Mikrofon nasıl çalışır, mikrofon türleri

Ses titreşimlerini elektrik akımına dönüştürmek için mikrofon adı verilen özel elektro-akustik cihazlar kullanılır. Bu cihazın adı, "küçük" ve "ses" olarak çevrilen iki Yunanca kelimenin birleşimiyle ilgilidir.

Mikrofon, havadaki akustik titreşimleri elektriksel titreşimlere dönüştüren bir cihazdır.

Mikrofonun çalışma prensibi, ses titreşimlerinin (aslında hava basıncı dalgalanmaları) cihazın hassas zarını etkilemesidir ve zaten zarın titreşimleri, parçaya bağlı olan zar olduğu için elektriksel titreşimlerin oluşmasına neden olur. elektrik akımı üreten cihazın, cihazın tipine bağlı olarak belirli bir mikrofon.

Öyle ya da böyle, günümüzde mikrofonlar bilim, teknoloji, sanat vb. çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ses ekipmanlarında, mobil cihazlarda, sesli iletişimde, ses kaydında, tıbbi teşhiste ve ultrason araştırmalarında kullanılmaktadır.sensör görevi görürler ve insan faaliyetinin diğer birçok alanında, şu veya bu şekilde mikrofon olmadan kimse yapamaz.

Mikrofonların farklı tasarımları vardır, çünkü farklı mikrofon tiplerinde elektriksel salınımların üretilmesinden farklı fiziksel olaylar sorumludur, başlıcaları şunlardır: elektrik direnci, elektromanyetik indüksiyon, kapasite değişikliği Ve piezoelektrik etki... Bugün, cihazın prensibine göre, üç ana mikrofon türü ayırt edilebilir: dinamik, yoğunlaştırıcı ve piezoelektrik. Ancak şu ana kadar bazı yerlerde karbon mikrofonlar da mevcut ve incelememize onlarla başlayacağız.

karbon mikrofon

1856 yılında bir Fransız bilim adamı Du Monsel grafit elektrotların temas alanındaki küçük bir değişiklikle bile elektrik akımına karşı dirençlerinin oldukça değiştiğini gösteren araştırmasını yayınladı.

Yirmi yıl sonra Amerikalı bir mucit Emil Berliner bu etkiden yola çıkarak dünyanın ilk karbon mikrofonunu yarattı. Bu 4 Mart 1877'de oldu.

Berliner mikrofonunun çalışması, iletken temas alanındaki bir değişiklik nedeniyle devrenin direncini değiştirmek için tam olarak karbon çubuklarla temas etme özelliğine dayanıyordu.

Zaten Mayıs 1878'de buluşun gelişimi verildi. David Hughes, sivri uçlu bir grafit çubuk ve ona bir çift karbon kap arasına sabitlenmiş bir zar yerleştiren.

Zar, üzerindeki sesin etkisinden titreştiğinde, çubuğun kaplarla temas alanı ve çubuğun bağlı olduğu elektrik devresinin direnci de değişir. Sonuç olarak, sesin titreşimlerinden sonra devredeki akım değişti.

Thomas Alva Edison daha da ileri gitti - çubuğu kömür tozuyla değiştirdi. Karbon mikrofonun en ünlü tasarımının yazarı Anthony Beyaz (1890). Eski analog telefonların kulaklıklarında hala bulunabilen bu mikrofonlardır.

Karbon mikrofon aşağıdaki şekilde tasarlanmış ve çalışmaktadır. Kapalı bir kapsül içinde bulunan karbon tozu (granüller) iki metal plaka arasında bulunur. Kapsülün bir tarafındaki plakalardan biri zara bağlıdır.

Ses zara etki ettiğinde titreşir ve titreşimleri karbon tozuna iletir. Toz parçacıkları titreşir ve zaman zaman birbirleriyle temas alanını değiştirir. Böylece mikrofonun elektrik direnci de dalgalanarak bağlı olduğu devredeki akımı değiştirir.

İlk mikrofonlar seri olarak bağlandı galvanik pil ile gerilim kaynağı olarak

Transformatörün primer sargısına böyle bir mikrofon bağlandığında, sekonder sargısından membrana etki eden sesle zamanla dalgalanan sesi ortadan kaldırmak mümkündür. Gerilim… Karbon mikrofonun yüksek hassasiyeti vardır, bu da bazı durumlarda amplifikatör olmadan bile kullanılmasını mümkün kılar. Karbon mikrofonun önemli bir dezavantajı olsa da — önemli doğrusal olmayan bozulmaların ve gürültünün varlığı.

kondenser mikrofon

Kondenser mikrofon (ses etkisi altında elektrik kapasitesinin değiştirilmesi prensibine dayanan) Amerikalı bir mühendis tarafından icat edildi. Edward Wente 1916'daKapasitörün plakaları arasındaki mesafedeki değişikliğe bağlı olarak kapasitansı değiştirme yeteneği o zamanlar zaten iyi biliniyor ve araştırılıyordu.

Böylece, kondenser plakalarından biri burada sese duyarlı ince, hareketli bir zar görevi görür. Üretiminde geleneksel olarak en ince altın veya nikel tabakasına sahip ince plastik kullanıldığından, zar inceliği nedeniyle hafif ve hassastır. Buna göre, ikinci kondansatör plakası sabit olarak sabitlenmelidir.

Değişen ses basıncı ince bir levhaya etki ettiğinde, levhanın titreşmesine veya ikinci kondansatör levhasına doğru, ardından ikinci kondansatör levhasından uzağa doğru hareket etmesine neden olur. Bu durumda, böyle bir değişken kapasitörün elektriksel kapasitesi değişir ve değişir. Sonuç olarak bu kondansatörün içinde bulunduğu elektrik devresinde; elektrik Zar üzerine düşen ses dalgasının şeklini tekrarlayan salınım.

Plakalar arasındaki çalışma elektrik alanı, ya harici bir voltaj kaynağı (örneğin bir pil) tarafından ya da başlangıçta plakalardan biri için bir kaplama olarak polarize bir malzeme uygulanarak oluşturulur (bir elektret mikrofon, bir tür yoğunlaştırıcı mikrofondur).

Burada bir ön yükseltici kullanılmalıdır, çünkü sinyal çok zayıftır, çünkü sesten gelen kapasitanstaki değişiklik son derece küçük olduğu için, zar zar zor hissedilir şekilde titreşir. Preamplifikatör devresi ses sinyalinin genliğini arttırdığında, zaten yükseltilmiş olan sinyal daha sonra yönlendirilir. amplifikatöre… Bu nedenle, yoğunlaştırıcı mikrofonların ilk avantajı — çok yüksek frekanslarda bile süper hassastırlar.

dinamik mikrofon

Dinamik bir mikrofonun doğuşu, Alman bilim adamlarının itibarıdır. Gervin Erlach Ve Walter Schottky… 1924'te, doğrusallık ve frekans tepkisi açısından karbon öncülünden çok daha iyi performans gösteren ve orijinal elektriksel parametrelerinde kondansatör muadilini geride bırakan yeni bir mikrofon türü olan dinamik mikrofonu piyasaya sürdüler. Manyetik bir alana çok ince (yaklaşık 2 mikron kalınlığında) alüminyum folyodan oluklu bir şerit yerleştirdiler.

1931'de model Amerikalı mucitler tarafından geliştirildi. Torres Ve havalandırma… Dinamik bir mikrofon sundular bir indüktör ile… Bu çözüm, kayıt stüdyoları için hâlâ en iyisi olarak görülüyor.

Dinamik mikrofon, elektromanyetik indüksiyon olgusu… Zar, kalıcı bir manyetik alan içinde hafif plastik bir tüpün etrafına sarılı ince bir bakır tele bağlıdır.

Ses titreşimleri zara etki eder, zar titreşir, ses dalgasının şeklini tekrarlar, hareketlerini tele iletirken, tel manyetik bir alanda hareket eder ve (elektromanyetik indüksiyon yasasına göre) bir elektrik akımı indüklenir. telin içinde, zarın üzerine düşen sesin şeklini tekrarlıyor.

Plastik destekli bir tel oldukça hafif bir yapı olduğundan, çok hareketli ve çok hassas olduğu ortaya çıkıyor ve elektromanyetik indüksiyonla indüklenen alternatif voltaj önemli.

Elektrodinamik mikrofonlar, bobin mikrofonlar (mıknatısın dairesel boşluğunda bir diyaframla donatılmış), şerit mikrofonlar (bobin malzemesi olarak oluklu alüminyum folyonun kullanıldığı), izodinamik vb. olarak alt bölümlere ayrılır.

Klasik dinamik mikrofon güvenilirdir, ses frekans aralığında geniş bir genlik hassasiyeti aralığına sahiptir ve üretimi ucuzdur. Bununla birlikte, yüksek frekanslarda yeterince hassas değildir ve ses basıncındaki ani değişikliklere zayıf tepki verir - bunlar, ana dezavantajlarından ikisidir.

Dinamik bir şerit mikrofon, manyetik alanın, aralarında bakır tel yerine geçen ince bir alüminyum şerit bulunan kutup parçalarına sahip kalıcı bir mıknatıs tarafından oluşturulmasıyla farklılık gösterir.

Bant yüksek elektriksel iletkenliğe sahiptir, ancak indüklenen voltaj küçüktür, bu nedenle devreye eklenmesi gerekir. yükseltici trafo… Yararlı bir sesli sinyal, böyle bir devrede transformatörün sekonder sargısı tarafından giderilir.

Bir şerit dinamik mikrofon, geleneksel bir dinamik mikrofondan farklı olarak çok düzgün bir frekans aralığı sergiler.

Kalıcı bir mıknatıs malzemesi olarak mikrofonlar, yüksek artık indüksiyonlu (örn. NdFeB) sert manyetik alaşımlar kullanır. Gövde ve halka, yumuşak manyetik alaşımlardan yapılmıştır (örn. elektrikli çelik veya permaloid).

piezoelektrik mikrofon

Ses teknolojisinde yeni bir kelime, 1925'te Rus bilim adamları Rzhevkin ve Yakovlev tarafından söylendi. Sesi mevcut salınımlara dönüştürmek için temelde yeni bir yaklaşım önerdiler - bir piezoelektrik mikrofon. Ses basıncının etkisi maruz kalır piezoelektrik kristal.

Ses, bir piezoelektriğe bağlı olan bir çubuğa bağlı bir zar üzerinde etki eder. Piezo kristali, çubuğun titreşimlerinin etkisi altında deforme olur ve terminallerinde, gelen sesin şeklini tekrarlayan bir voltaj belirir. Bu voltaj yararlı bir sinyal olarak kullanılır.