoane.