Журнал фильтра правок

'[[Файл:Microphone studio.jpg|right|240px]] '''Микрофо́н''' (от {{lang-el|μικρός}} — маленький, {{lang-grc2|φωνη}} — звук) — электроакустический прибор, преобразовывающий [[звук]]овые колебания в [[электрический сигнал|колебания электрического тока]], [[устройство ввода]]. Служит первичным звеном в цепочке звукозаписывающего тракта или звукоусиления. Микрофоны используются во многих устройствах, таких как [[телефон]]ы и [[магнитофон]]ы, в [[звукозапись|звукозаписи]] и [[видеозапись|видеозаписи]], на [[радио]] и [[телевидение|телевидении]], для [[радиосвязь|радиосвязи]], а также для ультразвукового контроля и измерения. == История == В начале наибольшее распространение получил [[угольный микрофон]] [[Эдисон, Томас Алва|Эдисона]], об изобретении которого также независимо заявляли [[Махальский, Генрих|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 год]]у немецкими учёными Э. Герлахом и [[Шоттки, Вальтер|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 [[Пьезоэлектричество|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, приклееной 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 [[ларингофон]]ы. [[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 [[электрет]]а. 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 [[Полевой транзистор|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 == [[Файл:Tauchspulenmikrofon.svg|thumb|right|Принцип действия микрофона с подвижной катушкой]] [[Файл:Oktava319-internal.jpg|thumb|right|115px|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 [[конденсатор]]ов 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 == [[Файл:Oktava319.jpg|thumb|100px|right|[[Конденсаторный микрофон]] Октава МК-319]] [[Файл:Dynamic-microphone-senn.jpg|thumb|90px|[[Динамический микрофон]] Sennheiser]] === Типы микрофонов по принципу действия === * [[Динамический микрофон]] ** Катушечный ** Ленточный * [[Конденсаторный микрофон]] ** [[Электретный микрофон]] — разновидность конденсаторного микрофона. * [[Угольный микрофон]] * [[Пьезомикрофон]] Сравнительные характеристики основных типов микрофонов (устаревшие данные из «[[Большая советская энциклопедия|БСЭ]]» 1967 год.): {| class="wikitable" |- !Тип микрофона !Диапазон воспроизводимых частот, [[Герц (единица измерения)|Гц]] !Неравномерность частотной характеристики, [[Децибел|дБ]] !Осевая чувствительность на частоте 1 000 Гц, {{nobr|[[Вольт|мВ]]/[[Паскаль (единица измерения)|Па]]}} |- |Угольный |300—3 400 |20 |1 000 |- |Электродинамический катушечного типа |100—10 000 (1 класса)<br /> 30—15 000 (высшего класса) |12 |0,5<br /> ~1,0 |- |Электродинамический ленточного типа |50—10 000 (1 класса)<br /> 70—15 000 (высшего класса) |10 |1 <br /> 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 * Измерительный микрофон («искусственное ухо») * Микрофонный капсюль для телефонных аппаратов * Микрофон для применения в [[Гарнитура (электроника)|радиогарнитурах]] * Микрофон для скрытого ношения * [[Ларингофон]] * [[Гидрофон]] == Характеристики микрофонов == [[Файл:Mic-IEC-Symbol.svg|right|thumb|Схематическое обозначение микрофона]] Микрофоны любого типа оцениваются следующими характеристиками: # чувствительность # амплитудно-частотная характеристика # акустическая характеристика микрофона # характеристика направленности # уровень собственных шумов микрофона === Чувствительность === Чувствительность микрофона определяется отношением напряжения на выходе микрофона к звуковому давлению Р₀, как правило, в свободном звуковом поле<ref>«Под номинальной чувствительностью подразумевается чувствительность по свободному звуковому полю, устанавливаемая техническими условиями».<br />[http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=176057 {{nobr|ГОСТ Р 53566-2009}} Микрофоны. Общие технические условия]</ref>, то есть при отсутствии влияния отражающих поверхностей<ref>«Свободное поле: область звукового поля, в котором влияние отражающих поверхностей пренебрежимо мало».<br />[http://protect.gost.ru/document.aspx?control=7&id=176039 {{nobr|ГОСТ Р 53576-2009}} Микрофоны. Методы измерения электроакустических параметров]</ref>. 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 {{nobr|от 1–2}} (динамические микрофоны) {{nobr|до 10–15}} (конденсаторные микрофоны) {{nobr|мВ/Па.}} === Амплитудно-частотная характеристика === [[Файл:Oktava319vsshuresm58.png|right|thumb|250px|АЧХ микрофонов Октава МК-319 и Shure SM58]] Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), или просто частотная характеристика - это зависимость осевой чувствительности от частоты звуковых колебаний. Эта характеристика связана с зависимостью чувствительности микрофона от частоты звуковых колебаний. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики измеряют в [[децибел]]ах как отношение чувствительности микрофона на определенной частоте к чувствительности на средней частоте, например 1000 Гц. === 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 === {|class="wikitable" style="clear:both; float:right; margin-left:10px;" |+'''Направленность микрофонов. Представление в [[Полярная система координат|полярных координатах]]''' |- |colspan=2 align=center bgcolor=#FFFFDD|'''приемники давления''' |- |[[Файл:Polar pattern omnidirectional.png|120px]]||Ненаправленный |- |colspan=2 align=center bgcolor=#FFFFDD|'''приемники градиента давления''' |- |[[Файл:Polar pattern figure eight.png|120px]]||Двунаправленный <br />«Восьмерка» |- |colspan=2 align=center bgcolor=#FFFFDD|'''комбинированные''' |- |[[Файл:Polar pattern cardioid.png|120px]]||Кардиоид |- |[[Файл:Polar pattern hypercardioid.png|120px]]||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 = M_α/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 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. А если больше, тогда за счет дифракции звуковых волн давление меняется. На низких частотах от 1000 Гц и ниже такие микрофоны не имеют направленного действия. Ненаправленные микрофоны удобны, например, для записи разговора людей, сидящих за круглым столом. ==== Микрофоны двустороннего направления ==== В микрофонах - приемниках [[градиент]]а 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 [[кардиоида|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 N_ш определяется отношением эффективного напряжения на выходе микрофона при отсутствии звукового поля U_ш к напряжению U₁ при наличии звукового поля с эффективным давлением в 0,1 н/м²: N_ш = 20 lg U_ш/U₁, дБ. Напряжение U_ш обусловлено главным образом тепловыми шумами в компонентах электрической схемы микрофона. == Микрофон в искусстве == {{заготовка раздела}} [[Владимир Семенович Высоцкий]] в [[1971 год]]у была написана [[Список песен Владимира Высоцкого|«Песня микрофона»]] {{Цитата|..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.}} == В фольклоре == {{Нет ссылок в разделе|дата=12 мая 2011}} Тема подслушивающих устройств получила отражение в общеизвестном устном народном творчестве. : — А у нас в квартире газ. А у вас? : — А у нас — микрофон. Вон, вон и вон! : Говорили, что стены американского посольства в Москве сделаны из микробетона — смеси бетона с микрофонами. == См. также == * [[Стереозапись]] * [[Микрофонная решетка]] * [[Производители микрофонов]] == Примечания == {{примечания}} == Литература == * {{ВТ-ЭСБЕ|Микрофон}} == Источники == * [http://slovari.yandex.ru/dict/bse/article/00048/02500.htm БСЭ. Статья «Микрофон»] * {{Книга:ФКТЭ|статья=Микрофон}} == Ссылки == {{wiktionary|микрофон}} {{commonscat|Microphones}} {{внешние ссылки нежелательны}} * [http://vsemusic.ru/information/vetro/vetro.php Самодельная ветрозащита и поп-фильтр для микрофонов ] * [http://corpuscul.net/zvukorezhissura/mikrofony/ Статья: Микрофоны и запись ] {{компоненты компьютера}} [[Категория:Микрофоны|*]] [[Категория:Радиотехника]] [[Категория:Радиоэлектроника]] [[Категория:Датчики]] {{Link GA|de}} [[af:Mikrofoon]] [[ar:مصدح]] [[bg:Микрофон]] [[bs:Mikrofon]] [[ca:Micròfon]] [[cs:Mikrofon]] [[da:Mikrofon]] [[de:Mikrofon]] [[diq:Mikrofon]] [[el:Μικρόφωνο]] [[en:Microphone]] [[eo:Mikrofono]] [[es:Micrófono]] [[et:Mikrofon]] [[eu:Mikrofono]] [[fa:میکروفون]] [[fi:Mikrofoni]] [[fr:Microphone]] [[gan:話筒]] [[gl:Micrófono]] [[he:מיקרופון]] [[hi:माइक्रोफोन]] [[hr:Mikrofon]] [[hu:Mikrofon]] [[id:Mikrofon]] [[io:Mikrofono]] [[is:Hljóðnemi]] [[it:Microfono]] [[ja:マイクロフォン]] [[kk:Микрофон]] [[kn:ಮೈಕ್ರೊಫೋನ್]] [[ko:마이크로폰]] [[lt:Mikrofonas]] [[lv:Mikrofons]] [[mhr:Микрофон]] [[mk:Микрофон]] [[ml:മൈക്രോഫോൺ]] [[new:माइक्रोफोन]] [[nl:Microfoon]] [[nn:Mikrofon]] [[no:Mikrofon]] [[pl:Mikrofon]] [[pt:Microfone]] [[qu:Ruqyay musyana]] [[ro:Microfon]] [[sh:Mikrofon]] [[simple:Microphone]] [[sk:Mikrofón]] [[sl:Mikrofon]] [[sq:Mikrofoni]] [[sr:Микрофон]] [[su:Mikropon]] [[sv:Mikrofon]] [[ta:ஒலிவாங்கி]] [[th:ไมโครโฟน]] [[tl:Mikropono]] [[tr:Mikrofon]] [[uk:Мікрофон]] [[yi:מיקראפאן]] [[zh:麦克风]]'