Тема

Устройство микрофонов

Звуковые колебания, воспринятые мембраной, должны быть преобразованы в электрические сигналы. Для этого к мембране присоединяют электромеханический преобразователь, работающий в генераторном режиме.

В зависимости от того, какая система преобразования использована в микрофоне, различают электродинамические, электромагнитные, электростатические, пьезоэлектрические и угольные микрофоны.

Микрофоны электромагнитной системы. Разборчивая передача речи по проводам впервые была осуществлена 3 июля 1875 г. А. Беллом (1847 – 1922) при помощи микрофона электромагнитной системы. Микрофон запатентован в 1876 г.

Конструкция микрофона показана на рис. 1, где в роли якоря выступает мембрана микрофона. Однако, такая конструкция мало пригодна для практического применения, т. к.:

-   на мембрану действует постоянная составляющая силы, прогибающая мембрану, и мембрана должна быть достаточной толщины, чтобы противостоять этому воздействию;

-   магнитное сопротивление мембраны должно быть небольшим, что также требует увеличения её толщины.

Толстая мембрана обладает большой инерцией и, следовательно, будет плохо воспроизводить верхние частоты звукового диапазона. Для улучшения характеристик микрофона необходимо компенсировать постоянную составляющую силы. Это можно сделать, поместив мембрану между полюсами двух магнитов. Так, например , устроен распространенный в СНГ микрофон ДЭМШ (см. рис. 1).

Устройство микрофона ДЭМШ Рисунок 1

Диапазон воспроизводимых частот микрофона ДЭМШ 300 – 3000 Гц, средняя чувствительность при работе на нагрузку 600 Ом – 0.22 мВ/Па, модуль полного сопротивления - Ом, габариты мм, масса – 14 г.

Как видим, парметры микрофона обеспечивают запись речи, но не позволяют осуществить запись музыкальных программ.

Ещё можно встретить микрофон электромагнитной системы МЭМ-60. Этот микрофон воспроизводит диапазон частот  Гц.

Имеет чувствительность на нагрузке 600 Ом и частоте 1000 Гц равную ~ 10 мВ/Па. Модуль полного сопротивления 300 Ом. Габариты  мм и массу 400 г.

Микрофоны электромагнитной системы отличаются высокой vеханической прочностью, надежностью и применяются на транспорте, в армии – там, где тяжелые условия эксплуатации.

Первые идеи и работы по созданию микрофона электродинамической системы связаны с именами Каттриса, Реддинга и Сименса (C. Cuttris, J. Redding патент США № 242.816, 1881 г.; Simens E.W. немецкий патент № 2355, 1878 г.).

Однако, первые образцы микрофона, пригодные для практического применения, созданы Вентом и Тьюрасом (Wente E.C., Thuras A.L. J. Ac. Soc. Am. Vol. 3, july 1931). Различают катушечные и ленточные микрофоны этой системы.

Катушечный микрофон представляет собой мембрану, к которой прикреплена катушка, содержащая несколько десятков витков провода. Катушка помещена в радиальное магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом.

При воздействии на мембрану звуковых волн, колебания мембраны передаются катушке и в ней возникает э.д.с. е = . Частотная характеристика микрофона (т.е. зависимость е от частоты f) должна быть равномерной.

Чтобы выяснить, при каких условиях это возможно, напишем выражение для чувствительности микрофона:

                                                        (1)

где =- коэффициент нагрузки микрофона,  - коэффициент электромеханической связи, - механическое сопротивление колебательной системы микрофона. ............