ОБЗОР МИНИАТЮРНЫХ МИКРОФОНОВ. Как называется микрофон который на ухо крепится


Микрофон - это... Что такое Микрофон?

Микрофо́н (от греч. μικρός — маленький, φωνη — звук) — электроакустический прибор, преобразовывающий звуковые колебания в колебания электрического тока, устройство ввода.

Служит первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления. Микрофоны используются во многих устройствах, таких как телефоны и магнитофоны, в звукозаписи и видеозаписи, на радио и телевидении, для радиосвязи, а также для ультразвукового контроля и измерения.

История

Вначале наибольшее распространение получил угольный микрофон Эдисона, об изобретении которого также независимо заявляли Г.Махальский в 1878 и П. М. Голубицкий в 1883. Угольный микрофон до сих пор используется в аппаратах аналоговой телефонии. Действие его основывается на изменении сопротивления между зёрнами угольного порошка при изменении давления на их совокупность.

Конденсаторный микрофон был изобретён американским учёным Э. Венте в 1917 году. В нём звук воздействует на тонкую металлическую мембрану, изменяя расстояние между мембраной и металлическим корпусом. Тем самым образуемый мембраной и корпусом конденсатор меняет ёмкость. Если подвести к пластинам постоянное напряжение, изменение ёмкости вызовет ток через конденсатор, тем самым образуя электрический сигнал во внешней цепи.

Более массовыми стали динамические микрофоны, отличающиеся от угольных гораздо лучшей линейностью характеристик и хорошими частотными свойствами, а от конденсаторных — более приемлемыми электрическими свойствами.

Первым динамическим микрофоном стал изобретённый в 1924 году немецкими учёными Э. Герлахом и В. Шоттки электродинамический микрофон ленточного типа. Они расположили в магнитном поле гофрированную ленточку из очень тонкой (ок. 2 мкм) алюминиевой фольги. Такие микрофоны до сих пор применяются в студийной записи благодаря чрезвычайно высоким частотным характеристикам, однако их чувствительность невелика, выходное сопротивление очень мало (доли Ома), что значительно осложняло проектирование усилителей. Кроме того, достаточная чувствительность достижима только при значительной площади ленточки (а значит, и размерах магнита), в результате такие микрофоны имеют большие размеры и массу по сравнению со всеми остальными типами.

Пьезоэлектрический микрофон, сконструированный советскими учёными С. Н. Ржевкиным и А. И. Яковлевым в 1925 году, имеет в качестве датчика звукового давления пластинку из вещества, обладающего пьезоэлектрическими свойствами. Работа в качестве датчика давления позволила создать первые гидрофоны и записать сверхнизкочастотные звуки, характерные для морских обитателей.

В 1931 году американские учёные Э. Венте и А. Терас изобрели динамический микрофон с катушкой, приклеенной к тонкой мембране из полистирола или фольги. В отличие от ленточного, он имел существенно более высокое выходное сопротивление (десятки Ом и сотни кило Ом), мог быть изготовлен в меньших размерах и является обратимым.

Совершенствование характеристик именно этих микрофонов, в сочетании с совершенствованием звукоусилительной и звукозаписывающей аппаратуры, позволило развиться индустрии звукозаписи. Создание малых по размеру (даже несмотря на массу постоянного магнита, необходимого для работы микрофона), а также чрезвычайно чувствительных и узконаправленных динамических микрофонов в заметной степени изменило представление о приватности и породило ряд изменений в законодательстве (в частности, о применении подслушивающих устройств).

Тогда же разработанные электромагнитные микрофоны, в отличие от электродинамических, имеют закреплённый на мембране постоянный магнит и неподвижную катушку. Благодаря отсутствию жёстких требований к массе катушки (характерном для динамических микрофонов) такие микрофоны делались высокоомными, а также порой имели многоотводные катушки, что делало их более универсальными. Такие микрофоны, наряду с пьезоэлектрическими, позволили создать эффективные слуховые аппараты, а также ларингофоны.

Электретный микрофон, изобретённый японским учёным Ёгути в начале 20-х гг. XX века по принципу действия и конструкции близок к конденсаторному, однако в качестве неподвижной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения выступает пластина из электрета. Долгое время такие микрофоны были относительно дороги, а их очень высокое выходное сопротивление (как и конденсаторных, единицы мегаОм и выше) заставляло применять исключительно ламповые схемы.

Создание полевых транзисторов привело к появлению чрезвычайно эффективных, миниатюрных и лёгких электретных микрофонов, совмещённых с собранным в том же корпусе предусилителем на полевом транзисторе.

Устройство микрофона

Принцип действия микрофона с подвижной катушкой Конденсаторный микрофон Октава МК-319 внутри

Принцип работы микрофона заключается в том, что давление звуковых колебаний воздуха, воды или твердого вещества действует на тонкую мембрану микрофона. В свою очередь, колебания мембраны возбуждают электрические колебания; в зависимости от типа микрофона для этого используются явление электромагнитной индукции, изменение ёмкости конденсаторов или пьезоэлектрический эффект.

Свойства акустико-механической системы сильно зависят от того, воздействует ли звуковое давление на одну сторону диафрагмы (микрофон давления) или на обе стороны, а во втором случае от того, симметрично ли это воздействие (микрофон градиента давления) или на одну из сторон диафрагмы действуют колебания, непосредственно возбуждающие её, а на вторую — прошедшие через какое-либо механическое или акустическое сопротивление или систему задержки времени (асимметричный микрофон градиента давления).

Большое влияние на характеристики микрофона оказывает его механоэлектрическая часть.

Классификация микрофонов

Типы микрофонов по принципу действия

Сравнительные характеристики основных типов микрофонов (устаревшие данные из «БСЭ» 1967 год.):

Тип микрофона Диапазон воспринимаемых частот, Гц Неравномерность частотной характеристики, дБ Осевая чувствительность на частоте 1 000 Гц, мВ/Па
Угольный 300—3 400 20 1 000
Электродинамический катушечного типа 100—10 000 (1 класса)

30—15 000 (высшего класса)

12 0,5

~1,0

Электродинамический ленточного типа 50—10 000 (1 класса)

70—15 000 (высшего класса)

10 1

1,5

Конденсаторный 30—15 000 5 5
Пьезоэлектрический 100—5 000 15 50
Электромагнитный 300—5 000 20 5

Функциональные виды микрофонов

  • Студийный микрофон
  • Сценический микрофон
  • Измерительный микрофон («искусственное ухо»)
  • Микрофонный капсюль для телефонных аппаратов
  • Микрофон для применения в радиогарнитурах
  • Микрофон для скрытого ношения
  • Ларингофон
  • Гидрофон

Характеристики микрофонов

Схематическое обозначение микрофона

Микрофоны любого типа оцениваются следующими характеристиками:

  1. чувствительность
  2. амплитудно-частотная характеристика
  3. акустическая характеристика микрофона
  4. характеристика направленности
  5. уровень собственных шумов микрофона

Чувствительность

Чувствительность микрофона определяется отношением напряжения на выходе микрофона к звуковому давлению Р0, как правило, в свободном звуковом поле[1], то есть при отсутствии влияния отражающих поверхностей[2]. При распространении синусоидальной звуковой волны в направлении рабочей оси микрофона, это направление называется осевой чувствительностью:

M0 = U/P0 (мВ/Па).

Рабочей осью микрофона является направление его преимущественного использования и обычно совпадает с осью симметрии микрофона. Если конструкция микрофона не имеет оси симметрии, то направление рабочей оси указывается в технических условиях. Чувствительность современных микрофонов составляет от 1–2 (динамические микрофоны) до 10–15 (конденсаторные микрофоны) мВ/Па. Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.

Таким образом, микрофон с чувствительностью -75 дБ менее чувствителен, чем -54 дБ, а с обозначением 2 мВ/Па менее чувствителен, чем 20 мВ/Па. Для ориентировки : -54 дБ это то же, что и 2,0 мВ/Па. Также надо учесть, что если у микрофона меньше чувствительность, это вовсе не означает, что он хуже.

Частотная характеристика чувствительности

ЧХЧ микрофонов Октава МК-319 и Shure SM58

Частотная характеристика чувствительности (ЧХЧ) - это зависимость осевой чувствительности микрофона от частоты звуковых колебаний в свободном поле. Неравномерность ЧХЧ как правило измеряют в децибелах, как двадцать логарифмов(по основанию 10) отношения чувствительности микрофона на определенной частоте к чувствительности на опорной частоте (в основном 1 кГц).

Акустическая характеристика

Влияние звукового поля микрофона оценивается акустической характеристикой, которая определяется отношением силы, действующей на диафрагму микрофона, и звуковым давлением в свободном звуковом поле: A = F/P, а потому, что чувствительность микрофона M = U/P можно представить как U/P = U/F • F/P и выразить через А. Тогда получим: M = A • U / F. Отношение напряжения на выходе микрофона к силе, действующей на диафрагму U/F, характеризует микрофон как электромеханический преобразователь. Акустическая характеристика определяет характеристику направленности микрофона. По виду акустической характеристики, а следовательно и характеристики направленности, отличают три типа микрофонов, как приемников звука: приемники давления; градиента давления; комбинированные.

Характеристика направленности

Направленность микрофонов. Представление в полярных координатах
приемники давления
Ненаправленный
приемники градиента давления
Двунаправленный«Восьмерка»
комбинированные
Кардиоид
Гиперкардиоид

Характеристикой направленности называют зависимость чувствительности микрофона от направления падения звуковой волны по отношению к оси микрофона. Она определяется отношением чувствительности Мα при падении звуковой волны под углом α относительно акустической оси микрофона к его осевой чувствительности:

φ = Mα/M0

Направленность микрофона означает его возможное расположение относительно источников звука. Если чувствительность не зависит от угла падения звуковой волны, т. е. φ = 1, то микрофон называют ненаправленным, и источники звука могут располагаться вокруг него. А если чувствительность зависит от угла, то источники звука должны располагаться в пространственном угле, в пределах которого чувствительность микрофона мало отличается от осевой чувствительности.

Ненаправленные микрофоны

В ненаправленных микрофонах - приемниках давления, сила действующая на диафрагму определяется звуковым давлением у поверхности диафрагмы. Звуковое поле может действовать только на одну сторону диафрагмы. Вторая сторона конструктивно защищена. Если размеры микрофона малы по сравнению с длиной звуковой волны, то микрофон не изменяет звукового поля. Если размеры соизмеримы с длиной волны, тогда за счет дифракции звуковых волн микрофон преобретает направленность. На частотах от 5000 Гц и ниже такие микрофоны являются ненаправленными. Преимуществом ненаправленных микрофонов является простота конструкции, расчёта капсюля и стабильности характеристик с течением времени. Ненаправленные капсюли часто используют в составе измерительных микрофонов, в быту могут быть использованы для записи разговора людей, сидящих за круглым столом.

Микрофоны двустороннего направления

В микрофонах - приемниках градиента давления сила, действующая на движущуюся систему микрофона, определяется разностью звуковых давлений на двух сторонах диафрагмы. То есть, звуковое поле действует на две стороны диафрагмы. Характеристика направленности имеет вид восьмерки.

Двусторонние микрофоны удобны, например, для записи разговора двух собеседников, сидящих друг напротив друга.

Микрофоны одностороннего направления

Односторонняя направленность достигается в микрофонах комбинированного типа. Их диаграммы направленности близки по форме к кардиоиде, поэтому нередко их называют кардиоидными. Модификации микрофонов, имеющих еще меньшую направленность, чем кардиоидные, называют суперкардиоидными и гиперкардиоидными, однако эти разновидности, в отличие от кардиоидного микрофона, также чувствительны к сигналам с противоположной стороны.

Эти микрофоны имеют определенные преимущества в эксплуатации: источник звука располагается с одной стороны микрофона в пределах достаточно широкого пространственного угла, а звуки, распространяющиеся за его пределами микрофон не воспринимает.

Уровень шумов

Уровень собственных шумов микрофона Nш определяется отношением эффективного напряжения на выходе микрофона при отсутствии звукового поля Uш к напряжению U1 при наличии звукового поля с эффективным давлением в 0,1 Н/м²:

Nш = 20 lg Uш/U1, дБ.

Напряжение Uш обусловлено главным образом тепловыми шумами в компонентах электрической схемы микрофона.

Микрофон в искусстве

Владимир Семенович Высоцкий в 1971 году была написана «Песня микрофона»

..Меня часто отождествляют с героями моих песен, но никто и никогда не догадался еще спросить, не был ли я волком, лошадью или истребителем, от имени которых я тоже пою: ведь можно писать от имени любых предметов, в них во все можно вложить душу — и все! Например, у меня есть песня, которую я пою от имени микрофона, обыкновенного микрофона, как и вот этот, что стоит передо мной. Он много видел, это микрофон, о многом может рассказать. — В. В.

См. также

Примечания

Литература

Источники

dikc.academic.ru

Music Box » ОБЗОР МИНИАТЮРНЫХ МИКРОФОНОВ

Первые микрофоны, появившиеся больше 100 лет назад, были громоздкими аппаратами, мало похожими на то, что мы сейчас называем этим словом. Микрофоны 1920-х годов по размеру приближались к кирпичу, но имели низкую чувствительность и звук передавали недостаточно адекватно — с узким частотным диапазоном и довольно высоким уровнем искажений. По мере развития техники качество звучания росло, а микрофоны становились компактнее, в том числе появились ручные микрофоны.

Однако появились новые сферы применения звуковой техники, которые потребовали еще более компактных приборов съема звука, которые бы можно было закреплять на одежде, голове или лице. Компактные микрофоны первыми нашли себе применение в системах служебной связи, в том числе в авиации, и использовались в составе так называемых «гарнитур» — сочетания наушников и микрофона. Эта техника не требовала высокого качества звучания музыкального уровня и была оптимизирована под задачи передачи речи.

Между тем принцип закрепления микрофона на голове с предоставлением свободы рукам понравился тележурналистам, вокалистам, а также музыкантам, которые хотели закреплять микрофоны прямо на инструментах. Современная микроэлектроника позволила создать высокочувствительные диафрагмы очень малого размера, способные при этом передавать колебания и формировать аудиосигнал в полном диапазоне звуковых частот.

Так появились высококачественные миниатюрные микрофоны для закрепления на одежде (петличка-lavalier), на голове и лице (earworn), на музыкальных инструментах (на прищепке-клипсе). Все эти микрофоны являются конденсаторными, поскольку практически невозможно создать действующий динамический микрофон с диафрагмой и магнитной системой столь малых размеров.

Следует, однако, отметить, что миниатюрные микрофоны имеют один существенный недостаток — повышенный по сравнению с обычными конденсаторными микрофонами уровень собственных шумов. Этот недостаток коренится в физической природе миниатюрных диафрагм и поэтому неустраним. Однако сфера применения миниатюрных микрофонов — внестудийные телевидеосъемки, театральная и концертная сцена, лекции или конференции — делают этот недостаток малозаметным, особенно при применении гейтов и компандерных систем (например, в радиомикрофонах).

Характеристика направленности миниатюрных микрофонов, как правило, круговая (ненаправленная), хотя есть и некоторое количество кардиоидных моделей.

Для микрофонов, закрепляемых на лице с помощью специального пластыря телесного цвета, очень важным параметром является влагоустойчивость к агрессивной среде, каковой является пот, поэтому разработчики уделяют этому фактору особое внимание.

В настоящее время рынок достаточно насыщен миниатюрными микрофонами, их конструкции устоялись, и, тем не менее, появляются новые оригинальные модели. Например, в 2014 году компания DPA представила новый миниатюрный всенаправленный микрофон d:screet Necklace, в котором микрофонный капсюль находится на своего рода ожерелье.

С отчётом о тестировании этого микрофона можно ознакомиться здесь.

Особый вид пользователей миниатюрных микрофонов представляют театральные труппы, прежде всего, мюзиклы, ведь в этом случае минимикрофонами оснащается вся труппа. По мнению дистрибьюторов, миниатюрные микрофоны широкого ассортимента всегда востребованы, и они интересуют самый широкий круг потребителей — от частных лиц до инсталляционных компаний. Спрос на эти микрофоны обычно ровный, без подъемов и спадов. Общее развитие данного типа микрофонов идет в сторону миниатюризации, повышения качества звука, влагоустойчивости, механической прочности и надежности.

Несколько слов о новинках и наиболее популярных моделях миниатюрных микрофонов. В актуальной линейке Shure — пять моделей миниатюрных вокальных микрофонов с головным креплением (Headset). Они малозаметны на сцене, что важно для оперы и драматического театра.

Модель SM35 имеет кардиоидную диаграмму направленности и разработана специально для поющих инструменталистов. Кардиоидная направленность отсекает внеосевые помехи, в том числе подавляет акустическую обратную связь…

В линейке миниатюрных микрофонов компании Sennheiser имеется несколько популярных моделей. Конденсаторный сверхминиатюрный петличный микрофон MKE 1 имеет капсюль размером 3.3 мм и кабель диаметром 1 мм. Для него характерен очень высокий уровень максимального звукового давления — 142 дБ. Он оснащен специальной потозащищённой мембраной и влагозащитными колпачками, а также имеет конструкцию, защищающую от механических шумов. Микрофон может использоваться в телекинопроизводстве, в мюзиклах и театральных постановках. Модель выпускается в нескольких цветах — чёрные, бежевые, белые и коричневые микрофоны. Есть и вариант с шероховатой поверхностью для окраски в нужный цвет, например под костюм персонажа…

В производственной линейке Audio-Technica интерес представляет миниатюрный головной микрофон BP894, созданный на основе популярной модели BP892. Его главной отличительной особенностью является поворачивающийся капсюль с индикатором рабочей стороны. Благодаря такой конструкции BP894 позволяет направить капсюль прямо на источник, то есть на рот говорящего, а не вперед, в отличие от других подобных микрофонов. BP894 может одеваться на левое или правое ухо, а кардиоидная диаграмма направленности дает возможность надежно отсекать сторонние шумы. Модель BP894 малозаметна, удобно крепится на ухо и может использоваться в течение многих часов, не вызывая усталости и дискомфорта. В комплекте поставляется крепление на два уха, что позволяет обеспечить надежную установку микрофона…

Полную версию статьи читайте в журнале Music Box #2 (71) 2015 март-апрель.

Покупайте Music Box в лучших музыкальных магазинах страны.

Текст: Анатолий Вейценфельд

musicbox.su

Преимущества капсульного микронаушника | Что нужно знать о микронаушниках?

Перед началом каждой сессии, перед жаркой порой школьных экзаменов, особо популярным товаром становятся микронаушники. Казалось бы, простой беспроводной наушник, а насколько он может быть полезен.

С ним уж точно не растеряешься на устном зачете, с легкостью напишешь любой письменный экзамен, а самое главное — можно не корпеть над тоннами скучного материала. Лишь бы друг-помощник сообразительный попался.

Что такое капсульный микронаушник

Наушник-капсула, как можно судить по его названию, имеет цилиндрической (конической) формы корпус, выполненный из прочного пластика телесного цвета.

Именно расцветка, так же как и малые размеры, позволяет использовать его скрытно для окружающих. Впрочем, имеются модели (отечественной сборки) и с черной тыльной частью — в которой располагается батарейка — имитирующей затемнение в слуховом канале:

  • Размеры капсулы, а точнее длина ее, могут иметь различные значения — от 5-6 миллиметров до 1,3 сантиметра.
  • Толщина (диаметр) обычно равен 4-4,5 мм.
  • Благодаря своим габаритам, капсулы великолепно держатся в ушном канале, и абсолютно при этом незаметны.

Стоит помнить, что при больших размерах капсулы, ее длительное нахождение в ухе может вызывать ощущение неудобства.

Под покровом корпуса находится электронная начинка капсулы:

  • усилитель звука;
  • батарейка;
  • динамик;
  • защитная мембрана.

Батарейка для усилителя выбирается, исходя из конкретной модели и определенного производителя.

Необходимо использовать только указанный в эксплуатационной инструкции источник питания.

В противном случае возможны неисправности, а то и выход из строя чувствительного устройства.

Для извлечения устройства из уха служит, крепящаяся к тыльной стороне капсулы леска, которая абсолютно незаметна для окружающих. Она достаточно прочная, чтобы не боятся ее обрыва.

Современные капсулы имеют форму корпуса, анатомически повторяющую строение ушного прохода. Материалы, используемые при изготовлении электронной составляющей, обеспечивают низкое энергопотребление, что положительно сказывается на длительности работы наушника от одной батарейки.

Капсульный микронаушник магнитного действия

Но есть разновидность капсульного наушника, которая несколько отличается от традиционного вида капсул:

  • Так, например, у этого приемника отсутствует батарейка.
  • Работает данный микронаушник, называемый безопасным динамиком, по принципу магнитных моделей.То есть электромагнитный сигнал поступает от гарнитуры на мембрану безопасного динамика без участия усилителя (который отсутствует в этой модели).
  • Так как исходящий сигнал с передатчика должен быть максимально мощным, то гарнитура для безопасного динамика оснащена собственным усилителем, для питания которого необходима батарейка «Крона».

Обратите внимание на этот комплект:

Bluetooth Phone + капсула К1

Микронаушник с хорошим звуком размером 10 мм и уникальная гарнитура Bluetooth Phone, которая полностью исключает необходимость использования телефона.

Что такое гарнитура для микронаушника

Для связи с помощником используется модифицированная телефонная гарнитура. Она составляет единое целое с индукционной петлей-антенной — поэтому микронаушники иногда называют индукционными.

Гарнитуры могут быть:

  • проводными — подключаются посредством проводов к специальному разъему для наушников на рации/телефоне
  • беспроводными — данным моделям «помогает» Bluetooth: с его помощью передатчик способен работать на расстоянии до десяти метров от мобильного устройства связи.

Какой вариант лучше — решать потенциальному покупателю.

Чтобы отвечать собеседнику, гарнитуры комплектуются микрофоном, который может быть как встроенным, так и на выносном кабеле. Обычно его чувствительности хватает, чтобы улавливать негромкую речь на расстоянии в несколько метров. Точное значение должно быть указано в эксплуатационной инструкции к микронаушнику.

Использование капсульного микронаушника с выносным микрофоном несколько удобнее, т.к. есть возможность выбрать наиболее оптимальное место для размещения.

Инструкция по использованию капсульного микронаушника

В первую очередь, микронаушник нужно правильно хранить:

  • Шпионское устройство боится попадания влаги и загрязнителей внутрь корпуса — это нужно учитывать при выборе места хранения.
  • Также нежелательны механические воздействия на пластик корпуса -это может повлечь его повреждения — оберегайте его от падений, не кладите на него ничего тяжелого.

Эксплуатация неисправного или поврежденного капсульного микронаушника может привести к травмированию органов слуха.

  • По этой же причине необходимо тщательно прочищать уши ватной палочкой перед закладкой капсулы.Органический загрязнитель — ушная сера — может попасть внутрь корпуса через отверстие для исходящего звукового сигнала, что вызовет, как минимум, ухудшение качества связи.
  • Заряда батареек хватает в среднем на 4-6 часов.Лучше всего заменять элементы питания перед каждым использованием устройства.
  • Нельзя хранить капсулу вместе с батарейкой: она может окислиться.Для извлечения элемента питания используется специальный штырек, входящий в комплект.

 

  • Закладывается капсульный микронаушник в ухо, словно обычные беруши.То есть необходимо аккуратно и бережно засунуть его как можно глубже в ушной канал — так, чтобы наружу торчала только леска. При этом наушник не должен двигаться в ухе самопроизвольно, выпадать, не должно быть и ощущения неудобства или боли.
  • Затем подключается гарнитура и синхронизируется с устройством связи.Можно и нужно произвести проверку работоспособности комплекта, потренироваться для естественного использования «хитрого» гаджета. Подбор одежды является также важнейшим этапом «подготовки» к экзамену или зачету.
  • Петлю антенны необходимо располагать на расстоянии до 30 сантиметров до капсулы, размещенной в ухе.Наиболее логичным местом размещения является ее положение на шее, да и форма антенны это предполагает. Но в случае, если есть возможность расположить гарнитуру на другом участке тела, то можно этим воспользоваться — слишком уж очевидным стало размещение передатчика именно на груди под одеждой.

Краткий обзор как выглядит и используется капсульный микронаушник, смотрите на видео:

Таким образом, можно сказать, что данные устройства со своими узкоспециализированными функциями справляются идеально.

Обратите внимание на этот комплект:

Classic + капсула K2

Удобный капсульный микронаушник размером 8 мм и проводная гарнитура Hands Free. Хорошее качество передачи сигнала с мобильного телефона. Доступная стоимость.

Обнаружить их можно лишь при тщательном осмотре, при использовании не слышно никакого шума. Конечно, музыку в них не послушаешь, но они для этого и не предназначены.

promicro.ru


Смотрите также