Mikrofon
Z Wikipedii
Mikrofon – przetwornik elektroakustyczny służący do przetwarzania fal dźwiękowych na impulsy elektryczne.
Spis treści |
[edytuj] Zasada działania
W tradycyjnych mikrofonach dynamicznych fale dźwiękowe powodują drgania cienkiej elastycznej membrany wraz z cewką, która jest do niej umocowana. Drgania cewki, która umieszczona jest między biegunami magnesu, wzbudzają w niej przemienny prąd elektryczny o częstotliwości odpowiadającej częstości drgań fal dźwiękowych.
W wyniku przetwarzania otrzymuje się z mikrofonu przebieg elektryczny – sygnał foniczny w postaci siły elektromotorycznej E, napięcia wyjściowego U oraz prądu I odpowiadającego przebiegowi akustycznemu.
[edytuj] Rodzaje mikrofonów
Ze względu na sposób przetwarzania drgań membrany na sygnał foniczny mikrofony dzielimy na:
- węglowe
- piezoelektryczne
- dynamiczne (magnetoelektryczne)
- wstęgowe
- opornościowe
- pojemnościowe (elektrostatyczne)
- pojemnościowe elektretowe
- laserowe
[edytuj] Cechy
Mikrofon jest generatorem energii elektrycznej, który cechuje:
- skuteczność – wartość występującej w mikrofonie siły elektromotorycznej E przy określonym ciśnieniu akustycznym p i częstotliwości f
- charakterystyka kierunkowości – zależność skuteczności od kierunku padania fali dźwiękowej
- impedancja wewnętrzna mikrofonu (wyrażana w omach)
- symetria lub asymetria układu
Ze względów akustycznych, mikrofon cechuje:
- czułość – parametr przedstawiający zależność między ciśnieniem akustycznym wywieranym na membranie mikrofonu a napięciem wyjściowym (mV/Pa/1kHz =~ 1dB)
- charakterystyka częstotliwościowa – diagram zależności czułości mikrofonu (w dB) od częstotliwości (Hz) (zwykle w zakresie 20Hz-20 kHz)
- maksymalna wartość ciśnienia akustycznego SPL – maksymalna wartość ciśnienia jaką może przenieść mikrofon dla podanej wartości zniekształceń
- odstęp sygnału od szumu (S/N) – parametr określający odstęp użytecznego sygnału fonicznego od szumu układu (wyrażana w decybelach)
- zakres dynamiczny – parametr określający przedział między wartością minimalną a maksymalną przenoszonego ciśnienia akustycznego.
[edytuj] Opis niektórych rodzajów mikrofonów
 |
Ta sekcja wymaga dopracowania zgodnie z zaleceniami edycyjnymi. Należy w niej poprawić/wykonać działania: być może zredagować ponownie tekst, dodać linki wewnętrzne. Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się na stronie dyskusji tego artykułu. Po wyeliminowaniu niedoskonałości prosimy usunąć szablon {{Dopracować}} z kodu tego artykułu. |
[edytuj] Mikrofony stykowe
Mikrofony stykowe przeważnie stosuje się w telefonach. Ich zakres przetwarzania jest wąski, węższy niż widmo mowy ludzkiej, a zniekształcenia są duże w porównaniu z innymi mikrofonami, jednkaże w tego typu rozwiązaniach wady te nie mają większego znaczenia. Mikrofony stykowe mają jednakowoż wiele zalet: ich konstrukcja jest bardzo prosta(przez co są praktycznie bezawaryjne), posiadają dużą skuteczność, są trwałe i tanie. Przepływ prądu jest tu modulowany poprzez zmianę rezystancji elektrycznej spowodowanej poruszaniem się części mechanicznych mikrofonu. Jest to mikrofon typu podłużnego, w którym komorę tworzy płaska nieruchoma elektroda węglowa, odizolowana od ścianki pudełka, pierścień filcowy oraz membrana węglowa oparta na krawędzi pudełka i dociśnięta do niego przykrywka z otworami. Pierścień filcowy służy do tłumienia drgań własnych membrany. Wkładka jest umieszczona w obsadzie zwanej mikrotelefonem i przykryta tzw. mównikiem, którego zadaniem jest skierowanie energii akustycznej na membranę mikrofonu. Prąd elektryczny jest doprowadzony do wkładki za pośrednictwem sprężyn stykowych w mikrotelefonie i płynie przez pudełko, membranę i proszek do elektrody nieruchomej. Zmiany rezystancji wkładki są proporcjonalne do zmiany zgniotu proszku, czyli do wychylania się membrany – przez to dla zachowania stałej skuteczności mikrofonu wychylenia membrany muszą być jednakowe w całym zakresie przetwarzania. Skuteczność mikrofonu zmienia się w bardzo szerokich granicach – znacznie wzrasta przy częstotliwościach drgań własnych membrany.
[edytuj] Mikrofony magnetoelektryczne (dynamiczne)
Wewnątrz mikrofonu magnetoelektrycznego, pomiędzy biegunami magnesu stałego, znajduje się cewka przymocowana do membrany. Fale dźwiękowe, wprawiając membranę w drgania, powodują poruszanie się cewki w polu magnesu i indukują w niej prąd. Działają one dzięki indukowaniu się siły elektromotorycznej pod wpływem względnego ruchu źródła pola magnetycznego i przewodu. Dochodzi do tego zjawiska, gdy przewód będzie się poruszał w stałym polu magnetycznym, lub – gdy przewód będzie nieruchomy, a zmianie będzie podlegał strumień magnetyczny – przechodzący przez ten przewód. Jeśli wykorzystany jest pierwszy przypadek to takie mikrofony nazywa się cewkowymi i wstęgowymi:
[edytuj] Mikrofony wstęgowe
Odbiornik energii akustycznej stanowi tutaj cienka wstęga aluminiowa, zawieszona między nabiegunnikami magnesu. Tylko jedna strona wstęgi jest otwarta i wystawiona na działanie fal akustycznych. Druga strona jest osłonięta szczelną obudową, zakończoną długą rurką, zwiniętą spiralnie w pudle stanowiącym podstawę mikrofonu. Wstęga mikrofonu jest wykonana z paska blachy aluminiowej (zwykle o grubości ok. 5 μm, szerokości ok. 5 mm i długości ok. 6 cm), pofałdowanego na całej długości, w celu nadania większej giętkości w kierunku ruchu i sztywnienia w kierunku poprzecznym dla zabezpieczenia przed skręcaniem. Ze względu na dużą wrażliwość, wstęga jest podatna na wszelki ruchy powietrza i przy silniejszym podmuchu powietrza może ulec trwałemu odkształceniu, a nawet zerwaniu. Dla ochrony przed tym, mikrofon osłania się siatka drucianą.
[edytuj] Mikrofony cewkowe
Głównymi elementami tego typu mikrofonów są nabiegunnik będący źródłem stałego pola magnetycznego oraz membrana uformowana do postaci kulistej czaszy (często specjalnie pofałdowana, aby zwiększyć obszar podatności), do której z kolei przymocowana jest cewka nawinięta metodą bezszkieletową. Ruch membrany pod wpływem fali mechanicznej powoduje ruch cewki w polu magnetycznym nabiegunnika, co powoduje powstanie w obszarze cewki sił elektromotorycznych, które to z kolei powodują przepływ prądu.
Mikrofony magnetoelektryczne cechuje dobra kierunkowość i skuteczność, uwydatnienie mniejszych częstotliwości akustycznych i rezystancja w granicach kilkuset Ω.
[edytuj] Mikrofony pojemnościowe
Mikrofon pojemnościowy jest wykorzystywany głównie w celach profesjonalnych. Składa się on z dwóch elektrod podłączonych do źródła napięcia o wysokiej impedancji. Jedna z tych elektrod jest nieruchoma, natomiast druga wystawiona jest na działanie fal dźwiękowych. Fala taka zderzając się z ruchomą elektrodą powoduje jej drgania. Ponieważ elektrody mikrofonu pełnią rolę okładek kondensatora, to zmiana odległości pomiędzy elektrodami powoduje zmianę pojemności takiego "kondensatora", co z kolei powoduje powstanie zmiennego prądu elektrycznego, którego częstotliwość jest równa częstotliwości padającej fali dźwiękowej. Taki układ jest bardzo dobry dla fal o niskich częstotliwościach. Z uwagi na wysoką impedancję mikrofon musi być podłączony do odbiornika sygnału przy pomocy specjalnego transformatora.
[edytuj] Mikrofony piezoelektryczne
Mikrofony piezoelektryczne pod względem elektrycznym są kondensatorami, przetwarzają sygnał akustyczny w sygnał napięciowy, mają dużą wrażliwość na wilgoć i zmiany temperatury. Zbyt duża temperatura powoduje trwałe zmiany w ich działaniu. Ponadto wykazują bardzo dużą impedancję wewnętrzną o charakterze pojemnościowym, co utrudnia łączenie ich długimi przewodami i obciążenie małymi impedancjami. Szeroko natomiast stosowane są jako mikrofony, a ściślej rzecz biorąc – przetworniki, w instrumentach akustycznych. Szczególnie wiernie odtwarzają wysokie tony i są również stosowane jako czujniki ultradźwięków.
[edytuj] Linki zewnętrzne
|
||||||||||||||
