Учебное пособие - Сайт кафедры Радиоэлектроники и Защиты ...

114
Конденсаторный микрофон, изобретенный американским ученым Э.
Венте в 1917 г., представляет собой капсюль, состоящий из двух параллельно
расположенных пластин электродов, один из которых массивный, другой —
тонкая мембрана. Электроды образуют конденсатор, емкость которого зависит
от площади пластин и расстояния между ними. К электродам подводится
через резистор поляризующее постоянное напряжение. При воздействии на
мембрану звуковых волн изменяются расстояния между электродами и, соответственно,
емкость конденсатора. В результате этого через резистор протекает
ток, амплитуда которого пропорциональна звуковому давлению на мембрану.
При расстоянии между обкладками 20…40 мкм и поляризующем напряжении
в несколько десятков вольт чувствительность микрофона достигает
10…20 мВ/Па.
Действие пьезоэлектрического микрофона основано на возникновении
ЭДС на поверхности пластинок из пьезоматериала, механически связанных с
мембраной. Колебания мембраны под давлением акустической волны передаются
пьезоэлектрической пластине, на поверхности которой возникают заряды,
величина которых соответствует уровню громкости акустического
сигнала.
По направленности микрофоны разделяются на ненаправленные, односторонней,
двухсторонней и острой направленности. Направленность микрофона
определяется по уровню сигнала на его выходе в зависимости от поворота
микрофона по отношению к источнику акустической волны в горизонтальной
и вертикальной плоскостях. Ширина диаграммы направленности
микрофона оценивается в градусах на уровне 0,5 (0,7) от максимальной мощности
(амплитуды) электрического сигнала на его выходе. Чем меньше ширина
диаграммы направленности микрофона, тем меньше помех попадает на
его мембрану из направлений, отличающихся от направления на источник
акустического сигнала с информацией. Ширина диаграммы направленности
микрофонов острой направленности составляет несколько десятков градусов.
Пространственное ограничение, помех повышает отношение сигнал/помеха
на мембране микрофона.
Частотные искажения при преобразовании акустической волны в электрический
сигнал определяются неравномерностью частотной характеристики
микрофона. Она описывается отклонением в процентах или дБ уровня
спектральных составляющих звукового сигнала на выходе преобразователя
по отношению к уровню спектральных составляющих входного сигнала.
По диапазону частот микрофоны разделяются на узкополосные и широкополосные.
Узкополосные микрофоны предназначены для передачи речи.
Широкополосные микрофоны имеют более широкую полосу частот и преобразуют
колебания в звуковом и частично ультразвуковом диапазонах частот.
По способу применения микрофоны разделяются на воздушные, гидроакустические
(гидрофоны) и контактные. Контактные микрофоны предназначены
для приема структурного звука. Например, контактный стетоскопный
микрофон UM 012, прикрепленный к стене помещения, позволяет
прослушивать разговоры в соседнем помещении при толщине стен до 50 и