Про мікрофони
Будь-який мікрофон складається з двох систем: акустикомеханічної та механоелектричної.
Властивості акустикомеханічної системи сильно залежать від того, як впливає звуковий тиск:
- на один бік діафрагми (мікрофон тиску) або на обидві сторони - чи симетрично цей вплив (мікрофон градієнта тиску) або на одну зі сторін діафрагми діють коливання, що безпосередньо збуджують її, а на другу - що пройшли через якесь механічне або акустичний опір або систему затримки часу (асиметричний мікрофон тиску градієнта).
Сильне впливом геть якісні характеристики мікрофона надає його механоелектрична частина.
Вугільний мікрофон(рис. 1, а) працює наступним чином. При вплив звукового тиску з його діафрагму 1 вона починає вагатися. У такт цим коливанням змінюється і сила стиснення зерен вугільного порошку 2, у зв'язку з чим змінюється опір між електродами 3 і 4, а при постійній електричній напрузі змінюється струм через мікрофон. Якщо, скажімо, включити мікрофон до первинної обмотки трансформатора Т, то на затискачах його вторинної обмотки виникатиме змінна напруга, форма якої буде відображати форму кривої звукового тиску, що впливає на діафрагму мікрофона.
Основна перевага вугільного мікрофона – висока чутливість, що дозволяє використовувати його без підсилювачів. Недоліки - нестабільність роботи та шум через те, що корисний електричний сигнал виробляється при розриві та відновленні контактів між окремими зернами порошку, велика нерівномірність частотної характеристики та значні нелінійні спотворення.
Після вугільного мікрофона з'явивсяелектромагнітний мікрофон, який працюєв такий спосіб (рис. 1, б). Перед полюсами (полюсними наконечниками) магніту 2 3 розташовують феромагнітну діафрагму 1 або скріплений з нею якір. При коливаннях діафрагми під впливом її у звукового тиску змінюється магнітне опір системи, отже, і магнітний потік через витки обмотки, намотаної на магнитопровод цієї системи. Завдяки цьому на затискачах обмотки виникає змінна напруга звукової частоти, що є вихідним сигналом мікрофона.
Електромагнітний мікрофон стабільний у роботі. Однак йому характерний вузький частотний діапазон, велика нерівномірність частотної характеристики та значні нелінійні спотворення.
На противагу електромагнітному мікрофону надзвичайно широке поширення для цілей озвучення, звукопідсилення отримавелектродинамічний мікрофону своїх двох модифікаціях -катушковоїтастрічкової.
Принцип дії електродинамічного котушкового мікрофона полягає у наступному (рис. 1, в). У кільцевому зазорі магнітної системи 1, що має постійний магніт 2, знаходиться рухома котушка 3, скріплена з діафрагмою 4. При впливі на останню звукового тиску вона разом з рухомою котушкою починає коливатися. Через це у витках котушки, що перерізують магнітні силові лінії, виникає напруга, що є вихідним сигналом мікрофона.
Електродинамічний мікрофон дуже стабільний у роботі, має досить широкий частотний діапазон, порівняно невелику нерівномірність частотної характеристики.
Пристрійстрічкового електродинамічного мікрофонадещо відрізняється від пристрою котушкової модифікації (рис. 1, г). Тут магнітна система мікрофона складається з постійного магніту 1 і наконечників полюсних 2, між якими натягнута легка,зазвичай алюмінієва, тонка (порядку 2 мкм) стрічка 3. При дії на обидві сторони звукового тиску виникає сила, під дією якої стрічка починає коливатися, перетинаючи при цьому магнітні силові лінії, внаслідок чого на її кінцях розвивається напруга.
Т.к. опір стрічки дуже мало, то для зменшення падіння напруги на сполучних провідниках напруга, що розвивається на кінцях стрічки подається на первинну обмотку трансформатора, що підвищує, розміщеного безпосередньо поблизу стрічки. Напруга на затискачах вторинної обмотки трансформатора є вихідною напругою мікрофона.
Частотний спектр цього мікрофона досить широкий, а нерівномірність частотної властивості невелика.
Для електроакустичних трактів високої якості найбільшого поширення нині отримавконденсаторний мікрофон. Він працює наступним чином (рис. 1, д): жорстко натягнута мембрана 1 під впливом звукового тиску може коливатись відносно нерухомого електрода 2, будучи разом з ним обкладками електричного конденсатора. Цей конденсатор включається в електричний ланцюг послідовно з джерелом постійного струму Е і активним опіром навантаження R. При коливаннях мембрани ємність конденсатора змінюється з частотою впливового на мембрану звукового тиску, внаслідок чого, в електричному ланцюгу з'являється змінний струм тієї ж частоти і на навантажувальному опорі виникає падіння напруги, яке є вихідним сигналом мікрофона.
Навантажувальний опір має бути більшим, щоб падіння напруги на ньому не зменшувалося сильно на низьких частотах, де ємнісний опір конденсатора дуже велике і експлуатація такого мікрофона була б неможлива через порівняноневеликого опору мікрофонних ліній та навантаження. З цієї причини майже у всіх сучасних конденсаторних мікрофонів передбачені конструктивно пов'язані з самим мікрофоном підсилювачі, що мають малий коефіцієнт підсилення (порядку 1), високий вхідний та низький вихідний опір.
Конденсаторні мікрофони мають найвищі якісні показники: широкий частотний діапазон, малу нерівномірність частотної характеристики, низькі нелінійні та перехідні спотворення, високу чутливість та низький рівень шумів.
Електретні мікрофони, по суті, ті ж конденсаторні, але постійна напруга для них забезпечується не звичайним джерелом, а електричним зарядом мембрани або нерухомого електрода, матеріали яких відрізняються тим, що здатні зберігати цей заряд тривалий час.
Деяке поширення набули п'єзоелектричні мікрофони (рис. 1, е). Їхня дія заснована на тому, що звуковий тиск впливає безпосередньо або через діафрагму 1 і скріплений з нею стрижень 2 на п'єзоелектричний елемент 3. При деформації останнього на його обкладках внаслідок п'єзоелектричного ефекту виникає напруга, що є вихідним сигналом мікрофона.
Діятранзисторних мікрофонів(дуже мало поширених) ґрунтується на тому, що під дією звукового тиску на діафрагму і скріплене з нею вістря, що є одночасно емітером напівпровідникового тріода, змінюється опір емітерного переходу через нього. Хоча транзисторні мікрофони з діафрагмою досить чутливі, але вони недостатньо стабільні та їх частотні характеристики навіть у порівняно вузькому діапазоні частот нерівномірні.
Стереофонічний мікрофон є системою з двох мікрофонів,конструктивно розміщені в загальному корпусі на одній осі один над одним. Для запису по системі XY застосовують стереофонічні мікрофони, що складаються з двох однакових монофонічних мікрофонів з кардіоїдними характеристиками спрямованості, причому акустичні осі лівого та правого мікрофонів повернені на 90° відносно один одного (рис. 2, а). При записі по системі MS один із мікрофонів (мікрофон середини) має кругову характеристику спрямованості, а інший (мікрофон сторони) - косинусоїдальну характеристику спрямованості (рис. 2, б).
Радіомікрофон є системою, що складається з мікрофона, переносного малогабаритного передавача і стаціонарного приймача. Мікрофон найчастіше використовують динамічний котушковий або електретний. Передавач або поєднують в одному корпусі з мікрофоном або виконують кишенькового типу. Він випромінює енергію радіочастот в УКХ діапазоні на одній із фіксованих частот. Внаслідок впливу додаткових перетворень у системі "передавач - ефір - приймач" якісні параметри радіомікрофону поступаються параметрам звичайного мікрофона.
Для прийому промови за умов навколишнього шуму застосовують ларингофони. Ці прилади сприймають механічні коливання гортані, які під час речеобразовании. Для цього ларингофони (зазвичай пара) притискаються до шиї в області гортані. За принципом перетворення раніше застосовувалися вугільні ларингофони, а нині електромагнітні. Відмінність їх від відповідних мікрофонів у тому, що в них немає діафрагм, на які впливає звуковий тиск, а рухомий елемент внаслідок інерції переміщається щодо корпусу коливається в такт з коливанням гортані, до якої він прилягає.