A mikrofonok ABC-je és használatuk alapjai
Feladó: Akusztikus tervező rendszerek | 2018.05.18 Kategória: elektroakusztika
A mikrofonoknak két fő működési elve van: dinamikus és kondenzátoros. A dinamikus mikrofonok egy finom membránból állnak, amely egy kicsi alumínium tekercshez csatlakozik, amelyet erős mágneses mezőbe helyeznek. Amikor a hang eléri a membránt, ki és be mozgatja. A tekercs mozgása az állandó mágneses mezőben feszültséget képez benne, amely megfelel a membránra kifejtett nyomásnak, amint az a 7. ábrán látható. 1.
A hanghullámok eljutnak a membránig (A) és kimeneti feszültséget (B) produkálnak.
A kondenzátor mikrofonokat általában kondenzátor mikrofonoknak nevezik. Az ilyen mikrofonok egy rögzített hátlapból állnak, közel a membránhoz, amint az a 2. ábrán látható. 2
A hátlap és a membrán között állandó elektromos töltés képződik. Amikor a membrán hanghullámok hatására mozog, a lemez és a membrán közötti feszültség megváltozik, és elektromos impulzusokat hoz létre, amelyek tovább kerülnek az áramkörben.
Ma a legtöbb kondenzátoros mikrofonnál használt polarizált töltés előre be van építve a mikrofonba. Ez egy elektret segítségével történik, a lemezen vagy a membrán hátulján folyamatosan villamosított réteggel. Ezeket a mikrofonokat elektret mikrofonoknak nevezzük. A külső polarizációt kiváló minőségű stúdió mikrofonokban használják. A 2. ábrán A 3. ábra egy előre polarizált kondenzációs mikrofon vázlatos képe, a hátsó lemezen elhelyezett elektret anyaggal.
Minden kondenzátoros mikrofon előerősítővel van felszerelve, amelyet közvetlenül a membrán után helyeznek el. Feladata a kondenzátorelem túl magas elektromos impedanciájának megfelelő értékekké történő átalakítása, hogy a jelet jelentős veszteség nélkül, szabványos mikrofonkábelen keresztül könnyen továbbítsák. Néhány előpolarizált (elektret) kondenzátor mikrofont közvetlenül egy 9 V-os belső akkumulátor táplál, például a diagramon látható.
A többi kondenzátoros mikrofont egy 48 voltos külső forrás (úgynevezett "fantomtáplálás") táplálja a keverőpultból vagy más berendezésből. Egyes mikrofonokat, például az AKG C1000S, úgy terveztek, hogy mind 9 voltos akkumulátorral, mind fantom tápegységgel együtt működjenek.
Mikrofon fókusz
A mikrofon legalapvetőbb jellemzője a háromdimenziós érzékenység. Az összes mikrofon körülbelül 90% -a az érzékenység két fő típusába tartozik: az összes irányú (átfogó vagy nem irányított) és a kardioid mikrofonok családjába. A kardioidok irányított mikrofonok és három fő variációval rendelkeznek - az alapvető kardioid típus, a hiper kardioid és a szuper kardioid.
Vannak még ún "puskás" mikrofonok, amelyek hosszú interferenciacsövekből állnak, amelyek közepes és magas frekvenciák mellett nagyfokú irányíthatóságot tesznek lehetővé. Ezt a típusú mikrofont nem nagyon használják, de akkor hasznos, ha távoli hangforrást kell elérni.
Körirányú
ÁBRA. 4 Kétdimenziós grafikonon mutatja a fő körirányú jellemzőt, más néven poláris diagramot (A), míg a háromdimenziós diagramot (B) mutatja. A körirányú érzékenységet a membrán elején lévő mikrofonba bejutó hang korlátozásával érik el. Ily módon a mikrofon egyformán reagál a minden irányból érkező hangra. Nagyon magas frekvenciákon természetesen előfordul egy kis eltérés, és a mikrofon előnyben részesíti a frontálisan érkező hangot, de a legtöbb alkalmazásnál ez észrevehetetlen.
ÁBRA. Az 5. ábra egy kardioid mikrofon részleteit mutatja. Vegye figyelembe, hogy itt két út vezet a membránhoz: az egyik frontális, a másik az oldalsó nyílásokon keresztül vezet. A tengelyen elhelyezkedő, vagy 0 fokos beesési szögű (A ábrán látható) hangforrások esetében az elölről érkező hang mindig vezető vagy erősebb lesz, mint a hátsó lyukon keresztül bejutó hang. Ez azért van, mert rövidebb távolságot tesz meg. A hátul (180 fokos beesési szög) elhelyezkedő forrás esetében a membránig érő két hang egyenlő és ellentétes lesz, és így semlegesítésre kerül, amint azt a B. ábra mutatja. Az akusztikai ellenállást használják a mikrofon felépítéséhez, hogy biztosítsa a forrásból érkező frontális és hátsó hullámok egyenlő útvonalát, amely 180 fokos szögben helyezkedik el.
A beesési szög középső helyzetére a jellemző változni fog, amint azt a poláris diagram (6A) mutatja. A kardioid típusú háromdimenziós sémát a 6B. Ábra mutatja.
A kardioid mikrofon belső felépítése sokkal bonyolultabb, mint a körirányú mikrofoné. Különös figyelmet kell fordítani a hátsó útra, hogy a 180 fokos források semlegesítése a lehető legszélesebb frekvenciatartományban legyen egyenletes. A kiváló kardioid mikrofon 0, 90 és 180 fokon mért példája látható az 1. ábrán. 7. Amint látható, a 180 fokos szintcsökkenés 20-25 dB tartományban van a középtartományban, de a kardioid hatás mindkét végén csökken - nagyon magas és nagyon alacsony frekvenciákon.
Hypercardioid és Supercardioid
Az alapvető kardioid típusnak vannak olyan változatai, amelyek nagyon hasznosak lehetnek bizonyos alkalmazásokhoz. Ha kissé megváltoztatjuk a hang hátsó útját, akkor az a szög változik, amelynél a leggyengébb jelünk van. Két további típus létezik ezekből a változásokból, amelyeket hiperkardioidnak és szuperkardioidnak hívnak. Ezek a típusok képesek megváltoztatni a mikrofon "hatótávolságát", és nagyon hasznosak lehetnek a különböző hangrendszerekben, és nagyobb erősítést biztosítanak a mikrofon előtt, mint egy szokásos kardioid mikrofon.
Az omnidirectionalis és kardioid mikrofonok néhány fontos jellemzője
1. A legtöbb ohmos mikrofon, különösen a kondenzátoros, nagyon egyenlő frekvencia-reagálással rendelkeznek, ezért széles körben használják mérésekhez.
2. A körsugárzó mikrofonok viszonylag kevés zajjal rendelkeznek, és nem mutatják a kardioidokban meglévő alacsony frekvenciák közelségi hatását.
3. Jól lezárt membránjuk miatt az omni mikrofonok viszonylag erősebbek, mint a kardioidok.
- Kardioidok
1. A kardioid mikrofon irányított és nagyobb a hatótávolsága a fő tengelyen, míg más irányú érzékenysége csökken.
ÁBRA. A 8A. Ábra egy omni és egy kardioid mikrofon összehasonlítását mutatja, egyenértékű a munkatávolsággal. Az ábra azt mutatja, hogy a kardioid mikrofon az omni működési távolságának 1,7-szeresétől használható, mindaddig, amíg a teremben azonos az átlagos zajszint. A hiperkardioid az omni távolság kétszeresén használható ugyanazon hatás érdekében, a szuperkardioid pedig 1,9-szer.