ЛЕКЦИЯ 12

Акустические характеристики микрофонов

Микрофоны – это преобразователи акустических колебаний в электрические. К микрофонам предъявляются высокие требования, особенно при передаче программ связанных с высокой разборчивостью, точностью, узнаваемостью информации.

Размеры микрофона должны быть маленькие, а форма обтекаемой, чтобы не было нарушения однородности акустического поля. Размеры выбираются в соответствии с параметрами микрофонов.

Классификация микрофонов.

1. По способу преобразования колебаний:

• Электродинамические (катушечные, ленточные);

• Электростатические (конденсаторные, электретные);

• Электромагнитные;

• Угольные, пьезомикрофоны.

По зависимости чувствительности от угла прихода звуковой волны:

• Направленные;

• Ненаправленные.

По способу взаимодействия с окружающей средой (акустические характеристики):

• Приемники давления;

• Приемники градиента давления различных порядков (обычно 1,2);

• Комбинированные приемники;

• Групповые.

По диапазону воспринимаемых частот

• узкополосные (речевые);

• широкополосные (музыкальные).

Параметры микрофонов (технические показатели качества)

1. Чувствительность - отношение напряжения в вольтах на выходе микрофона к звуковому давлению в Па, действующему на его вход

, (12.1)

Чувствительность различается для нагруженного и ненагруженного на номинальное активное сопротивление микрофона R_ном=2501000 Ом (в справочниках, дается для E_нагр). При измерении чувствительности, указывается при каких параметрах она измеряется. Для нахождения Е в какую-либо точку поля помещают калиброванный очень малых размеров микрофон, им измеряется давление, далее в ту же точку помещают обычный микрофон и измеряют U_вых. Из отношения найденных значений получают Е. Обычно оговаривается частота, на которой проводятся измерения (чаще всего 1000 Гц). Измерения проводят в свободном поле.

Чувствительность зависит от многих факторов, поэтому существуют следующие величины:

а) Осевая чувствительность (измерена в направлении акустической оси) E_ос.

б) Чувствительность по диффузному полю

, (12.2)

в) Уровень чувствительности – чувствительность, выраженная в дБ относительно величины 1 В/Па

, (12.3)

где Е₀=1 В/Па.

г) Стандартный уровень осевой чувствительности – отношение мощности, отдаваемой в номинальную нагрузку R_ном (при падающем звуковом давлении 1 Па) к мощности 1 мВт.

, (12.4)

где U – напряжение на нагрузке, численно равное чувствительности микрофона при P = 1 Па.

д) Внутреннее сопротивление микрофона Z. Обычно активное и практически не зависит от частоты. Если есть зависимость от f, то в справочниках обычно приводят или среднее значение, или на f = 1000 Гц.

е) Частотная характеристика чувствительности – зависимость L_E или L_Еос от частоты - неравномерность частотной характеристики

= L_max - L_min., (12.5)

где L_max , L_min – max и min уровни вторичного сигнала при постоянных первичных.

Субъективно за счет неравномерности частотной характеристики происходит следующее. Если подавлены низкочастотные составляющие, то микрофон «звенит», подавлены высокочастотные составляющие – звук глухой. При подчеркивании низкочастотных составляющих микрофон «бубнит», при подчеркивании высокочастотных составляющих – «свистит». Все эти частотные искажения оцениваются по величине неравномерности частотной характеристики.

Номинальный диапазон определяют по допустимым спадам чувствительности в области ВЧ и НЧ.

Отклонение от горизонтальной линии в номинальном диапазоне определяют частотные искажения микрофона. При определении неравномерности частотной характеристики обычно выбирают пики которые меньше 1/8 октавы (критические полоски слуха). Для вещательных микрофонов неравномерность частотной характеристики определяется в двух диапазонах, в номинальном и основном (основной диапазон: f=2005000 Гц). Вблизи границ диапазона неравномерность не должна превышать допустимых значений. Обычно аппаратура выпускается с заданной неравномерностью, если нет, то дается диапазон, в котором неравномерность не превышает заданную.

Рис. 12.1. Частотная характеристика чувствительности.