СПРАВОЧНИК МОЛОДОГО РАДИСТА

       

Микрофоны


Микрофоны служат для преобразования энергии звуковых коле­баний в электрический ток звуковой чистоты. Их широко применяют в технике проводной и радиосвязи, радиовещания, телевидении, ап­паратуре звукозаписи.

Микрофоны характеризуются чувствительностью, -диапазоном частот и неравномерностью частотной характеристики в этом диа­пазоне, характеристикой направленности.

Чувствительность определяется отношением напряжения, раз­виваемого микрофоном на его номинальном сопротивлении нагрузи»,

к звуковому давлению, воздействующему на чувствительный элемечг микрофона, и измеряется в вольтах (или милливольтах) на паска ль (В/Па или мВ/Па).

Рис. 23. Характеристики направленности микрофонов: а — круг, б — восьмерка, в — кардиоида, г — суперкардиойда

Рис. 24. Электродинамический катушечный (а, б) и ленточный (в, г) микрофоны:

1 — звуковая катушка, 2 — диафрагма, 3 — зазор, 4 — . магнйтопровод, 5 — маг­нит, 6 — полюсный наконечник, 7 — гофрированный воротник, 8 — изолирую­щие перемычки, 9 — гофрированнай лента

Частотная характеристика выражает зависимость чувствитель­ности микрофона от частоты на его акустической (рабочей) оси. Не­равномерность частотной характеристики определяется отношением максимального значения чувствительности к минимальному в преде­лах номинального диапазона частот и измеряется в децибелах.

Характеристика (диаграмма) направленности выражает зависи­мость (в полярных координатах) чувствительности на данной час­тоте от угла между акустической (рабочей) осью и направлением прихода воздействующего на микрофон звука. Эта характеристика зависит от устройства звукоприемной части микрофона. Микрофоны, у которых звуковая волна может воздействовать только на одну сторону подвижной системы (диафрагмы), не обладают резко вы­раженной направленностью и имеют, особенно в области низших частот, круговую характеристику направленности (рис. 23, а). Мик­рофоны, у которых диафрагма открыта с двух сторон (с фронта и тыла), реагируют на разность звуковых давлений, возникающих по обе стороны диафрагмы.
Они имеют диаграмму направленности в виде восьмерки (рис. 23, б) и обладают двусторонней направлен­ностью. Для получения острой направленности действия используют комбинированные микрофоны, составленные из двух (направленного и ненаправленного). Комбинированные микрофоны позволяют полу­чить однонаправленную диаграмму в виде кардиоиды (рис. 23, в) или суперкардиоиды (рис. 23, г). Эти микрофоны обеспечивают вы­деление полезного сигнала при повышенном уровне шумов окружаю­щей среды.

По принципу действия (способу преобразования звукового сиг­нала) микрофоны подразделяют на электродинамические (катушеч­ные и ленточные), электростатические (конденсаторные), пьезоэлек­трические, электромагнитные и угольные. Электродинамические и электростатические микрофоны широко применяют в профессиональ­ных установках высококачественного звукоусиления, радиовещания, телевидения, а электромагнитные, пьезоэлектрические и угольные — в простейших звукоусилительных установках (мегафонах) и уст­ройствах телефонной и диспетчерской связи. Рассмотрим первые два вида микрофонов.

В электродинамических катушечных микрофонах МД подвижная диафрагма 2 соединена со звуковой катушкой 1, которая расположена в зазоре 3 магнитной системы микрофона (рис. 24, а, б). Под воздействием звуковых колебаний среды диа­фрагма вместе со звуковой катушкой совершает возвратно-поступа­тельное движение в направлении рабочей оси микрофона. В резуль­тате взаимодействия проводников катушки с магнитным полем стержневого 5 (кернового) или кольцевого магнита на выводах ка­тушки появляется эдс звуковой частоты.

Диафрагма катушечных микрофонов выполняется из жесткого материала (тонкой пластмассы, специальной бумаги, пропитанной лаком). Плоские края диафрагмы прикреплены черев эластичный гофрированный воротник 7 к корпусу или магнитной системе микро­фона. Эластичность гофрированного воротника обеспечивает под­вижность диафрагмы со звуковой катушкой.

Звуковая катушка наматывается изолированным медным или алюминиевым проводом 00,03 — 0,05 мм.


Кольцевые (трубчатые) или стержневые (керновые) магниты 5 катушечных микрофонов из­ готовляют из высококоэрцитивных сплавов стали с добавлением ме­ди, никеля, титана и снабжают магнитопроводами 4 из мягких ста­лей, обладающих небольшим магнитным сопротивлением.

В корпусе или подставках некоторых микрофонов устанавлива­ют выходные трансформаторы, обеспечивающие лучшее согласова­ние с нагрузкой, особенно при подключении микрофона к усилителю с большим входным сопротивлением.




Рис, 25. Конденсаторный микро­фон:

а — общий вид, б — схема включения

Электродинамические ленточные микрофоны МЛ вместо звуковой катушки имеют тонкую (2 мкм) гофрированную ме­таллическую (обычно алюминиевую) ленту 9 (рис. 24, в, г), которая движется в магнитном поле. Диафрагма в микрофонах отсутствует, а магнитный зазор 3 не кольцевой, а линейный. В ленте возникает переменная эдс, которая подводится к первичной обмотке микро­фонного трансформатора. Поскольку сопротивление ленты мало (около 0,5 Ом), в ленточных микрофонах используют повышающий выходной трансформатор. Эти микрофоны характеризуются более естественным и мягким звучанием и, несмотря на ма­лую надежность, широко при­меняются в студиях и концерт­ных залах.

Конденсаторный микрофон (рис. 25, а) пред­ставляет собой плоский конден­сатор (звукоприемный кап­сюль), у которого одна из об­кладок (мембрана) подвижная. Под воздействием звуковых ко­лебаний изменяется емкость конденсатора. Чтобы эти изме­нения превратить в переменный ток звуковой частоты, на об­кладки конденсаторного микро­фона цодают постоянное на­пряжение (рис. 25,6), Звуко­приемный капсюль конден­саторного микрофона имеет одну подвижную обкладку из металли­ческой фольги толщиной от 2 до 30 мкм или из тонкой (3 — 6 мкм) металлизированной полимерной пленки. Другой (неподвижной) об­кладкой капсюля служит массивная металлическая пластина (база Б). Расстояние между обкладками 20 — 40 мкм.


В последнее время базу стали выполнять из радиокерамики или стеклопластика с ме­таллизацией поверхности, обращенной к мембране. База имеет от­верстия, расположенные под мембраной М. Эти отверстия определя­ют величину демпфирования мембраны, а следовательно, и частот­ную характеристику капсюля.

В цепь, питания последовательно с микрофоном включается на­грузочный резистор Rн. При уменьшении емкости конденсатора кап­сюля под воздействием звуковых колебаний заряд на его обкладках уменьшается, а при увеличении емкости — возрастает. Изменения заряда вызывают переменный ток в цепи, а на нагрузочном резисто­ре Rн возникает переменное напряжение, которое затем подают на вход микрофонного усилителя. Емкость капсюля микрофона состав­ляет от единиц до десятков пикофарад, а диапазон рабочих частот от 20 — 30 Гц до 20 — 50 кГц За счет отверстий в базе мембрана вос­принимает звуковые волны с двух сторон, поэтому микрофон приоб­ретает направленность восприятия.

Таблица 49

Микрофон

Номинальный диапазон частот, Ги

Чувства­тельность (f=1000 ГЦ). мВ/Па

Неравномер­ность час­тотной харак­теристики, дБ

Средний перепад чувстви­тельности, «фронт — тыл», дБ

Выходное сопротивле­ние, Ом

Размеры*, мм

Масса*, г

МК-12

50 —

15 000

11

9

20

200±50

021X22/89X156X272

120/2220

МК-ИМ

50 —

15 000

7

8

15

250±50

040X215/272X156X89

270/3000

МК-15

50 —

15000

5,5

12

10

200±50

58Х58Х70/89Х X 156X272

210/2200

МКЭ-2

50 —

15000

1,5

15

15



МКЭ-3

50 —

15000

3,5

10

15



021X15®

140

МЛ- 19

50 —

15 000

2,0

14

17

250±50

014X22

17

МД-52А

МД-52Б

50 —

15 000

1.2

12

12

100±20

41X50X140

650

МД-52Б-СН

50 —

15 000

1.3

12

12

100±20

032X114

160, 200

МД-63, МД-63Р

60 —

15000

1,1

20



250±50

325X270X190

1000

МД-64А

100 —

12000

1,0

12

12

250±50

022X68

125,9

МД-66, МД-66А

100 —

10000

2,0

20

12

180±20

033X121

200

МД-200

100 —

10000

1,5

12

12

250±50

033X116

170




* В числителе указаны размеры и масса микрофона, в знаменателе — источника питания.



Рис. 26. Малогабаритные го­ловки громкоговорителей с маг­нитной системой:

а — открытой, б — закрытой

Преимуществами конденса­ торных микрофонов являются высокая чувствительность, рав­номерная частотная характе­ристика чувствительности, ши­рокий диапазон рабочих частот. Электретные мик­рофоны МКЭ представляют собой разновидность конденса­торных. Они не требуют для работы поляризующего напря­жения. На одну обкладку этих микрофонов наносят слой элек­трета с постоянным электриче­ским зарядом, обеспечивающим поле, соответствующее поляри­зующему напряжению до 100 В. Заряд сохраняется около 30 лет. Электретные микрофоны де­шевле обычных конденсаторных и весьма перспективны в бытовой аппаратуре магнитной записи. В зависимости от конструкции кон­денсаторные микрофоны могут быть ненаправленными, односторонне направленными и двусторонне направленными. Основные параметры выпускаемых электродинамических и конденсаторных микрофонов приведены в табл. 49.

Микрофон МК-12 — односторонне направленный с кардиоидной характеристикой направленности, МК-14М имеет три характеристики направленности (кардиоиду в вертикальной плоскости, круг, коси­нусоиду), электретный МКЭ-2 — односторонне направленный, а МКЭ-3 — ненаправленный, электродинамические МД-63, МД-63Р — ненаправленные, а МД-52А, МД-52Б, МД-64А, МД-66, МД-66А и МД-200 — односторонне направленные. Микрофон МД-52Б-СН — стереофонический, представляет собой систему из двух монофониче­ских односторонне направленных микрофонов МД-52Б. Микрофон МД-63Р используется в комплекте с радиомикрофоном.

§ 17. Головки громкоговорителей и телефоны

Головки громкоговорителей служат для преобразо­вания энергии переменного тока в энергию звуковых волн Различа­ют электродинамические головки и прямого излучения. Работа электродинамических головок основана на взаимодействии постоян­ного магнитного поля, образующегося в зазоре магнитной системы, с переменным электрическим током, проходящим через звуковую катушку Электродинамические головки являются лучшими по каче­ству воспроизведения звука, хотя обладают низким кпд и значитель­ными частотными искажениями.


На рис. 26, а, б показаны малогаба­ритные головки громкоговорителей с открытой и закрытой магнитной системами 1, круглой диафрагмой 2 диаметром 60 мм и низкоомной звуковой катушкой 3

Электроакустическими характеристиками и параметрами головок громкоговорителей являются следующие

Частотная характеристика — выражает зависимость звукового давления от частоты подводимого напряжения сигнала при посто­янной его амплитуде на зажимах головки.

Номинальный диапазон частот — полоса воспроизводимых зву ковых частот, в пределах которой неравномерность частотной ха­рактеристики головки не превышает заданной величины

Номинальная мощность РНОм — наибольшая электрическая мощ­ность, подводимая к головке громкоговорителя, при которой вноси­мые головкой нелинейные искажения не превышают установленных техническими условиями норм (обычно на низшей частоте не более 10 %). Ее измеряют в ваттах и указывают в начале обозначения (например, 0.25ГД-10 — динамическая головка громкоговорителя мощностью 0,25 Вт, модель 10).

Стандартное звуковое давление Рст головки громкоговорителя, которое она развивает в точке, лежащей на ее акустической оси на расстоянии 1 м, при подведении к головке напряжения, соответст­вующего мощности 0,1 Вт при ее номинальном электрическом со­противлении.

Акустическая мощность — средняя во времени мощность сигна­ла, излучаемого головкой громкоговорителя

Среднее стандартное звуковое давление Рст ср — среднеарифме­тическое из значений стандартного звукового давления на частотах (ряда 16, 20, 25, 32 Гц и т.д. через 1/3 октавы), входящих в но­минальный диапазон воспроизводимых частот головки громкогово­рителя.

Коэффициент нелинейных искажений — отношение (в процентах) действующего суммарного звуковоцр давления на всех частотах, от­личных от частоты подводимого к головке синусоидного напряже­ния, к действующему значению звукового давления, развиваемого головкой на всех частотах, включая частоту подводимого напря­жения.


Нелинейные искажения проявляются главным образом при больших амплитудах колебаний подвижной системы головки гром­коговорителя на низких звуковых частотах Они вызываются нели­нейностью упругости подвесов подвижной системы головки и опре­деляются типом ее акустического оформления

Полное электрическое сопротивление Zr головки громкоговори­теля — это сопротивление переменному току, измеренное на зажимах головки На верхних звуковых частотах оно увеличивается из-за влияния индуктивности звуковой катушки, а с понижением частоты снижается до сопротивления катушки постоянному току На основ­ной частоте f0 механического резонанса подвижной системы головки модуль электрического сопротивления достигает максимальной ве­личины За номинальное сопротивление принимают модуль полного электрического сопротивления на частоте 1 кГц или его минимальное значение в диапазоне частот выше частоты основного механического резонанса.

В зависимости от диапазона воспроизводимых звуковых частот головки громкоговорителей подразделяют на широкополосные, низ­ко-, средне- и высокочастотные.

Широкополосные головки обеспечивают воспроизведение полной полосы частот, соответствующей классу радиоаппаратуры (радиолы, магнитофона и т д). Нижняя частота fB диапазона различных ти­пов широкополосных головок составляет 63 — 315 Гц, а верхняя fв — 5 — 12,5 кГц Более широкий диапазон имеют головки мощностью 3 — 4 Вт, используемые в звуковоспроизводящих устройствах I класса, а узкий — головки с малой номинальной Мощностью, используемые в переносной аппаратуре.

Таблица 50

Тип головки

Номинальный диапазон частот, Гц

Неравномер­ность час­тотной харак­теристики, ДБ

Частота резонанса, Гц

Среднее стандартное звуковое давление, Па

Полное сопротивле­ние, Ом

Размеры, мм

нижней

верхней

 

 

 

Широкополосные

 

 

 

0,25ГД-10

315

5,0

15

290±60

0,2

8

63X63X29,5

0,5ГД-30

125

10

15

125±50

0,3

16

125X80X47

0.5ГД-37

315

7,1

15

300±50

0,3

8

80X80X37,5

1ГД-36-100

100

12,5

10

100±20

0,2

8

160X100X58

1ГД-37-140

140

10

12

140±20

0,28

8

160X100X64

1ГД-39

200

6,3

15

180±20

0,2

8

100X100X37

1ГД-40-100

100

10

12

100±20

0,27

8

160X100X45

2ГД-22

100

10

15

100±20

0,2

12,5

82X280X77

ЗГД-38

80

12,5

15

__

0,2

4

160X160X73,6

4ГД-8Е

125

7,1

18

120±20

0,3

4

125X125X49

4ГД-35

63

12,5

10

65±10

0,3

4; 8

200X200X74

6ГД-3

100

10

12

85±15

0,4

4

240X160X87

 

 

 

Низкочастотные

 

 

 

6ГД-2

40

5

15

30±3

0,27

6,3

0 252X135

6ГД-6

63

5

15

80±8

0,1

4

0 125X80

10ГД-30

63

5

15

32±8

0,15

8

0 240X126

10ГД-34

63

5

18

 —

0,1

4

0 125X73

 

 

 

Среднечастотные

 

 

 

4ГД-6

200

5

10

160±30

0,2

8

80X80X38

 

 

 

Высокочастотные

 

 

 

2ГД-36

2000

20

15

2500±500

0,2

8

80X50X35

ЗГД-2

5000

18

10

4500±700

0,25

15

80X80X30

ЗГД-31

3000

18

18



0,2

8

0 100X48

ЮГД-35

3000

25

18

 —

0,25

15

0 100X47




Примечание. Для головок с круглой диафрагмой указаны диаметр и высота, а эллиптической формы — значения большой и малой осей эллипса и высота.

Таблица 51

Система

Номинальный диапазон вос­производимых частот, Гц

Номинальная мощность, Вт

Паспортная мощность-, Вт

Среднее стандартное звуковое давление, Па

Полное электрическое сопротив­ление, Ом

Тип электродинамической головки

Габариты, мм

Масса, кг

ЗАС-3

125 — 10000

3

4

0,2

4

ЗГДтЗЗ

210X280X150

4,5

4АС-2

125 — 16000

4

8

0,2

4

4ГД-43, ЗГД-31

173X272X100

2,5

6АС-2

63 — 18000

6

20

од

4

10ГД-34, ЗГД-31

170X165X300

4

6МАС-4

63 — 20 000

6

20

0,1

4

10ГД-34, ЗГД-31

270X160X190

4

8АС-2

40 — 18000

8

16

0,1

4

8ГД-1 ,4ГД-6, ЗГД.2

620X360X270

20

8АС-3

100 — 10000

8

15

0,2

2

2Х4ГД-35

470X270X170

5

10МАС-1М

63 — 18000

10

20

0,15

8

10ГД-30, ЗГД-31

428X270X230

8,5

15АС-1

63 — 20 000

15

25

0,11

4

2Х6ГД-6, ЗГД-31

440X240X160

7

25АС-2

40 — 20000

25

 —

0,11

4

25ГД-26, 10ГД-33,

485X285X244

12

 

 

 

 

 

 

-ЗГД-31

 

 

35AG-1

30 — 20 000

35

70

0,1

4

ЗОГД-1-25,

710X360X282

27

 

 

 

 

 

 

15ГД-1 1-120,

 

 

 

 

 

 

 

 

10ГД-35-3000

 

 

Примечание. Неравномерность частотной характеристики в номинальном диапазоне частот громкоговорителя 6АС-2 со-ставляет 20, 10МАС-Ш и 15АС-1 — 15, а остальных — 18 дБ.

Низкочастотные головки имеют нижнюю частоту диапазона 40 — 63 Гц, а верхнюю до 5 кГц, среднечастотные — 200 Гц и 5 кГц, вы­сокочастотные — 2—5 и 18—20 кГц соответственно. Основные элек­трические параметры и габаритные размеры электродинамических головок громкоговорителей приведены в табл. 50.

Для стационарных радиоустройств (радиоприемников, телеви­зоров, магнитофонов) служат широкополосные головки (1ГД-36, 1ГД-40, 2ГД-22, ЗГД-38, 4ГД-35) с малой неравномерностью частот­ной характеристики, для переносных устройств — головки (0,25ГД-10, 0.5ГД-30, 0.5ГД-37, 1ГД-37, 1ГД-39) с ограниченными выходной мощностью и полосой пропускания, для автомобильных радиопри­емников — головки (4ГД-8Е, 6ГД-3) с повыщенной чувствитель­ностью и высокой механической прочностью.


Низко-, средне- и вы­ сокочастотные головки разработаны для многополосных акустичес­ких систем высшего класса.

Акустические (АС) и малогабаритные (MAC) системы содержат низко, и высокочастотные головки, рассчитанные на работу с высо­кокачественной звукоусилительной аппаратурой, радиолами, магни­тофонами, электрофонами для воспроизведения стереофонических и монофонических звуковых программ. Основные электрические па­раметры и габаритные размеры акустических и малогабаритных си­стем приведены в табл 51.

Телефоны предназначены для воспроизведения звука в пор­тативных связных радиостанциях, для индивидуального прослуши­вания стереофонических программ от бытовой аппаратуры (элект­рофонов, магнитофонов, радиол). Наиболее широко применяются электромагнитные телефоны, где мембрана колеблется под действием электромагнита, по катушке которого проходит переменный ток зву­ковой частоты. Распространены также пьезоэлектрические телефоны и реже электродинамические. Электромагнитные телефоны выпуска­ются высокоомные (более 2000 Ом) и низкЬомные (600 Ом) при частоте 1000 Гц на пару телефонов.

Таблица 52

Тип телефона

Система*

Полоса вос­производи­мых частот, Гц

Неравно­мерность частотной характе­ристики, ДБ

Среднее звуковое давле -ние**, Па

Полное электри­ческое сопротив­ление на частоте 1000 Гц, к Ом

Коэффи-циент гармоник, %

 

 

 

 

 

0,26—

 

Т А -4

Э

300—3000

13

6

0,36

5

 

 

 

 

 

8,5—12

 

ТД-6

Д

50—5000

13

20





ТДС-3

Д

20—20 000

12

10

8—16

1

ТДС-7

Д

20—20 000

5

94***

8



ТОН-2

Э

300—3000

35

4

6



ТПК-571

П

50—9000

16

4

20

2

Т2

Э

400—3000

20

4,5

0,4



втм

Э

400—3000

18

6,4

0,18-



* Буквы Э, Д, П означают электромагнитная, динамическая, пьезоэлект­рическая системы

** На расстоянии 1 см при подведении мощности 1 мВт, *** Давление указано в децибелах.

Основные параметры обычных и миниатюрных телефонов при­ведены в табл. 52.



Содержание раздела







Forekc.ru
Рефераты, дипломы, курсовые, выпускные и квалификационные работы, диссертации, учебники, учебные пособия, лекции, методические пособия и рекомендации, программы и курсы обучения, публикации из профильных изданий