Закрити
Що таке мікрофон?
11 Березня 2014, 14:11 , Переглядів: 4002
FacebookTwitterLivejournal
Що таке мікрофон? Фото: thevocalchord.ie Що таке мікрофон?

Мікрофон - якщо це, так би мовити, яскраво виражений мікрофон, на зразок тих, якими користуються журналісти і музиканти, може бути найпомітнішою річчю в домі. Втім, той же самий інструмент є в будь-якій телефонній трубці, і при цьому про нього якось не згадують. Звідки взявся цей пристрій і його назва?

Власне, першим термін «мікрофон» запропонував використовувати британський винахідник Сер Чарльз Уітстоун в 1827 році. Його нехитрий інструмент для посилення слабких звуків - дві тонкі рейки, що передавали механічні коливання вухам, не мав нічого спільного з тим, що тепер називається мікрофоном. Нічого, крім назви.

Мікрофон як пристрій для перетворення акустичного сигналу в електричний із збереженням хвильових характеристик - з'явився в 1876 році. Правда, називався він зовсім інакше - liquid transmitter (рідинний передавач).

Олександр Белл, винахідник

Вважається, що вперше людська мова була передана за його допомогою ввечері, 10 березня 1876. Олександр Белл, винахідник телефону, примудрився розлити деяку кількість кислоти, яка використовувалася в передавачі, і йому довелося кликати з другого поверху свого асистента - Томаса Уотсона: «Містер Уотсон, підійдіть будь ласка, ви мені потрібні».

За легендою, оскільки лінія була односторонньою, Уотсон хутко примчав вниз і закричав: «Містер Белл, я чітко чув кожне сказане вами слово».

За деякими відомостями, втім, це не зовсім правда. Дана версія «мікрофона» використовувалася Беллом вже набагато пізніше, під час експериментів з передавачами на основі змінного опору.

Насправді ж Белл використовував досить примітивний і грубий пристрій, який Уотсон зібрав після повернення Белла з Вашингтона, де він отримав свій другий патент у сфері розвитку телеграфу (патент номер 174465, виданий 7 березня 1876) .

Принцип роботи рідинного передавача досить простий. У трубоподібний резервуар налито трохи води, на якій «плаває» пергаментна діафрагма.

До діафрагми приєднаний провід - так, щоб лише ледь стикатися з водою. У воду додано невелику кількість кислоти, щоб поліпшити її електропровідність.

Коли людина щось каже в трубку, діафрагма починає коливатися, так що провід стикається з водою то більше, то менше. Відповідним чином змінюється опір електричного кола.

При якісній збірці, рідинний передавач виявлявся досить чутливим.

Влітку того ж 1876 року, на філадельфійській виставці, присвяченій сторічному ювілею американської революції, винахід Белла побачив дехто Еміль Берлінер.

Еміль Берлінер, винахідник

Він був у захваті від цього виробу і вирішив зробити щось подібне, але тільки більш досконале. У 1877 році Берлінер винайшов свій власний мікрофон. Вугільний.

Причому використовував він його також для створення варіацій на тему телефонії: в його будинку була налагоджена телефонна лінія Берлінер - домогосподарка. Потім почалися довгі тяжби з Беллом і Едісоном за пріоритети.

Суд встав на сторону Берлінера.

Белл і його компанія вчинили за принципом «якщо не можеш впоратися з суперником, товаришуй з ним». Патент, виданий Берлінеру, був викуплений за $ 50 тисяч (цілий статок в ті часи), а сам винахідник був прийнятий в Bell Telephone Company на постійну посаду головного фахівця з телефонної техніки.

У 1878 році американський фізик Девід Хьюз винайшов мікрофон з вугільною паличкою, який за рахунок своєї високої чутливості дозволив значно збільшити дальність зв'язку.

Характерно, що Хьюз відмовився патентувати свій винахід - в принципі. Природно, компанія Белла не упустила шанс вхопитися за настільки значне вдосконалення, тим більше що ніяких грошей Хьюзу відстібати не довелося.

За деякими відомостями, російський інженер М. Михальський запропонував більш досконалий варіант вугільного мікрофона - порошковий. Мембрана, яка коливалась під впливом звукових хвиль, змінювала щільність порошку, тим самим збільшуючи або зменшуючи його електричну опірність.

Перший «стрічковий» мікрофон «44А» винайдений в 1942 році співробітниками американської компанії RCA. Йому судилося стати одним з найпопулярніших мікрофонів для студійних записів.

Власне кажучи, більше він ніде і не застосовувався: занадто важкий (3,5 кілограма). Однак він володів і рядом помітних переваг: наприклад, висока чутливість і вузька спрямованість, за рахунок чого відтиналися сторонні шуми.

У мікрофоні використовувалася стрічка довжиною 50 мм і шириною 2,4 мм, яка рухалася в магнітному полі відповідно до звукового тиску.

Згодом вага стрічкових мікрофонів значно зменшилася, а якість зросла.

За чутливостю мікрофони такого типу поступаються багатьом іншим, але інженери знайшли спосіб боротися з цією проблемою - для цього використовуються два стрічкових капсуля відразу.

1 - загальний вигляд «рідинного» мікрофона, 2 - вугільний мікрофон 40 років, 3 -  зразок стрічкового мікрофона 1942 року

За тим же принципом працювали і динамічні мікрофони, які з'явилися значно пізніше. Замість стрічки в них використовувалися мембрана і металеве кільце, підвішене в магнітному полі.

Компанія AKG в 1947 представила свій перший конденсаторний мікрофон моделі C1.

Таких мікрофонів було випущено всього шість штук. Взагалі ж вважається, що електретні (або конденсаторні) мікрофони були придумані ще в 1920-ті, але до 1962 року поки Bell Labs не почали випускати свою версію таких мікрофонів, особливою популярністю вони не користувалися.

До кінця 1970-х років приблизно третина всіх мікрофонів в світі були конденсаторними.

На відміну від динамічного мікрофона, конденсаторний вимагає додаткового живлення.

У ролі конденсатора виступає повітряний прошарок між пластиковою і позолоченою керамічною пластинами.

На діафрагму подається постійний струм напругою від 9 до 48 вольт, причому джерелом живлення можуть служити як батарейки в самому корпусі мікрофона, так і пристрій, до якого мікрофон підключать.

Так само як і в динамічному мікрофоні, мембрана коливається під впливом акустичного сигналу, що відповідним чином впливає на заряд підкладки. Заряд дуже малий, так що для збільшення амплітуди сигналу використовується транзисторний підсилювач.

У динамічних мікрофонах перетворення звуку в електросігнал відбувається наступним чином.

Під впливом акустичного сигналу коливається мембрана, яка в свою чергу викликає коливання «звукового кільця» - власне кажучи, це рухома обмотка магніту.

Коливання обмотки в магнітному полі утворює електричні сигнали, відповідні акустичним.

Динамічні мікрофони досить надійні і міцні - в усякому разі, міцніші за конденсаторні.

Тому їх, в основному, і використовують на концертах (адже серед музикантів досі чимало любителів жбурляти  предмети, що потрапили під руку).

Але у зв'язку з тим, що маса рухомих елементів в динамічних мікрофонах більша, ніж у конденсаторних, їх чутливість набагато нижча.

Деякі музиканти тому й віддіють перевагу динамічним мікрофонам. Мікрофони другого типу мають тенденцію записувати звук як він є, так що всі огріхи і недоліки вилазять назовні.

З іншого боку, динамічні мікрофони вже викликають асоціації з більш «жирним» концертним звучанням. Тому навіть ті, хто здатен співати «вживу» бездоганно, наприклад, Боно, лідер U2, воліють навіть в студії використовувати динамічні мікрофони.

Ну, а сьогодні вдосконалення телефонів і мікрофонів йде вже надшвидкими темпами, і тепер ми маємо досить мініатюрний і чутливий пристрій, який одним набагато спрощує життя, іншим - ускладнює, але в жодному разі без нього вже ніяк не можна обійтися ...

Надсучасні оптичні мікрофони використовують принцип модуляції інтенсивності лазерного світлового променя: промінь світла від лазерного джерела направляється по оптоволокну і висвітлює мембрану мікрофона. При коливанні мембрани світловий потік модулюється (за інтенсивністю) і йде по другому оптоволокну на фотодіод, який перетворює сигнал в змінний струм. При такому принципі не використовується перетворення коливань мембрани безпосередньо в електричний сигнал, як у звичайних мікрофонах. Мембрана може взагалі розміщуватися на відстані декількох десятків метрів від джерела світла і фотодіода через низькі втрати при передачі сигналу по оптоволокну (втрати сигнал/шум складають менше 2 дБ на 1 км оптоволокна).

Волоконно-оптичний мікрофон не виробляє ніяких електромагнітних випромінювань (ні за рахунок капсуля, де в інших типах мікрофонів зазвичай розміщений передпідсилювач, ні за рахунок кабелів) і сам нечутливий до електромагнітних полів . Через малі розміри може бути розміщений в будь-якому важкодоступному місці (при цьому його складно виявити відомими методами, в тому числі пошуковими приладами - нелінійними локаторами) і може працювати в сильних магнітних, електричних або радіополях, в умовах високої вологості і підвищеної температури.

Виявити проходження (закладку) трас оптичних мікрофонів можливо за допомогою ретельного дослідження ділянок предметів інтер'єру, будівельних конструкцій радіолокаторами.

Цікаві факти про мікрофон

Якщо підключити звичайні навушники до входу мікрофона, їх можна використовувати як мікрофон. Спрощена конструкція навушників і мікрофону однакова: мембрана підключена до котушки з проводом, що знаходиться в магнітному полі постійного магніту. У навушниках при звичайному використанні струм, що подається на котушку, перетвориться в коливання мембрани, а в мікрофоні - навпаки.

Фірмовий сценічний трюк Фредді «мікрофон без стійки» з'явився випадково. На одному з концертів в 1969 році Меркьюрі так активно використовував мікрофон, що розхитав кріплення його стійки. Тоді артист прямо під час виконання пісні відкрутив нижню частину, яка йому заважала, і став виступати з мікрофоном у руках, з якого звисала верхня частина стійки. Трюк так сподобався Фредді, що він зробив його своєю візитною карткою.

Професор Деніел Роберт і його колеги з університету Брістоля вивчають «вуха» сарани і антени москіта, щоб навчиться створювати надзвичайно чутливі мікрофони. Сарана слухає за допомогою крихітних мембран, товщиною всього в мікрон. Ці мембрани володіють рядом цікавих механічних властивостей і коливаються, у відповідь на звуки, з амплітудою в якісь нанометри. Москіти також «озброєні» незвичайними мікрофонами - антенами з 15 тисячами сенсорних клітин.

Джерело: Мembrana
Видалити Відміна
Забанити Відміна