2. Характеристика направленности микрофона.

Это зависимость чувствительности микрофона в свободном поле от угла между направлением на источник звука и осью микрофона.

• нормированная характеристика направленности

, (12.6)

Обычно микрофоны обладают осевой симметрией.

Направленный микрофон обладает определенной чувствительностью с обратной стороны, поэтому существует понятие чувствительность «фронт - тыл».

По характеристикам направленности микрофоны делятся:

• ненаправленные;

• односторонненаправленные;

• остронаправленные;

• остроодносторонненаправленные;

• двунаправленные.

3. Коэффициент направленности.

Из-за направленности микрофона чувствительность, определенная при приходе звуковой волны к микрофону под всевозможными углами, меньше осевой чувствительности. Для учета величины этого уменьшения введен коэффициент направленности - , который можно определить по специальному шаблону или по формулам (12.8) и (12.9)

, (12.7)

где – квадрат осевой чувствительности в свободном поле; – средний из квадратов чувствительности по всем радиальным направлениям.

Если система осесимметричная, то

, (12.8)

Если система не симметричная, то

, (12.9)

4. Индекс направленности – коэффициент направленности в дб

, (12.10)

- показывает шумостойкость или величину подавляемого шума по отношению к сигналу;

- показывает разницу в уровнях мощности развиваемых микрофоном при действии двух источников звука: одного на оси (например, голос лектора) и другого – источника рассеянных звуковых волн (шума), если они оба создают в точке микрофона одинаковое давление.

Для ненаправленного микрофона этот параметр будет равен нулю, поэтому ненаправленный микрофон не подавляет шум по отношению к сигналу.

Показывает величину подавления шума по отношению к сигналу, проходящему по оси микрофона.

Для ненаправленного микрофона индекс направленности равен нулю. Такой микрофон не подавляет шум по отношению к сигналу.

5. Уровень собственного шума микрофона.

, даже в отсутствие сигнала (тепловой шум, флуктуации частиц, электрические шумы).

Уровень собственного шума микрофона, приведенный к акустическому входу, определяется как уровень эквивалентного звукового давления P_ш при воздействии которого на микрофон, получалось бы выходное напряжение U_ш, равное выходному напряжению на выходе микрофона в отсутствии давления.

Даже не включенный микрофон имеет этот параметр (тепловой, флуктуационный шумы и др.).

Р_ш - звуковое давления, которое дало бы напряжение U_ш в отсутствии звуковых колебаний

, (12.11)

, Па (12.12)

6. Перепад чувствительности фронт – тыл

, (12.13)

где – стандартный уровень чувствительности микрофона, определенный под углом 180 к оси, Е_ос – осевая чувствительность.

7. Индекс фронт – тыл (он не включен в ГОСТ, но интересен).

_фр-т – это разность между уровнями электрической мощности, развиваемой микрофоном на нагрузке при раздельном воздействии на него диффузного поля с фронта и тыла, при условии равенства р_ф=р_тыл индекс показывает величину дискриминации шума по отношению к сигналу (публика - оркестр).

Показывает, насколько уровень, развиваемый микрофоном от сигнала (оркестр) выше уровня, развиваемого микрофоном от действия помех (шум публики) при условии, что уровни сигнала и помех одинаковы.

8. Чувствительность звеньев микрофона.

Чувствительность микрофона – произведение чувствительности отдельных звеньев, входящих в него.

, (12.14)

где F/p - акустическая чувствительность – отношение силы, действующей на поверхность преобразователя к давлению падающей волны; υ/F=1/Z_м -механическая чувствительность; ε/υ=К_св - коэффициент электромеханической связи; электрическая нагрузочная характеристика равна

, (12.15)

где R_н – сопротивление нагрузки; z_i – внутреннее сопротивление микрофона; Z_м – механическое сопротивление подвижной системы микрофона.

Обычно подбирают чувствительность звеньев так, чтобы общая чувствительность микрофона меньше зависела от частоты. Используют метод взаимной коррекции частотных характеристик отдельных звеньев микрофона.

Акустические характеристики микрофонов

Приемники давления.

Звуковое давление действует только на одну сторону (подвижная механическая система – диафрагма открыта с одной стороны).

Для схемы, приведенной на рис 12.2 F=pS – сила, действующая на диафрагму, S=F/p – акустическая чувствительность, S – поверхность подвижной системы микрофона. Здесь d – максимальный размер микрофона;  - длина волны (преимущественная для данного микрофона).

Рис. 12.2. Схематическое изображение приемника давления.

Если d << , то характеристика направленности представляет собой сферу, микрофон будет ненаправленным.

Если d > , тогда . Давление удваивается из-за отражений от поверхности.

Поэтому чем больше размеры микрофона по отношению к длине волны, тем характеристика направленности острее.

Свойства ненаправленности хорошо соблюдаются для НЧ и средних частот, где d/ - мало.

К высоким частотам микрофон приобретает направленность. Ненаправленный микрофон в диапазоне до 10 кГц ( = 3,4 см) имеет размеры d 1,7 см.

Рис. 12.3. Диаграмма направленности приемника.

1 – d/ = 0,1; 2 – d/ = 0,5; 3 – d/ =2,0