Классификация микрофонов

По принципу электромеханического преобразования

Электродинамический катушечный микрофон

Используется явление электромагнитной индукции, т. е. возбуждение ЭДС при движении проводника в постоянном магнитном поле.

Катушка жестко связана с диафрагмой, которая закреплена на верхнем фланце с помощью гофрированного гибкого подвеса и может колебаться вдоль зазора только по оси.

Для создания постоянного магнитного поля используется кольцевой магнит и магнитопровод (верхний, нижний, фланец и керн) из мягких материалов (Ni, Fe).

В - индукция в зазоре = 1Тс;

l - длина провода в катушке;

- скорость колебаний катушки;

F - действующие на микрофон силы;

Zm - механическое сопротивление механической части.

 

Микрофон представляет собой механико-акустическую систему, состоящую из:

• Диафрагма + катушка + гибкий подвес

Mk Ck

• Акустическая система объемов воздуха

• Под диафрагмой C1;

• В полоти магнита C2;

• В щелях m1, r1.

Эквивалентная схема выглядит следующим образом

I резонанс - определяется неподвижной системой.

II резонанс

Нижний диапазон рабочего участка ограничен увеличением массы катушки Mk, увеличением гибкости подвеса Ск

Увеличение гибкости ограничено неустойчивостью подвижной системы и появлением перекосов.

Нижняя граница 300 Гц.

Для расширения рабочего участка в области Н2 в конструкцию микрофона водят дополнительный резонатор, размещенный в магнитопроводе М3, r3 (трубочка).

Нижняя граница расширяется до 100 - 50 Гц.

Верхняя граница - 8000 - 1000 Гц.

С использованием специальных материалов магнита и магнитопровода - до 15000 Гц.

N=-58 дБ

Неравномерность 6 - 8 дБ до 5000 Гц - не направлены

|Zi|=200, 600 Ом

Используются для передачи речи, бывают двусторонние.

Лекция №8

Ленточные электродинамические микрофоны.

Роль диафрагмы выполняет проводник в виде тонкой ленточки, которая колеблется в постоянном магнитном поле.

Ленточка может подвергаться воздействию звука как с одной, так и с обеих сторон. В первом случае – приемник давления, во втором – приемник градиента давления.

Конструкция ленточного микрофона состоит из :

1. Диафрагмы – ленточки (Al, гофрированный, Fр =30Гц; l=5–10см; Rэл=1/10 Ом).

2. Постоянного магнита B=1 Тл. (в зазоре).

3. Полюсного наконечника с окнами

4. Камера

5. Лабиринт [ длинная трубка, соединенная с камерой, свернутая в спираль или другим образом, заполненная поглощающим материалом (комки пощипанных нитей шелка)]. Представляет собой акустический фильтр НЧ.

Обычно используется приемник градиента давления – под действием разности звуковых давлений ленточка колеблется в магнитном поле, силовые линии которого идут вскользь по ширине ленточки.

КОНСТРУКЦИЯ МИКРОФОНА. ГРАДИЕНТА ДАВЛЕНИЯ

1 - Ленточка

2 - Магнит const

3 - Полюсный наконечник с окнами

6 - Изоляционные планки

E = Blv – эдс в ленточке

Полюсные наконечники образуют щель, в которой размещается ленточка. В них сделан ряд окон (отверстий), чтобы уменьшилась разность хода звуковых волн, действующую на ленточку с обеих сторон. Расстояние между отверстиями вместе с ленточкой 2a не превышает.

Это обеспечивает свободное огибание во всём диапазоне передаваемых частот и линейность чувствительности до 15 кГц.

Механическая схема.

 

Сила, приложенная к массе ленточки, которая колеблется вместе с соколеблющейся массой воздуха и при этом сжимает и растягивает гибкий элемент, одновременно излучая звуковые волны благодаря активному сопротивлению излучения. Элементы соединены в узел

Эквивалентная электрическая схема

(последовательная цепь).

- диполь с точечными элементами на расстоянии d (ХН – 8)

- резонансная система подвижной системы микрофона

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ

- противоречие

q – сечение ленточки

С – скорость звука в воздухе

 

Zмех - механическое сопротивление подвижной части микрофона

малое затухание

хар – ка сглаженая гу – за большого затухания (Rн+R0)

Электрическое сопротивление ленточки мало (доли Ома), поэтому для согласования в внешней цепью не повышающий трансформатор (1:15, 1:20), так что Ri=125 – 250 Ом.

Стандартный уровень чувствительности – 57дБ. Чувствительность XX 1,25мВ/Па.

= 50-16000 Гц.

Неравномерность f – характеристики - =< 8дБ.

Область применения – для помещений.

Уязвимое место – ленточка, рвётся от сильного дуновения (ветра).

Комбинированные микрофоны ..=70-15000 Гц

Неравномерность 10дБ.

Xн - кардионде

Не рекомендуется размещать в близи источника НX>0.5м.

Электромагнитные микрофоны

Принцип действия. Приемник давления.

Возникновение ЭДС в катушке 1 при применении магнитного потока, протекающего через сердечник 8.

Изменение магнитного потока получается вследствие изменения воздушного зазора 5 в магнитной цепи между диафрагмой 3 и полюсным наконечником керна 4. Этот зазор изменяется при колебании диафрагмы и модулирует магнитный поток, который создается постоянным магнитом 2, сделанным из высококоэрцитивных материалов (сплавы Al и Ni). Магнитный поток проходит через сердечник катушки, полюсный наконечник, воздушный зазор и диафрагму. Сердечник и диафрагму изготавливают из мягкого магнитного материала (FeNi сплавы).

B0 – индукция в зазоре

S – сечение магнитопровода

Lk – индуктивность катушки, n – число витков

d0 – воздушный зазор

Частотная характеристика равномерна до частоты 1000 Гц (т.к. микрофон нагружают на Rн = Ri/f = 1000 Гц). При выборе механической системы с резонансом на частоте ~ 2000 Гц возможна коррекция частотной характеристики в диапазоне 2000 - 3500 Гц.

Ещё резонатор Гельмгольца, включающий в себя отверстия в амбушуре 6 и надмембранный объём 7.

=2500-3000 Гц.

Неравномерность – 4 дБ/окт.

Уровень чувствительности – 45 дБ.

Используют только для передачи речи.

Приемник градиента давления.

Располагают вблизи говорящего 2-2,5 см, на оси рта , чтобы отсутствовали завихрения при произношении взрывных звуков речи.

= 250 – 5000 Гц.

Уравнение чувствительности – 60 дБ.

Неравномерность 6 дБ/окт.

Повышенная шумозащищённость (уравнение до 1-го дБ).