Как работает микрофон

Как работает микрофон

Микрофоны классифицируются по способу преобразования акустических колебаний в электрические, а также по функциональному назначению.

Микрофоны характеризуются следующими параметрами:

  1. Чувствительность микрофона — это отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению при заданной частоте (как правило 1000 Гц), выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.
  2. Номинальный диапазон рабочих частот — диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры.
  3. Неравномерность частотной характеристики — разность между максимальным и минимальным уровнем чувствительности микрофона в номинальном диапазоне частот.
  4. Модуль полного электрического сопротивления — нормированное значение выходного или внутреннего электрического сопротивления на частоте 1 кГц.
  5. Характеристика направленности — зависимость чувствительности микрофона (в свободном поле на определённой частоте) от угла между осью микрофона и направлением на источник звука.
  6. Уровень собственного шума микрофона — выраженное в децибелах отношение эффективного значения напряжения, обусловленного флуктуациями давления в окружающей среде и тепловыми шумами различных сопротивлений в электрической части микрофона, к напряжению, развиваемому микрофоном на нагрузке при воздействии на микрофон сигнала с эффективным давлением 1 Па.
  7. Динамический диапазон микрофона — это разность между самым тихим сигналом и самым громким, который микрофон может воспроизвести без искажений.

Схема, объясняющая конструктивное исполнение данного типа микрофонов изображена на рисунке 1.

Рис 1. Схема и принцип работы конденсаторного микрофона.

Выполненные из электропроводного материала мембрана и электрод разделены изолирующим кольцом и вместе представляют собой конденсатор. Жёстко натянутая мембрана под воздействием звукового давления совершает колебательные движения относительно неподвижного электрода.

При колебаниях мембраны ёмкость (а соответственно и заряд) конденсатора меняется с частотой воздействующего на мембрану звукового давления, в электрической цепи появляется переменный ток той же частоты и на нагрузочном сопротивлении возникает переменное напряжение, являющееся выходным сигналом микрофона.

Поскольку электретные микрофоны обладают высоким выходным импедансом (имеющим емкостный характер, конденсатор ёмкостью порядка десятков пФ), то для его уменьшения, как правило, в корпус микрофона встраивают истоковый повторитель на полевом n-каналыюм транзисторе с р-n переходом. Это позволяет снизить выходное сопротивление и уменьшить потери сигнала при подключении к входу усилителя сигнала микрофона.

Ввиду наличия встроенного транзистора, несмотря на отсутствие необходимости в поляризующем напряжении, такие микрофоны требуют внешний источник электропитания.

Типичная схема подключения электретного микрофона приведена на рисунке 2.

Рис 2. Типичная схема включения электретного микрофона.

Как правило, мембрана электретных микрофонов имеет большую толщину и меньшую площадь, из-за чего характеристики таких микрофонов зачастую уступают конденсаторным.

В отличие от конденсаторных, динамические микрофоны не требуют фантомного питания.

По конструктивному исполнению динамические микрофоны делятся на катушечные и ленточные.

В электродинамическом микрофоне катушечного типа мембрана механически жёстко соединена с катушкой, находящейся в кольцевом зазоре магнитной системы (аналогично динамикам). При колебаниях диафрагмы под действием звуковой волны витки катушки пересекают магнитные силовые линии, и в катушке наводится переменная ЭДС. На данный момент это один из наиболее распространнёных типов микрофонов, наряду с электретными. Конструкция микрофонов данного типа изображена на рисунке 3.

Рис 3. Конструкция динамического микрофона катушечного типа.

В электродинамическом микрофоне ленточного типа вместо катушки в магнитном поле располагается гофрированная ленточка из алюминиевой фольги. Считается, что подобная конструкция способствует более точной записи высокочастотного диапазона. Кроме того, данные микрофоны в основной своей массе имеют двусторонню диаграмму направленности (т.н. «восьмёрка»), подходящую для записи «стерео». Конструкция ленточного микрофона изображена на рисунке 4.

Рис 4. Конструкция микрофона ленточного типа.

Следует помнить, что в силу своей конструкции, ленточные микрофоны зачастую более требовательны к условиям хранения, а также могут иметь не высокий порог верхнего звукового давления. В некоторых случаях, например, банальное хранение на боку может привести к растяжению ленты и невозможности рабты микрофона.

Ввиду низких характеристик угольные микрофоны сейчас практически не используются. В прошлом наибольшее распространение ранее получили угольные микрофоны, представляющие из себя гермитичную капсулу, содержащую две металлические пластины и заключенный между ними угольный порошок. Стенки капсулы или одна из металлических пластин соединяется с мембраной. При изменении давления на угольный порошок изменяется площадь контакта между отдельными зёрнышками угля, и, в результате, изменяется сопротивление между металлическими пластинами. Если пропускать между пластинами постоянный ток, напряжение между пластинами будет зависеть от давления на мембрану.

Рис 5. Конструкция угольного микрофона.

Чаще всего используются отражения света лазера от того или иного рабочего тела, из-за чего подобные микрофоны иногда называют лазерными микрофонами. Существуют варианты в небольшом корпусе с жёстко закреплённой мембраной, колебаний которой регистрируются посредством фиксации отражённого под углом лазерного излучения. Вообще данный тип микрофонов достаточно специфичен и имеет свои узконаправленные сферы применения. Похожий принцип может использоваться в некоторых научных приборах, например, в сейсмографах или высокоточных датчиках расстояний. Следует понимать, что зачастую подобные приборы являются штучными образцами, требующими особых алгоритмов обработки сигнала, а также подстройки компонентов.

Одна из возможных схем работы подобного микрофона приведена на рисунке 6.

Рис 6. Возможная схема работы оптоакустического микрофона.

По характеристикам пьезоэлектрические микрофоны уступают большинству конденсаторных и электродинамических микрофонов, однако в некоторых сферах подобные микрофоны всё же применяются, например в бюджетных или устаревших гитарных звукоснимателях.

Рис 7. Конструкция пьезоэлектрического микрофона.

Существуют и другие возможные способы регистрации звуковых колебаний, специфичные для своей среды применения, однако чаще всего они являются той или иной комбинацией конструкций, описанных выше. Примером специфичных микрофонов могут служить ларингофоны или гидрофоны.

Источник:
http://chipinfo.pro/elements/acoustics/microphones.shtml

Микрофон. Виды и устройство. Работа и применение. Как выбрать

Для записи звука или для его усиления, используется микрофон. Этот прибор преобразует колебания звука в электрические колебания. Он отличается устройством и внешним видом, и чтобы правильно сделать выбор, надо знать, какие есть виды этой техники, их преимущества и недостатки.

Виды

По своему назначению, микрофон может быть:
  • Сценический. Он бывает проводным или беспроводным, имеет рукоятку, которая позволяет удобно держать и фиксировать его в стоечном держателе.

  • Репортерские. Они могут быть ручными, головными или скрытыми, модели, предназначенные для использования на открытом воздухе, не боятся влаги, низкой или высокой температуры и сильного ветра.

  • Студийные. Они обычно компактных размеров и устанавливаются на петлицы, но могут быть и ручными или головными. Есть плоские модели, которые незаметны на столе и обычно устанавливаются прямо перед диктором. Вещательные микрофоны устанавливаются в специальных стойках, они могут переключаться на направленное или круговое действие.
По принципу действия, существует разделение на:
  • Динамические. Здесь звуковые волны преобразовываются в электрические сигналы при помощи маленького динамика. Они могут применяться как в репортерской деятельности, так и на сцене, не очень чувствительны к температуре, имеют высокую надежность, но качество звука хуже, чем у конденсаторных моделей.
  • Конденсаторные. Преобразование звука в электрический сигнал происходит при помощи конденсатора. Для них требуется дополнительное питание.
  • Угольные. Здесь используется угольный порошок, который во время работы изменяет свое сопротивление. Так как характеристики у них низкие, то сейчас они практически не выпускается.
  • Оптоакустические. Иногда их еще называют лазерными, так как для регистрации колебаний воздуха используется свет. Эти приборы имеют узконаправленное применение, например, в сейсмографах, датчиках расстояния и т.д.
  • Пьезоэлектрические. Они работают на основе пьезоэлектрического эффекта. Рабочим элементом являются пластины из выращенных кристаллов. У этих микрофонов характеристики хуже, чем у конденсаторных и динамических, поэтому они применяется редко.
Пространственная направленность может быть:
  • Круговая. Неважно, где находится источник звука, в этом случае техника хорошо ловит все звуки в пространстве, даже если источник движется.
  • Кардиоидный. Действие прибора направленное, при этом в одной полусфере он отлично ловит все звуки, а в другой их практически не замечает.
  • Суперкардиоидный. Поле чувствительности будет иметь вытянутую форму, поэтому микрофон воспринимает звук от конкретного источника, игнорируя шумы и другие источники звука.
  • Гиперкардиоидный. Способен воспринимать звук от далеко расположенных источников, но только в том случае, когда диафрагма микрофона будет размещена под углом 90 градусов к оси источника звука.
Особенности устройства

Угольный микрофон является самым старым и имеет простое устройство. Основными его элементами является мембрана и угольный порошок. Во время звуковых колебаний, угольный порошок меняет свое сопротивление, на выходе получается переменное напряжение, которое повторяет колебание звуковых волн.

Динамические устройства могут быть катушечного или ленточного типа. В первом случае есть мембрана, магнит и подвижная катушка. Во втором варианте мембраны нет, вместо нее есть лента из тонкого металла, во время прохождения звука она начинает вибрировать между полюсами магнита.

Конденсаторные устройства имеют строение как у конденсатора: два электрода плоской формы, один подвижный, а второй нет, между ними находится диэлектрик.

Независимо от типа прибора, у всех есть корпус, ветрозащита, шнур для подключения, а в беспроводных вариантах есть встроенный аккумулятор.

Принцип действия

Самым распространенным является динамический микрофон, он имеет высокую универсальность, надежность и доступную стоимость. Его принцип работы похож на работу обычного динамика, только в обратном направлении. Диафрагма подключается к токопроводящей катушке, которая находится в магнитном поле, сформированном постоянным магнитом.

Звук действует на диафрагму, вследствие чего начинает двигаться катушка. В магнитном поле создается вибрирующее движение, которое вызывает появление электрического тока. От силы звука, диафрагма движется сильнее или слабее, и звуковые волны преобразуются в электрические сигналы.

У конденсаторных, во время звуковых колебаний возникает движение одной из пластин, при этом емкость конденсатора меняется. Для ее работы обязательно необходимо питание, которое может быть от усилителя или от батареи.

Область применения

В зависимости от типа микрофона, они применяются в следующих сферах:
  • Для работы различной измерительной техники.
  • На концертах и других выступлениях.
  • В студиях звукозаписи, для записи музыкальных инструментов или вокала.
  • Для общения при помощи компьютера, например, в Skype.
  • В мобильных телефонах, видеокамерах, диктофонах и другой технике.
  • В гарнитуре, где наушники и микрофон входят в состав одного аксессуара.
Как выбрать микрофон
При выборе, надо обращать внимание на:
  • Питание. Оно может быть по кабелю или от аккумулятора, есть приборы, которые могут работать на том и другом способе питания.
  • Чувствительность. Эта характеристика показывает, какой минимальный звук может воспринять устройство. Чем ниже будет показатель в децибелах, тем чувствительнее прибор, если измерение в мВ/Па, то чем выше значение, тем лучше чувствительность.
  • Уровень звукового давления. Обычно эта характеристика в пределах 100-130 Дб, она характеризует наибольшую громкость, которую может воспринять техника.
  • Частота – диапазон звука, который сможет сформировать конкретный аппарат, например, для голоса достаточно 80-15000 Гц, а для записи такого музыкального инструмента как барабан — 30-15000Гц.
  • Сигнал/шум. Чем больше будет этот параметр, тем меньше устройство искажает звук. Среднее значение составляет 64-66 Дб, а профессиональная техника имеет 72 и больше децибел.
  • Импеданс или номинальное сопротивление. Такая характеристика описывает возможность подключения к определенному оборудованию. Этот параметр больше важен для профессиональной техники и на той, что используется с компьютером, ноутбуком или телефоном, может не указываться.
  • Радиус действия для беспроводной, и длина кабеля для проводной техники. Такая характеристика показывает, насколько свободно можно передвигаться с микрофоном. Чем больше радиус действия и длиннее кабель, тем дальше можно двигаться с этим устройством.
  • Тип подключения. Есть несколько интерфейсов: XLR, mini-XLR, mini-Jack, Jack, TA4F, USB, Lighting/30-pin. Надо смотреть, чтобы микрофон был совместим с тем устройством, к которому вы планируете его подключать.
  • Материал корпуса. Пластиковый корпус более легкий и дешевый, но менее прочный. Металлический корпус имеет высокую прочность, но и большой вес, а также у него выше стоимость.
Читайте также  Всё про типы матрицы мониторов: tn, ips, pls, va, mva, oled
Преимущества и недостатки
Плюсы динамических устройств:
  • Могут выдерживать большие перегрузки, поэтому используются для снятия громкого звука, при этом риск повреждения микрофона небольшой.
  • Прочная и надежная конструкция, они не боятся ударов.
  • Универсальность, можно использовать дома, на сцене или на улице.
  • Невысокая чувствительность, поэтому они не воспринимают посторонние шумы и помехи.
  • Невысокая чувствительность к обратной связи.
Среди недостатков надо отметить:
  • Чистота и прозрачность звука хуже, чем у конденсаторных устройств.
  • Небольшой частотный диапазон.
  • Могут неточно передавать тембр голоса.
Плюсы конденсаторных микрофонов:
  • Широкий частотный диапазон.
  • Есть возможность делать миниатюрные устройства.
  • Более высокое качество звука.
Их недостатки:
  • Необходимо обеспечивать дополнительное питание, обычно это 48 В, поэтому подключить прибор вне пределов студии не всегда получается.
  • Боятся ударов, после чего могут перестать работать.
  • Боятся перепадов температуры и высокой влажности.

Чтобы правильно выбрать микрофон, надо уяснить, что нет универсальных приборов, приобретать такую технику надо только под конкретные задачи. Хороший и качественный аппарат будет стоить недешево, поэтому к его выбору надо подходить подготовленным и точно знать, для каких целей он необходим.

Источник:
http://tehpribory.ru/glavnaia/elektronika/mikrofon.html

Принцип работы микрофона

Многие важнейшие изобретения человечества, создаваемые для передачи звука на расстояние, будь то радио или телефон, не могли обойтись без устройства для приема звуковых волн. Изобретение микрофона было необходимо на столько, что он изобретался одновременно в разных частях планеты. И до сих пор до конца не ясно, кого же из ученных можно назвать родоначальником устройства. Сегодня устройства используются практически во всех сферах жизни, начиная от сложных исследований космоса, заканчивая разговором не о чем двух домохозяек по телефону. При этом мало кто задумывается, как выглядит это, казалось бы, нехитрое устройство изнутри.

Принцип работы микрофона

Задача микрофона – преобразование звуковых волн в электрические импульсы. Они записываются на носители, и после этого, благодаря специальным программам, снова преобразуются в звук, давая возможность прослушать записанное. Что бы звукозапись стала возможна, применяются различные типы микрофонов. Самые простейшие их них работают по принципу барабанной перепонки. Колебания воздуха, создаваемые звуком, вызывают вибрацию тонкой пленки, установленной внутри устройства. Эта диафрагма, в свою очередь, двигает индукционную катушку, намотанную вокруг постоянного магнита, то есть находящуюся в постоянном магнитном поле.

За счет этого движения в катушке появляются электрические импульсы, которые и уходят по проводам на звукозаписывающее устройство. Длина и интенсивность импульса напрямую зависит от громкости и времени воздействия звуковых волн на мембрану.

Внимание! Существуют и гораздо более сложные виды таких устройств, для которых используются микросхемы и дополнительные источники питания. Качество звука, получаемого при использовании более совершенных технологий, во много раз превышает возможности простейших динамических микрофонов.

Конструкция микрофона

Самыми распространение и широко применяемые, работают следующим образом:

  1. Классический (динамический). Является на сегодняшний день самым доступным и, одновременно, самым простейшим по конструкции. С помощью очень тонкой (в несколько микрон)туго натянутой бумажной мембраны, он передает звуковые колебания на катушку, находящуюся в магнитном поле. За счет простоты своего устройства, такие устройства наиболее доступные по цене. Однако качество передачи сигнала довольно низкое.
  2. Конденсаторный. Это более совершенная конструкция звукопринимающего устройства. В основе ее лежит конденсатор, одна из пластин которого играет роль диафрагмы, принимая звуковые волны. Из-за колебания пластины, ёмкость конденсатора меняется, создавая импульсные токи. Для работы такого вида нужен дополнительный источник питания, например батарейка, аккумулятор или шнур для подключения в сети. Подобного типа устройства используются для профессиональной записи на студиях.
  3. Электретные. Являются одной из разновидностей конденсаторных устройств, для их функционирования на мембрану наносится специальный электретный состав, который и создает необходимое напряжение. Такой состав способен работать больше 30 лет. А строение позволяет делать его очень миниатюрным и использовать их во всевозможных гаджетах – смартфонах, планшетах, ноутбуках, умных часах.

Какие бывают микрофоны

Помимо наиболее распространенных динамических и конденсаторных микрофонов, существуют и другие виды.

За счет сложности конструкции, дороговизны производства или не достаточных качественных показателей, они менее распространены. К ним относят угольные (Микрофон Юза), оптоакустический, пьезоэлектрические и другие, в основном применяемые в очень узконаправленных научных экспериментах.
Красивая мелодия, звучащая в плеере, голос любимого человека, которого нет рядом — все это было бы невозможно без маленького помощника, умеющего создавать из звука поток электронов в проводах.

Источник:
http://setafi.com/elektronika/mikrofon/printsip-raboty-mikrofona/

Как работает микрофон, разновидности микрофонов

Для преобразования звуковых колебаний в электрический ток применяют специальные электроакустические приборы, называемые микрофонами. Название данного прибора связано с сочетанием двух греческих слов, которые переводятся как «маленький» и «голос».

Микрофон – это преобразователь акустических колебаний в воздушной среде в электрические колебания.

Принцип действия микрофона заключается в том, что звуковые колебания (по сути — колебания давления воздуха) воздействуют на чувствительную мембрану устройства, а уже колебания мембраны вызывают генерацию колебаний электрических, поскольку именно мембрана связана с генерирующей электрический ток частью прибора, устройство которой зависит от вида конкретного микрофона.

Так или иначе, на сегодняшний день микрофоны находят самое широкое применение в различных областях науки, техники, искусства и т. д. Они используются в аудиотехнике, в мобильных гаджетах, применяются для голосовой связи, для записи голоса, в медицинской диагностике и в ультразвуковых исследованиях они служат датчиками, и во многих-многих других областях человеческой деятельности без микрофона в том или ином виде просто не обойтись.

Микрофоны имеют различные конструкции, так как у микрофонов разного вида за генерацию электрических колебаний отвечают различные физические явления, главные из которых: электрическое сопротивление, электромагнитная индукция, изменение емкости и пьезоэлектрический эффект. На сегодняшний день по принципу устройства можно выделить три основные типа микрофонов: динамический, конденсаторный и пьезоэлектрический. До сих пор кое-где встречаются, однако, и угольные микрофоны, с них и начнем наш обзор.

В 1856 году французский ученый Дю Монсель опубликовал свои исследования, в которых демонстрировалось, что даже при небольшом изменении в площади соприкосновении графитовых электродов, их сопротивление протеканию электрического тока изменяется довольно значительно.

Двадцать лет спустя, американский изобретатель Эмиль Берлинер создал на базе данного эффекта первый в мире угольный микрофон. Это произошло 4 марта 1877 года.

Работа микрофона Берлинера была основана именно на свойстве контактирующих угольных стержней изменять сопротивление цепи вследствие изменения площади проводящего контакта.

Уже в мае 1878 года развитие изобретению дал Дэвид Юз, который установил графитовый стержень с заостренными концами и с неподвижно закрепленной на нем мембраной между парой угольных чашечек.

Когда мембрана колебалась от действия не нее звука, площадь контакта стержня с чашечками также изменялась, соответственно изменялось и сопротивление электрической цепи, в которую был включен стержень. В результате ток в цепи изменялся следуя за колебаниями звука.

Томас Алва Эдисон пошел еще дальше, — он заменил стержень на угольный порошок. Автор же наиболее прижившейся конструкции угольного микрофона — Энтони Уайт (1890 год). Именно такие микрофоны до сих пор можно встретить в трубках старых аналоговых телефонных аппаратов.

Угольный микрофон устроен и работает следующим образом. Между двумя металлическими пластинами находится заключенный в герметичную капсулу угольный порошок (гранулы). Одна из пластин с одной стороны капсулы соединена с мембраной.

Когда на мембрану действует звук, она колеблется, передавая колебания угольному порошку. Частички порошка колеблются, то и дело изменяя площадь контакта друг с другом. Таким образом колеблется и электрическое сопротивление микрофона, изменяя ток в цепи, в которую он включен.

Самые первые микрофоны включали в цепь последовательно с гальванической батареей в качестве источника напряжения.

При подключении такого микрофона к первичной обмотке трансформатора, с его вторичной обмотки можно снять колеблющееся в такт действующему на мембрану звуку электрическое напряжение. Угольный микрофон отличается высокой чувствительностью, что делает в некоторых случаях возможным его применение даже без усилителя. Хотя есть у угольного микрофона и существенный недостаток — наличие значительных нелинейных искажений и шумов.

Конденсаторный микрофон (работа которого основана на принципе изменения электроемкости под действием звука) был изобретен американским инженером Эдуардом Венте в 1916 году. Способность конденсатора изменять емкость в зависимости от изменения расстояния между его обкладками была на тот момент уже хорошо известна и изучена.

Так, одна из обкладок конденсатора выступает здесь в качестве чувствительной к звуку тонкой подвижной мембраны. Мембрана получается легкой и чувствительной в силу своей тонкости, поскольку для ее изготовления традиционно используют тонкий пластик с нанесенным на него тончайшим слоем золота или никеля. Вторая обкладка конденсатора, соответственно, должна быть закреплена неподвижно.

Когда переменное звуковое давление действует на тонкую пластинку, это заставляет ее колебаться — то приближаться ко второй обкладке конденсатора, то отдаляться от нее. При этом колеблется и изменяется электрическая емкость такого своеобразного переменного конденсатора. В результате в электрической цепи, в которую включен данный конденсатор, электрический ток колеблется повторяя форму падающей на мембрану звуковой волны.

Читайте также  Как узнать температуру процессора

Рабочее электрическое поле между обкладками создается либо внешним источником напряжения (например батареей), либо путем изначального применения поляризованного материала в качестве покрытия одной из пластин (электретный микрофон — разновидность конденсаторного микрофона).

Здесь обязательно используется предусилитель, поскольку сигнал очень слаб, ведь изменение емкости от звука оказывается крайне мало, мембрана колеблется еле заметно. Когда схема предусилителя повышает амплитуду звукового сигнала, уже усиленный сигнал направляется затем в усилитель. Отсюда вытекает первое достоинство конденсаторных микрофонов — они сверхчувствительны даже на очень высоких частотах.

Рождение динамического микрофона явилось заслугой немецких ученых Гервина Эрлаха и Вальтера Шоттки. В 1924 году они предложили новый тип микрофона — динамический микрофон, работающий значительно качественнее угольного предшественника в плане линейности и частотных характеристик, и превосходящий конденсаторного собрата по изначальным электрическим параметрам. Они расположили в магнитном поле гофрированную ленточку из очень тонкой (около 2 мкм толщиной) алюминиевой фольги.

В 1931 году модель была усовершенствована американскими изобретателями Тёресом и Венте. Они предложили динамический микрофон с катушкой индуктивности. Данное решение по сей день считается лучшим для звукозаписывающих студий.

В основе работы динамического микрофона лежит явление электромагнитной индукции. Мембрана прикреплена к проводнику из тонкой медной проволоки, намотанному на легкую пластиковую трубочку, которая находится в зоне действия постоянного магнитного поля.

Звуковые колебания действуют на мембрану, мембрана колеблется повторяя форму звуковой волны, при этом передает свои движения проводнику, проводник перемещается в магнитном поле, и (в соответствии с законом электромагнитной индукции) в проводнике индуцируется электрический ток, повторяющий по форме падающий на мембрану звук.

Поскольку проводник с пластиковой опорой — достаточно легкая конструкция, она получается очень подвижной и весьма чувствительной, а наводимое электромагнитной индукцией переменное напряжение — немалым.

Электродинамические микрофоны подразделяются катушечные на (оснащенные диафрагмой в кольцевом зазоре магнита), ленточные (в которых материалом для катушки служит гофрированная алюминиевая фольга), изодинамические и др.

Классический динамический микрофон надежен, отличается широким диапазоном чувствительности по амплитуде в области звуковых частот, при этом недорог в производстве. Тем не менее он недостаточно чувствителен на высоких частотах и плохо реагирует на резкие перепады звукового давления — это два его главных недостатка.

Динамический микрофон ленточной модификации отличается тем, что магнитное поле создается постоянным магнитом с полюсными наконечниками, между которыми находится тонкая алюминиевая ленточка, являющаяся заменой медной проволоке.

Ленточка обладает высокой электрической проводимостью, но индуцируемое напряжение мало, поэтому в схему обязательно добавляется повышающий трансформатор. Полезный звуковой сигнал снимается в такой схеме со вторичной обмотки трансформатора.

Ленточный динамический микрофон показывает очень равномерный частотный диапазон чувствительности в отличие от обычного динамического микрофона.

В качестве материала постоянного магнита в микрофонах используются магнитотвердые сплавы с высокой остаточной индукцией (например, NdFeB). Корпус и кольцо изготавливают из магнитомягких сплавов (например, из электротехнических сталей или пермаллоев).

Новое слово в аудиотехнике было сказано российскими учеными Ржевкиным и Яковлевым в 1925 году. Они предложили принципиально новый подход к преобразованию звука в колебания тока — пьезоэлектрический микрофон. Действию звукового давления здесь подвергается пьезоэлектрический кристалл.

Звук действует на мембрану, связанную со стержнем, который в свою очередь закреплен на пьезоэлектрике. Пьезокристалл деформируется под действием колебаний стрежня, а на его выводах появляется напряжение, повторяющее форму падающего звука. Данное напряжение используется в качестве полезного сигнала.

Источник:
http://electricalschool.info/spravochnik/eltehustr/2270-kak-rabotaet-mikrofon-raznovidnosti.html

Как работает микрофон

Угольный микрофон обозначение на схемах

Первый угольный микрофон был изобретен в Америке в девятнадцатом веке, изобретателем Эмилем Берлинером, а если быть более точным 4 марта 1877 года. Этот микрофон является одним из старейших видов микрофонов. Такие микрофоны использовались в трубках телефонных аппаратов, причем для работы ему не требовался усилитель, и его можно было подключать напрямую к высокоомным наушникам.

Фото угольный микрофон

Состоит такой микрофон из коробочки с угольным порошком и мембраны из металлической пленки, которая колеблется под действием звуковых волн. До тех пор, пока перед микрофоном не говорят, мембрана находится в неподвижном состоянии, но стоит что-нибудь произнести, она, то прогибается внутрь, то выгибается наружу. При этом она, то уплотняет, то наоборот ослабляет давление на угольный порошок, сопротивление порошка, при этом, также меняется, оно то увеличивается, то уменьшается. Соответственно меняется и ток в цепи подключения микрофона. На следующем рисунке можно видеть принцип работы угольного микрофона:

Рисунок — принцип работы угольного микрофона

У угольного микрофона узкая частота пропускания, говоря другими словами, он плохо воспроизводит низкие и высокие частоты и имеет низкое качество звучания. Также устройство угольного микрофона можно видеть на рисунке ниже:

Рисунок — устройство угольного микрофона

Динамические микрофоны

Динамический микрофон изображение на схемах

В звукозаписывающей аппаратуре используются в основном электродинамические и конденсаторные микрофоны. Первый динамический микрофон был изобретен в 1924 году в Германии, учеными Э. Герлахом и В. Шоттки (последний конечно знаком многим по диодам). Динамические микрофоны обладают более высокими характеристиками, по сравнению с угольными микрофонами. На следующем рисунке можно видеть устройство такого микрофона:

Рисунок — устройство динамического микрофона

В данном микрофоне мембрана соединена с подвижной катушкой, которая находится на валу и может двигаться вперед или назад. На фото ниже можно видеть электродинамический микрофон с штекером мини джек 3.5 мм., с переходником джек 6.3 мм.

Такой переходник нужен для того, чтобы подключить микрофон с разъемом мини джек 3.5 мм., рассчитанный на подключение к компьютеру, к более серьезной звукозаписывающей аппаратуре с разъемом джек 6.3 мм. Также такие разъемы встречаются на музыкальных центрах и DVD плейерах с функцией караоке.

Фото — переходник джек 3.5 -6.3 мм

Принцип работы этого микрофона заключается в следующем: При звучании струны перед микрофоном, мембрана начинает колебаться вместе с прикрепленной к ней катушкой, и катушка пересекает силовые магнитные линии постоянного магнита. В катушке наводится переменное напряжение звуковой частоты. Амплитуда колебаний зависит от громкости звучания. На рисунке ниже изображена схема подключения динамического микрофона:

Схема подключения динамического микрофона

На схеме изображен согласующий трансформатор. Он позволяет согласовать низкое сопротивление катушки микрофона, с большим сопротивлением усилителя звуковой частоты. На рисунке далее изображено обозначение на схемах микрофона:

Обозначение микрофона на схемах

Угольные и динамические микрофоны мы уже рассмотрели, а сейчас изучим конденсаторные и пьезомикрофоны.

Конденсаторные микрофоны

Конденсаторный микрофон изображение на схемах

Конденсаторный микрофон изобрел в 1916 году Эдуард Венте. Такие микрофоны, как становится ясно из названия, сделаны на основе конденсатора. Устройство такого микрофона можно видеть на рисунке ниже:

Устройство конденсаторного микрофона

Одна из обкладок конденсатора сделана из полимерной пленки с металлизацией, эта пленка при колебании со звуковой частотой, изменяет емкость конденсатора. Такие микрофоны на выходе имеют очень большое сопротивление и нуждаются в предусилителе. На фотографии изображен студийный конденсаторный микрофон:

Фото конденсаторный микрофон

Пьезо микрофоны

Пьезо микрофон изображение на схемах

Пьезоэлектрический микрофон изобрели в Советском союзе ученые С. Н. Ржевкин и А. И. Яковлев в 1925 году.

Фото пьезо микрофон

Принцип действия такого микрофона основан на том, что при деформации пьезо кристалла на его поверхности возникают электрические заряды. Такие микрофоны используются в звукоснимателях в акустических гитарах.

Фото пьезомикрофон в гитаре

Усилитель подключаемый к пьезо микрофону должен иметь высокоомный вход. Пьезоэлектрические микрофоны не используются в студийной записи, так как не могут обеспечить необходиого в таких случаях высокого качества. На рисунке ниже можно видеть его устройство:

Устройство пьезо электрического микрофона

Беспроводные микрофоны

Беспроводной микрофон фото

Микрофоны могут подключаться к усилителю, как с помощью кабеля, так и беспроводным способом по радиоканалу. Дистанция, на которой работает средний беспроводной микрофон, может достигать 100 и более метров. Такие микрофоны удобны и в быту, для использования в караоке при проведении вечеринок. Беспроводные микрофоны работают в VHF и UHF диапазонах.

Беспроводной микрофон — комплект

Микрофоны направленного действия

Фото направленный параболический микрофон

В настоящее время использубтся почти исключительно электретные микрофоны (мобильная техника, диктофоны, гарнитуры ПК), остальные типы гораздо более редко. Обзор подготовлен по заказу сайта Радиосхемы . Автор — AKV.

Источник:
http://radioskot.ru/publ/nachinajushhim/mikrofony/5-1-0-754

ProSound .iXBT.com

Как правильно пользоваться вокальными микрофонами на сцене?

Cоветы начинающим вокалистам и звукорежиссерам

Роман Ермоленко а.к а. RoNikEr roniker.ru

Бытует такое мнение, что нет ничего проще – бери микрофон и пой, или выходи к микрофону и говори! Но это не совсем так. При неправильной работе выступающего с микрофоном можно легко получить «букет» таких неприятных для всех участников мероприятия последствий, как так называемая «акустическая обратная связь» (свист или вой, обычно на одной частоте), плохая разборчивость вокала и речи, избыточный динамический диапазон (отношение самого громкого звука к самому тихому) и несколько других неприятных моментов, о которых дальше.

Всё вышеперечисленное не может позитивно сказаться как на общем впечатлении от выступлений, так и на работоспособности использующегося комплекта аппаратуры в целом (весьма распространённый случай, особенно если «аппарат» недорогой и не защищён электроникой). Давайте разберёмся по порядку.

Что же нужно знать начинающему концертному звукорежиссёру , на что обращать внимание? Как взаимодействовать с микрофоном артисту или докладчику для того, чтобы его не только услышали, но и одобрили то, что он «несёт в массы»? В этой статье мы и постараемся прояснить наиболее важные аспекты работы с микрофоном.

Сначала – об «акустической обратной связи» (далее АОС). Некоторые этот эффект называют по-простому «возбуждение микрофона», «заводка», «свист» и т. д.

Наверняка те, кто хоть раз пользовался микрофоном, сталкивался с этим неприятным эффектом. Откуда берётся, как возникает АОС? Всё просто. Микрофон «ловит» звук акустических систем, дальше сигнал проходит по всему усилительному тракту вновь до АС и получается некая петля, замкнутый круг. Так и генерируется тон. Эффект намного усиливается в помещениях с хорошо отражающими звук поверхностями – пол, потолок, стены.

Даже голова человека, части его тела частично отражают звук. Поэтому, например, никогда не нужно без причин закрывать головку микрофона ладонью, тем более сжимать ладонь с головкой микрофона «куполом» – в этом случае АОС будет почти наверняка обеспечена! Многие проверяют потенциально возможную обратную связь именно постепенно, короткими движениями и за несколько раз, всё более и более закрывая микрофон ладонью, с каждым разом больше зажимая руку в «купол». Если при таких условиях АОС не возникла, или только начала слабо проявляться, то потом можно её не опасаться, если условия не изменятся.

Читайте также  Как узнать разрядность процессора

Вообще, благодаря этой самой обратной связи можно не только слегка испортить мероприятие, довольно ощутимо и неоднократно оглушив зрителей. Есть опасность вывести из строя часть звуковоспроизводящей аппаратуры! Так как АОС бывает чаще на высоких частотах, то в большей степени «в зоне риска» находятся высокочастотные головки – драйверы и твитеры, ведь они совсем не рассчитаны на такую мощность, какая может «прилететь» во время подобного «самовозбуждения» системы!

Разумеется, не всегда эффект АОС проявляется на запредельных уровнях громкости, но и на малых уровнях мероприятие она не украсит и её нужно избегать любыми способами. Самый действенный способ в случае такого «форс-мажора» – резко понизить громкость микрофона регулятором на микшерном пульте и вернуть обратно с небольшой поправкой, сделать чуть тише.

Стоит упомянуть, что чем качественнее звуковоспроизводящий тракт (особенно это касается АС и самих микрофонов), чем он более линеен, тем меньше риск возникновения АОС.

Частично избавиться, предупредить эффект АОС «техническими» методами можно с помощью включенного последовательно в цепь между пультом и мониторным звукоусилительным оборудованием (если есть активное деление мониторов на полосы, то кроссовер или процессор, часто просто усилители и АС) третьоктавного (31-полосного) или параметрического эквалайзера, понижая им уровень «заводящихся» частот. Вообще принято и прописано во всех технических райдерах артистов иметь подобный эквалайзер в каждой из имеющихся линий мониторов. Есть и специализированные устройства подавления АОС, так называемые feedback destroyer, feedback killer. Профессионалы их не особо жалуют, предпочитая классическую работу с эквалайзерами.

Если комплект совсем маленький и мониторы не применяются вообще – тут несколько сложнее. Проще будет воспользоваться советами для вокалистов ниже.

Можно и нужно избегать обратной связи с помощью «человеческого фактора». Основная ошибка артистов и докладчиков — направление микрофонов на АС, будь то мониторы или «порталы» (FOH), без разницы. Одно дело докладчик, если у него микрофон стоит на стойке у трибуны и практически не перемещается в пространстве сцены. Совсем другое дело – вокалист, да ещё и с ручной радиосистемой или проводным микрофоном, снятым со стойки.

Самая распространённая проблема – в перерывах между пением, часто во время поклонов, вокалисты опускают руку с микрофоном вниз так, что он как раз получается направленным в монитор! Это абсолютно недопустимо! Если так откровенно направлять микрофон в сторону недалеко находящейся АС, то никакие технические средства не помогут, а звукорежиссёр может просто и не успеть убрать или заглушить микрофон на пульте.

Никогда и ни при каких обстоятельствах, не направляйте микрофон на АС! Если есть необходимость у артиста или докладчика пройти с радиомикрофоном со сцены «в народ» мимо порталов – во время следования в непосредственной близости от АС радиосистема должна быть заглушена или звукорежиссером на пульте, или кнопкой «вкл/выкл» или mute на самом микрофоне! Если это не будет сделано, последствия не заставят себя долго ждать!

Другая, не менее важная проблема, и это касается, конечно, исполнителей-артистов-докладчиков – угол и расстояние между ртом и микрофоном. Казалось бы, не может быть ничего проще — взял микрофон в руку и пой в него! Но на практике это для некоторых просто высшая математика! Наглядный пример из практики. На праздновании 23 февраля перед призывниками должен был выступать военком, ему дали радиомикрофон. Речь была длинная, только из присутствующих потенциальных солдат мало кто что понял из его речи, так как махал он этим микрофоном как указкой, или как гаишник жезлом,. Он был очень возбуждён и энергично жестикулировал, но. практически ни разу не поднёс микрофон ко рту! Ведущая мероприятия пару раз подходила к нему, шептала на ухо «как надо» и двигала его руку в правильном направлении — не помогло. Представляете, что получилось из его речи?

Чтобы избежать подобных проблем, разумеется, просто необходимо петь и говорить непосредственно в микрофон! Он обязательно должен быть направлен на источник звука – рот человека!

Небольшое уточнение. Существуют различные типы микрофонов и некоторые допускают большое расстояние от источника звука до микрофона – это конденсаторные «пушки» и т.п. Мы здесь не будем их рассматривать, так как вокалистами в концертной практике они не используются. Поговорим о более распространённых типах микрофонов – индивидуальных вокальных микрофонах, чаще всего динамических. Дополнительно информацию по разным типам микрофонов и их назначении можно легко найти в интернете. Скажу только то, что разрабатываются концертные микрофоны с учётом именно концертных требований, то есть по идее не должны «ловить» ничего, кроме вокала! Ни барабанов, ни комбиков, ни сценических мониторов, ничего, кроме голоса, именно поэтому они такие направленные и избирательные.

Когда микрофон в непосредственной близости от рта, выигрывают все – звукорежиссёр, исполнитель и, в конечном итоге, зритель! Когда микрофон близко – лучше передаётся артикуляция, разборчивость речи исполнителя, лучше соотношение снятой микрофоном полезной и нежелательной информации, у звукорежиссера гораздо больше поле для творчества.

Тембральная окраска голоса сильно зависит от расстояния! Часто эту особенность называют «эффект близости», когда низких частот становится гораздо больше, Вокальные микрофоны в общем-то и разрабатываются производителями с учётом подобного «близкого» использования.

Можно сказать, что высший пилотаж для артиста – правильный и осознанный выбор расстояния и угла между ртом и микрофоном в зависимости от характера и громкости вокала! Как известно, чем более высокие ноты поются в микрофон, тем они громче, тут и выручает техника варьирования расстояния. Обратите внимание как пользуются микрофоном опытные артисты на «живых» выступлениях – все высокие ноты поются на сравнительно большом расстоянии до микрофона.

Громкость вокала в эти моменты довольно большая, да ещё и меняется со временем, и исполнители варьируют расстояние, получая в итоге максимально комфортный для слушателя динамический диапазон и тембр голоса. Не забывайте, что отношение расстояния до микрофона с получающейся «на выходе» громкостью нелинейно. То есть лишь ненамного приблизив микрофон ко рту, получаем очень ощутимый прирост в громкости. Тут просто нужен опыт.

Есть ещё одна проблема, достойная рассмотрения – при достаточно громком пении близко от микрофона мы можем получить нежелательные искажения с самого микрофона, с которым ни регулятор чувствительности, ни компрессор в микрофонном тракте не справятся, так как искажения возникли раньше. Чаще всего перегружаются недорогие радиосистемы. Единственный выход в этой ситуации — увеличение расстояния. Только стоит помнить, что от увеличения расстояния очень сильно меняется тембровая окраска голоса, и не в лучшую сторону – по мере удаления от микрофона он становится более неприятным и ненатуральным. Начинает преобладать средняя часть голосового диапазона, иногда в такие моменты средние частоты неприятно «режут слух». Тут нужно искать компромиссы.

Особенно ярко выражен эффект одновременно «близкого» и громкого голоса у диджеев, подбадривающих танцующих на дискотеках, вечеринках в клубах и т. д. Это просто беда и настоящая головная боль любого звукорежиссера и того, кто отвечает за аппарат! Это люди немного «из другого мира» и просто просить человека «я-не-вижу-ваших-рук-давай-давай. » не кричать так сильно и близко в микрофон обычно ни к чему не приводит. Тут очень хорошо использовать один из самых распространённых приборов обработки звука – компрессор, включая его последовательно в цепь с микрофоном, часто в гнездо insert пульта, – хотя и он в большинстве случаев не спасёт от искажений, но поможет быть немного спокойней за сохранность аппарата в целом.

Обратная описанной выше огромная проблема — тихий по природе голос или ноты в нижнем регистре вокального диапазона вокалиста. Тихий голос встречается очень часто у девушек в переходном возрасте (большинство часто использует такую «томную», негромкую интонацию, что при разговоре, что при пении) и детей (далеко не всех, есть такие «громогласные», что любого взрослого за пояс заткнут). Тут уж ничего не попишешь, если голос тихий – только уменьшать расстояние до микрофона до самого минимального и поднимать громкость на пульте до возможно максимальной, до грани появления обратной связи. Обратите внимание, как работает с микрофоном В. Бутусов – часто поёт он тихо и его губы практически всегда касаются микрофона!

Стоит упомянуть одну немаловажную деталь по теме, в первую очередь, конечно, для вокалиста. Так как голоса сильно отличаются по тембральной окраске, диапазону, громкости и другим параметрам – желательно подобрать себе индивидуальную модель микрофона, благо сейчас, особенно в крупных городах, с этим проблем практически нет и можно выбрать микрофон на любой вкус и кошелёк. В большинстве магазинов можно спокойно опробовать несколько разных моделей и производителей в условиях, «максимально приближенным к боевым».

Вот что в этом деле неприемлемо, так это гоняться за дешевизной. Микрофоны для караоке даже и рассматривать не нужно, так же как и непонятные приборы неизвестного производителя – скупой платит дважды! Признанные лидеры «микрофонной отрасли» из наиболее распространённых – AKG, Audio-Technica, Audix, Beyerdynamic, Electro-Voice, Sennheiser, Shure. Они будут долго радовать вас своей работой, только тут есть одна деталь – у любой фирмы есть модели «начального уровня» и «топ-уровня», которые очень сильно отличаются по качеству, удобству и цене, то есть сам по себе бренд мало о чём может сказать. Выбирайте только по результатам прослушивания!

Источник:
http://prosound.ixbt.com/livesound/sovety.shtml