Paano gumagana ang mikropono, mga uri ng mikropono

Ang mga espesyal na electro-acoustic device na tinatawag na microphones ay ginagamit upang i-convert ang sound vibrations sa electric current. Ang pangalan ng device na ito ay nauugnay sa kumbinasyon ng dalawang salitang Griyego, na isinalin bilang "maliit" at "boses".

Ang mikropono ay isang converter ng acoustic vibrations sa hangin sa electrical vibrations.

Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng mikropono ay ang mga tunog na panginginig ng boses (talagang pagbabagu-bago ng presyon ng hangin) ay nakakaapekto sa sensitibong lamad ng aparato, at ang mga vibrations ng lamad ay nagiging sanhi ng pagbuo ng mga panginginig ng kuryente, dahil ito ang lamad na konektado sa bahagi. ng device na bumubuo ng electrical current, ang device na nakadepende sa uri ng partikular na mikropono.

Sa isang paraan o iba pa, ngayon ang mga mikropono ay malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan ng agham, teknolohiya, sining, atbp. Ginagamit ang mga ito sa mga kagamitang pang-audio, sa mga mobile na gadget, ginagamit sa komunikasyon ng boses, pag-record ng boses, sa pagsusuring medikal at sa pananaliksik sa ultrasound.nagsisilbi sila bilang mga sensor, at sa marami, maraming iba pang mga lugar ng aktibidad ng tao, ang isa ay hindi magagawa nang walang mikropono sa isang anyo o iba pa.

Ang mga mikropono ay may iba't ibang mga disenyo, dahil sa iba't ibang uri ng mga mikropono, ang iba't ibang mga pisikal na phenomena ay responsable para sa pagbuo ng mga electrical oscillations, ang mga pangunahing ay: paglaban sa kuryente, electromagnetic induction, pagbabago sa kapasidad at epekto ng piezoelectric... Ngayon, ayon sa prinsipyo ng aparato, tatlong pangunahing uri ng mga mikropono ang maaaring makilala: dynamic, condenser at piezoelectric. Gayunpaman, available din ang mga carbon microphone sa ilang lugar sa ngayon, at sisimulan namin ang aming pagsusuri sa kanila.

Carbon mikropono

Noong 1856, isang Pranses na siyentipiko Du Monsel nai-publish ang kanyang pananaliksik, na nagpakita na kahit na may isang maliit na pagbabago sa lugar ng contact ng mga electrodes ng grapayt, ang kanilang paglaban sa daloy ng electric current ay nagbabago nang malaki.

Makalipas ang dalawampung taon, isang Amerikanong imbentor Emil Berliner lumikha ng unang carbon microphone sa mundo batay sa epektong ito. Nangyari ito noong Marso 4, 1877.

Ang pagpapatakbo ng mikropono ng Berliner ay tiyak na nakabatay sa pag-aari ng pakikipag-ugnay sa mga carbon rod upang baguhin ang paglaban ng circuit dahil sa pagbabago sa lugar ng konduktibong contact.

Noong Mayo 1878, ibinigay ang pagbuo ng imbensyon David Hughes, na nag-install ng isang graphite rod na may matulis na dulo at isang lamad na nakadikit dito sa pagitan ng isang pares ng mga carbon cup.

Kapag ang lamad ay nag-vibrate mula sa pagkilos ng tunog dito, ang lugar ng contact ng baras na may mga tasa ay nagbabago din, at gayundin ang paglaban ng electrical circuit kung saan ang baras ay konektado. Bilang isang resulta, ang kasalukuyang sa circuit ay nagbago pagkatapos ng mga vibrations ng tunog.

Thomas Alva Edison lumayo pa—pinalitan niya ang baras ng alikabok ng karbon. Ang may-akda ng pinakasikat na disenyo ng carbon microphone ay Anthony White (1890). Ang mga mikroponong ito ay makikita pa rin sa mga headset ng mga lumang analog na telepono.

Ang carbon microphone ay dinisenyo at gumagana tulad ng sumusunod. Ang carbon powder (mga butil) na nakapaloob sa isang selyadong kapsula ay matatagpuan sa pagitan ng dalawang metal plate. Ang isa sa mga plato sa isang gilid ng kapsula ay konektado sa lamad.

Kapag ang tunog ay kumikilos sa lamad, ito ay nag-vibrate, na nagpapadala ng mga vibrations sa carbon dust. Ang mga particle ng alikabok ay nag-vibrate, binabago ang lugar ng pakikipag-ugnay sa bawat isa sa pana-panahon. Kaya, ang mga de-koryenteng paglaban ng mikropono ay nagbabago rin, na binabago ang kasalukuyang sa circuit kung saan ito nakakonekta.

Ang mga unang mikropono ay konektado sa serye na may galvanic na baterya bilang pinagmumulan ng boltahe.

Kapag ang naturang mikropono ay konektado sa pangunahing paikot-ikot ng transpormer, posible na alisin ang tunog na nagbabago sa oras kasama ang tunog na kumikilos sa lamad mula sa pangalawang paikot-ikot nito. Boltahe… Ang carbon microphone ay may mataas na sensitivity, na ginagawang posible sa ilang mga kaso na gamitin ito kahit na walang amplifier. Bagama't may malaking disbentaha ang carbon microphone - pagkakaroon ng mga makabuluhang di-linear na pagbaluktot at ingay.

Mikropono ng condenser

Ang condenser microphone (na nakabatay sa prinsipyo ng pagbabago ng kapasidad ng kuryente sa ilalim ng impluwensya ng tunog) ay naimbento ng isang Amerikanong inhinyero Edward Wente noong 1916Ang kakayahan ng kapasitor na baguhin ang kapasidad depende sa pagbabago sa distansya sa pagitan ng mga plato nito ay kilala na at pinag-aralan noong panahong iyon.

Kaya, ang isa sa mga condenser plate ay kumikilos dito bilang isang manipis na movable membrane na sensitibo sa tunog. Ang lamad ay lumalabas na magaan at sensitibo dahil sa manipis nito, dahil ang manipis na plastik na may pinakamanipis na layer ng ginto o nikel ay tradisyonal na ginagamit para sa paggawa nito. Alinsunod dito, ang pangalawang capacitor plate ay dapat na maayos na nakatigil.

Kapag ang alternating sound pressure ay kumikilos sa isang manipis na plato, ito ay nagiging sanhi ng pag-vibrate nito—o paglipat patungo, pagkatapos ay palayo sa, ang pangalawang capacitor plate. Sa kasong ito, ang kapasidad ng kuryente ng naturang uri ng variable capacitor ay nag-iiba at nagbabago. Bilang resulta, sa electrical circuit kung saan kasama ang kapasitor na ito, kuryente oscillation na inuulit ang hugis ng sound wave na bumabagsak sa lamad.

Ang gumaganang electric field sa pagitan ng mga plato ay nilikha alinman sa pamamagitan ng isang panlabas na pinagmumulan ng boltahe (hal. isang baterya) o sa pamamagitan ng paunang paglalagay ng isang polarized na materyal bilang isang patong para sa isa sa mga plato (isang electret microphone ay isang uri ng condenser microphone).

Ang isang preamplifier ay dapat gamitin dito, dahil ang signal ay napakahina, dahil ang pagbabago sa kapasidad mula sa tunog ay lumalabas na napakaliit, ang lamad ay halos hindi napapansin. Kapag tinaasan ng preamplifier circuit ang amplitude ng audio signal, ang naka-amplifier na signal ay iruruta. sa amplifier… Kaya ang unang bentahe ng condenser microphones — sila ay sobrang sensitibo kahit sa napakataas na frequency.

Dynamic na mikropono

Ang pagsilang ng isang dinamikong mikropono ay ang kredito ng mga siyentipikong Aleman Gervin Erlach at Walter Schottky… Noong 1924 ipinakilala nila ang isang bagong uri ng mikropono, ang dynamic na mikropono, na higit na nalampasan ang carbon predecessor nito sa mga tuntunin ng linearity at frequency response, at nalampasan ang condenser counterpart nito sa orihinal nitong mga electrical parameter. Naglagay sila ng corrugated ribbon na napakanipis (mga 2 microns ang kapal) na aluminum foil sa isang magnetic field.

Noong 1931, ang modelo ay pinahusay ng mga Amerikanong imbentor. Tøres at Vente… Nag-alok sila ng dynamic na mikropono na may inductor… Ang solusyon na ito ay itinuturing pa rin na pinakamahusay para sa mga recording studio.

Nakabatay ang dynamic na mikropono sa kababalaghan ng electromagnetic induction… Ang lamad ay nakakabit sa isang manipis na tansong kawad na nakabalot sa isang magaan na plastik na tubo sa isang permanenteng magnetic field.

Ang mga sound vibrations ay kumikilos sa lamad, ang lamad ay nag-vibrate, paulit-ulit ang hugis ng sound wave, habang ipinapadala ang mga paggalaw nito sa wire, ang wire ay gumagalaw sa isang magnetic field at (alinsunod sa batas ng electromagnetic induction) ang isang electric current ay sapilitan sa wire, paulit-ulit ang hugis ng tunog, bumabagsak sa lamad.

Dahil ang isang wire na may isang plastic na suporta ay isang medyo magaan na konstruksyon, ito ay lumalabas na napaka-mobile at napaka-sensitibo, at ang alternating boltahe na sapilitan ng electromagnetic induction ay makabuluhan.

Ang mga electrodynamic na mikropono ay nahahati sa mga coil microphone (nilagyan ng diaphragm sa annular gap ng magnet), ribbon microphones (kung saan ang corrugated aluminum foil ay nagsisilbing coil material), isodynamic, atbp.

Ang klasikong dynamic na mikropono ay maaasahan, may malawak na hanay ng amplitude sensitivity sa hanay ng dalas ng audio, at mura sa paggawa. Gayunpaman, ito ay hindi sapat na sensitibo sa mataas na frequency at hindi maganda ang reaksyon sa mga biglaang pagbabago sa sound pressure — ito ang dalawa sa mga pangunahing disbentaha nito.

Ang isang dynamic na ribbon microphone ay naiiba dahil ang magnetic field ay nilikha ng isang permanenteng magnet na may mga piraso ng poste, kung saan mayroong isang manipis na aluminum strip, na isang kapalit para sa tansong wire.

Ang tape ay may mataas na electrical conductivity, ngunit ang sapilitan na boltahe ay maliit, kaya dapat itong idagdag sa circuit hakbang up transpormer… Ang isang kapaki-pakinabang na naririnig na signal ay tinanggal sa naturang circuit sa pamamagitan ng pangalawang paikot-ikot ng transpormer.

Ang isang ribbon dynamic na mikropono ay nagpapakita ng isang napakapantay na hanay ng dalas na hindi katulad ng isang kumbensyonal na dynamic na mikropono.

Bilang permanenteng magnet na materyal, ang mga mikropono ay gumagamit ng matitigas na magnetic alloy na may mataas na natitirang induction (hal. NdFeB). Ang katawan at singsing ay gawa sa malambot na magnetic alloys (hal. electrical steel o permaloid).

Piezoelectric na mikropono

Ang isang bagong salita sa teknolohiya ng audio ay sinalita ng mga siyentipikong Ruso na sina Rzhevkin at Yakovlev noong 1925. Iminungkahi nila ang isang panimula na bagong diskarte sa pag-convert ng tunog sa kasalukuyang mga oscillation - isang piezoelectric microphone. Nalantad ang pagkilos ng sound pressure piezoelectric na kristal.

Ang tunog ay kumikilos sa isang lamad na konektado sa isang baras, na kung saan ay nakakabit sa isang piezoelectric. Ang piezo crystal ay na-deform sa ilalim ng pagkilos ng mga vibrations ng baras, at isang boltahe ang lilitaw sa mga terminal nito, na inuulit ang hugis ng tunog ng insidente. Ang boltahe na ito ay ginagamit bilang isang kapaki-pakinabang na signal.