|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Moderne Mikrofone und ihre Anwendungen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Audio Ein Mikrofon ist ein unverzichtbares Merkmal von Tonverstärkungssystemen, Amateur- und professionellen Tonaufzeichnungsgeräten sowie Radio- und Fernsehstudios. Mit der Entwicklung multimedialer Systeme ist es mittlerweile zu einer standardmäßigen externen Komponente für viele Computer geworden. In diesem Artikel geht es um das Design von Mikrofonen, ihre wichtigsten Eigenschaften und wie man das beste Mikrofon für bestimmte Einsatzbedingungen auswählt. In diesem Artikel werden wir versuchen, einen allgemeinen Ansatz zur Auswahl eines Mikrofons basierend auf seiner internen Struktur und seinem Zweck zu beschreiben und einige Fragen zu beantworten, die sich von Aufnahmebegeisterten und einfach jedem stellen können, der keine besonderen Kenntnisse auf diesem Gebiet hat. Dazu beschreiben wir ihre verschiedenen Designs und Typen und geben Beispiele sowohl inländischer als auch ausländischer Modelle. Was ist ein Mikrofon? Ein Mikrofon ist ein elektroakustisches Gerät, das akustische Schallschwingungen der Luft in elektrische Signale umwandelt. Es ist das erste Glied auf jedem Weg der Tonaufnahme, Tonverstärkung und Sprachkommunikation. Seine Eigenschaften und Betriebsbedingungen bestimmen maßgeblich die Qualität des Signals im gesamten Pfad. Viele Arten von Verzerrungen von Audiosignalen (nichtlinear, transient, Merkmale der Übertragung akustischer Bedingungen und Perspektive) und verschiedene Störungen (Wind, Vibration, Akustik) können durch die anschließende Signalverarbeitung oft nicht ohne erhebliche Verschlechterung nützlicher Komponenten beseitigt werden. Wenn in einem Mikrofon Schallschwingungen in elektrische Signale umgewandelt werden, laufen verschiedene miteinander verbundene physikalische Prozesse ab. Dementsprechend kann das Mikrofon als eine Reihe funktionaler Verbindungen betrachtet werden. Die erste Verbindung ist akustisch, der Empfänger von Schallwellen. Der von der Schallquelle erzeugte Schalldruck (Schwingungsdruck) wirkt auf den akustischen Eingang (oder die akustischen Eingänge). Durch die Wechselwirkung zwischen Empfänger und Schallfeld entsteht eine mechanische Kraft, die von der Frequenz des Schallsignals, der Größe und Form des Mikrofonkörpers und seiner akustischen Eingänge, dem Abstand zwischen ihnen und dem Winkel abhängt des Einfallswinkels der Schallwelle relativ zur akustischen Achse des Mikrofons und der Beschaffenheit des Schallfeldes. Der Empfängertyp bestimmt einen so wichtigen Parameter wie die Richtcharakteristik (CH). Die zweite Verbindung ist akustisch-mechanisch und dient dazu, die vom Empfänger in einem bestimmten Frequenzbereich erzeugte Kraft an den Wert der Schwingungsgeschwindigkeit (bei dynamischen Mikrofonen) oder der Verschiebung (bei Kondensatormikrofonen) des beweglichen Elements der Elektromechanik des Mikrofons anzupassen Wandler. Die Eigenschaften dieser Verbindung werden durch die gegenseitige Anordnung, Größe und Frequenzabhängigkeit der darin enthaltenen akustisch-mechanischen Elemente bestimmt, die im konstruktiven Sinne verschiedene Lücken, Schlitze, Löcher, Volumina und poröse Elemente darstellen, die sich innerhalb der Mikrofonkapsel befinden. Diese Verbindung bestimmt den Frequenzgang der Mikrofonempfindlichkeit (FCH) und trägt maßgeblich zur Bildung des CL in einem weiten Frequenzbereich bei. Das dritte Glied – elektromechanisch – ist ein elektromechanischer Wandler, der in einem Mikrofon im Generatormodus arbeitet und die mechanische Schwingung eines beweglichen Elements (seine Geschwindigkeit oder Verschiebung) in eine elektromotorische Kraft (EMF) umwandelt. Der Wirkungsgrad des Wandlers wird durch den Koeffizienten der elektromechanischen Kopplung charakterisiert. Der Konverter bestimmt die Empfindlichkeit des Mikrofons. Der vierte Link ist elektrisch. Es übernimmt die Funktion, den Wandler an das nachfolgende Verstärkungsgerät anzupassen (z. B. passt es bei Kondensatormikrofonen die große Kapazität der Kapsel an einen relativ niederohmigen Eingang des nachfolgenden Verstärkungsgeräts an). Bei einigen Mikrofonmodellen korrigiert die elektrische Verbindung auch den Frequenzgang der Mikrofone. Empfänger- und Wandlertypen sind die bestimmenden Elemente von Mikrofonen. Bei der Anpassung handelt es sich um akustisch-mechanische und elektrische Verbindungen, deren Hauptaufgabe darin besteht, minimale Verluste des Nutzsignals sicherzustellen und den erforderlichen Frequenzgang des Ausgangssignals zu erhalten. Mikrofone werden üblicherweise nach drei Hauptmerkmalen klassifiziert: der Art des Empfängers, der Art des Wandlers und dem Zweck (Betriebsbedingungen). Wie werden Mikrofone klassifiziert? Die Art des Empfängers bestimmt eine der Haupteigenschaften eines Mikrofons – die Richtcharakteristik. Die Richtcharakteristik ist die Abhängigkeit der Empfindlichkeit eines Mikrofons bei einer bestimmten Frequenz vom Einfallswinkel der Schallwelle. Nach Art des Empfängers werden Mikrofone in die folgenden Gruppen eingeteilt. Druckempfänger (ungerichtet, „nullter Ordnung“, „kreisförmig“). Bei ihnen wirkt der Schall nur von einer Seite auf das bewegliche Element (Membran, Zwerchfell). Dadurch ändert sich bei niedrigen und mittleren Frequenzen, wo die Mikrofonabmessungen im Vergleich zur Schallwellenlänge klein sind, die Empfindlichkeit des Mikrofons bei unterschiedlichen Schalleinfallswinkeln praktisch nicht. Gradienten- oder Differenzdruckempfänger (gerichtet). Es gibt zwei Arten: Unterschiede in der Form des HH von unidirektionalen Empfängern werden sowohl durch den Grad der Asymmetrie der Eingänge als auch durch den Wert der akustisch-mechanischen Parameter der internen Struktur der akustisch-mechanischen Verbindung bestimmt. Die Richtcharakteristiken (Diagramme) dieser Empfängertypen sind in Abb. grafisch dargestellt. 1.
Eigenschaften der Mikrofonempfindlichkeit: 1 – Kugel (nicht gerichtet), 2 – bidirektional, 3–5 – Niere Auf Abb. In Abb. 2 zeigt schematisch den prinzipiellen Aufbau von omnidirektionalen (a), bidirektionalen (b) und unidirektionalen (c) Mikrofonen.
Eine besondere Gruppe wird manchmal durch kombinierte Mikrofone oder Mikrofone mit variabler XH unterschieden. Bei diesen Mikrofonen ist es möglich, nahezu jedes HH aus der Familie (siehe Abb. 1) durch eine Kombination elektrischer Signale von zwei Empfängern – omnidirektional (Kurve 1) und bilateral gerichtet (Kurve 2) – oder von zwei eingesetzten Nierenmikrofonen zu erhalten um 180° (elektrisch kombiniert) sowie eine Änderung der Größe der Polarisationsspannung an den Hälften einer festen Elektrode oder Membranen bei Doppelmembran-Kondensatormikrofonen. Eine besondere Gruppe stellen stark gerichtete Mikrofone dar, die dort eingesetzt werden, wo eine Annäherung an die Quelle des Nutzsignals nicht möglich ist. Akute HN wird bei ihnen auf verschiedene Weise realisiert. „Bigradient“ oder „Bicardioid“ (Gradienten zweiter Ordnung) sind Mikrofone, die aus zwei identischen, räumlich beabstandeten und koaxial angeordneten Kapseln mit einer „Acht“ oder „Niere“ HN bestehen, die in Gegenphase geschaltet sind. Der Frequenzbereich solcher Empfänger ist äußerst begrenzt. Unter den stark gerichteten Mikrofonen sind die „Wanderwellen“-Mikrofone (Interferenzmikrofone) am häufigsten anzutreffen, die aus einem Rohr mit Löchern oder Schlitzen bestehen, an dessen hinterem Ende sich eine omnidirektionale oder unidirektionale Mikrofonkapsel befindet (Abb. 3).
Die Löcher (Schlitze) im Rohr werden mit einem Tuch oder einem porösen Material verschlossen, dessen akustische Impedanz bei Annäherung an den Primer zunimmt. Eine Verschlimmerung der chronischen Insuffizienz wird durch die Interferenz partieller Schallwellen erreicht, die durch die Löcher des Rohrs gelangen. Wenn sich die Schallfront parallel zur Rohrachse bewegt, treffen alle Teilwellen gleichzeitig und gleichphasig auf das bewegliche Element ein. Wenn sich der Schall schräg zur Achse ausbreitet, erreichen diese Wellen die Kapsel mit einer unterschiedlichen Verzögerung, die durch den Abstand vom entsprechenden Loch zur Kapsel bestimmt wird, während eine teilweise oder vollständige Kompensation des auf das bewegliche Element wirkenden Drucks erfolgt. Eine merkliche Verschlimmerung der HN beginnt bei solchen Mikrofonen bei einer Frequenz, bei der die Länge der Röhre mehr als die Hälfte der Länge der Schallwelle beträgt; Mit zunehmender Häufigkeit von HN wird es noch schlimmer. Daher wird selbst bei einer erheblichen Länge solcher Mikrofone, die einen Meter oder sogar mehr erreichen kann, der Frequenzgang bei Frequenzen unter 150 ... 200 Hz nur durch die Kapsel bestimmt und liegt normalerweise nahe an einer Niere oder Superniere. Der dritte, tatsächlich anzutreffende Typ hochgerichteter Mikrofone ist das Reflexmikrofon. Bei diesen Mikrofonen wird eine Kapsel mit omnidirektionalem oder unidirektionalem CI im Fokus eines Parabolreflektors platziert (Abb. 4).
Gleichzeitig werden Schallwellen aufgrund der Eigenschaften der Parabel nach der Reflexion im Brennpunkt der Parabel, am Ort des beweglichen Elements der Kapsel, konzentriert und erreichen dieses gleichphasig. Schallwellen, die schräg zur Parabelachse eintreffen, werden am Reflektor gestreut, ohne das Mikrofon zu erreichen. Im Reflexsystem ist das CI noch stärker frequenzabhängig als im Interferenzsystem und verändert sich von nahezu omnidirektional bei niedrigen Frequenzen (mit einem Reflektordurchmesser, der kleiner als die Schallwellenlänge ist) zu einer schmalen Keule bei hohen Frequenzen. Der Frequenzgang solcher Mikrofone weist zu hohen Frequenzen hin einen Anstieg mit einer Steigung von etwa 6 dB pro Oktave auf, der üblicherweise entweder elektrisch oder durch ein spezielles Kapseldesign kompensiert wird. In welche Gruppen werden Mikrofone nach Wandlertyp eingeteilt? Je nach Art des elektromechanischen Wandlers werden Mikrofone in Kohlenstoff-, elektromagnetische, piezoelektrische, elektrodynamische (dynamische) und Kondensatormikrofone (elektrostatische) unterteilt. Professionelle Mikrofone (mit Ausnahme von Mikrofonen für Kommunikation und Ton in Fahrzeugen) verwenden in der Regel die letzten beiden Wandlertypen. Daher werden wir sie genauer betrachten. Dynamische Mikrofone wiederum werden in Spulen- und Bändchenmikrofone unterteilt. Ihr einfachstes Gerät ist schematisch in Abb. dargestellt. 5 (a bzw. b). Bei der ersten Variante wird im Ringspalt des Magnetkreises eine zylindrische rahmenlose Spule (in der Regel zwei- und seltener vierlagig) platziert, in der ein gleichmäßiges Magnetfeld in radialer Richtung erzeugt wird. Die Spule ist auf eine gewölbte Membran mit gewelltem Kragen aufgeklebt, die als Aufhängung dient. Wenn die Membran (aus Polymermaterial) unter der Einwirkung von Schalldruck schwingt, durchquert der Spulendraht das Magnetfeld des Spalts (der normalerweise 0,4 ... 0,6 mm breit ist) und in der Spule wird eine EMF induziert. Permanente Mikrofonmagnete bestehen aus speziellen Materialien mit hoher Restinduktion und Koerzitivkraft. Der Wert des aktiven Widerstands einer solchen Spule liegt bei verschiedenen Modellen normalerweise im Bereich von 20 ... 600 Ohm.
a) dynamisches Mikrofon b) Bändchenmikrofon 1 - gewölbte Membran mit gewelltem Kragen, 2 - zylindrische Spule, 3 - Magnet, 4 - Magnetkreis, 5 - Wellfolienband, 6 - Magnetspalt In der Regel werden Mikrofone bei diesem Wandlertyp omnidirektional oder mit Einwegrichtwirkung ausgeführt. Im letzteren Fall werden im Gehäuse des Magnetsystems Löcher geöffnet, die mit Seide oder einem anderen porösen Material verschlossen werden und am zweiten Eingang einen aktiven akustischen Widerstand bewirken. Um den Bereich in Richtung niedriger Frequenzen in solchen Mikrofonen zu erweitern, werden normalerweise zusätzliche geschlossene Volumina verwendet, die im Inneren durch Rohre und Löcher unterschiedlicher Abschnitte mit einem Magneten verbunden sind. Als Beispiel für ein solches inländisches Mikrofon können ein omnidirektionales Mikrofon MD-83 sowie MD-97- und MD-91-Mikrofone mit Einwegrichtwirkung für Sprachschallverstärkungssysteme dienen, die derzeit von Microfon-M LLC (St. Petersburg) hergestellt werden Mikrofone. . Um elektromagnetische Störungen (Wechselstrombrummen) bei Spulenmikrofonen zu kompensieren, ist in der Regel eine Antiphonspule in Reihe mit der Schwingspule geschaltet, die in der Regel auf ein Magnetsystem gewickelt ist. Die Einschaltung der Spulen erfolgt so, dass sich die an ihnen induzierten und in beiden Spulen angeregten Grundspannungen gegenseitig kompensieren. In einem Bandkonverter (Abb. 5, b) wird ein mehrere Mikrometer dickes gewelltes (um eine größere Flexibilität zu gewährleisten) Metallband (normalerweise Aluminium) als bewegliches Element verwendet, das in einem Magnetfeld zwischen den Polstücken eines Permanentmagneten platziert wird. Der Abstand dazwischen liegt normalerweise in der Größenordnung von 1,5 bis 2 mm. Das Band dient sowohl als Stromleiter als auch als bewegliches Wandlersystem. Bei diesem Wandlertyp wird normalerweise ein Mikrofon mit einer „Acht“ HN verwendet (aufgrund der vollständigen Symmetrie des Wandlers), ungerichtet (mit einem akustischen Labyrinth, das eine Seite des Bandes bedeckt), seltener – einseitig gerichtet. Das Bändchen hat im Gegensatz zur Spule einen extrem geringen elektrischen Widerstand in der Größenordnung von 0,1 ... 0,3 Ohm und die Signalspannung an seinem Ausgang beträgt nur 20 ... 30 µV bei einem Druck von 1 Pa, Mikrofonkabel. Daher wird die vom Bändchen entwickelte Spannung vorab mithilfe eines Aufwärtstransformators erhöht, der im Mikrofongehäuse in einer Permalloy-Abschirmung untergebracht ist. Toningenieure bemerken die Natürlichkeit, Weichheit und Transparenz der Übertragung der Klangfarbe vieler Musikinstrumente, insbesondere von Streichern und Becken, die für Bändchenmikrofone besonders sind. Dies ist auf die Leichtigkeit des beweglichen Elements – das Band – und damit auf kleine vorübergehende Verzerrungen zurückzuführen. Auch bei dynamischen Mikrofonen ist es theoretisch möglich, einen orthodynamischen Wandler zu verwenden, dieser hat jedoch bisher keine Anwendung in serienmäßig hergestellten Mikrofonmodellen gefunden. Daher macht es keinen Sinn, hier näher auf das Design einzugehen. Kondensatormikrofone (elektrostatische Mikrofone, CM) haben zwei Elektroden – eine bewegliche und eine feste – und bilden die Kondensatorplatten (Abb. 6). Die bewegliche Elektrode ist eine mehrere Mikrometer dicke Membran aus einer Metallfolie oder einem metallisierten Polymerfilm. Unter Einwirkung von Schalldruck schwingt es relativ zu einer feststehenden Elektrode, was zu einer Änderung der Kapazität der Kapsel (Kondensator) gegenüber dem Ruhezustand führt. Bei CM muss der Wert der Kapazitätsänderung und damit das elektrische Ausgangssignal dem Schalldruck entsprechen. Der Grad der Übereinstimmung der Ausgangsspannung mit dem Schalldruck in Amplitude und Frequenz bestimmt den Frequenzgang und den Dynamikbereich eines bestimmten Mikrofons. Ein integraler Bestandteil jedes CM ist ein Knoten, der die elektrische Impedanz des Wandlers an das nachfolgende Verstärkergerät anpasst. Diese elektrische Verbindung KM kann vom Hochfrequenz- und Niederfrequenztyp sein. Bei einer Hochfrequenzumwandlung ist die KM-Kapsel mit der Hochfrequenzgeneratorschaltung (in der Größenordnung von mehreren MHz) verbunden. Dabei erhält man eine Frequenzmodulation des HF-Signals und erst nach der Demodulation entsteht ein Audiofrequenzsignal. Dieser Einschluss der Kapsel erfordert keine Polarisationsspannung, er zeichnet sich durch ein geringes Eigenrauschen des Mikrofons aus. Allerdings hat die Hochfrequenzschaltung im Mikrofon vor allem aufgrund der Komplexität der Frequenzstabilisierung keine breite Anwendung gefunden und ist in Industriemodellen von Mikrofonen im Audiobereich selten zu finden. Bei der weiteren Darstellung der Funktionsprinzipien und Varianten von CM meinen wir CM mit Niederfrequenzverbindung, zu denen die meisten modernen CM-Modelle gehören. Bei ihnen erfolgt die Umwandlung des Schalldrucks in ein elektrisches Signal mit äußerer oder innerer (Elektret-)Polarisation. CM bildet in einem System mit äußerer Polarisation (Abb. 6) einen Flachkondensator aus Elektroden mit einer Kapazität von 10 ... 100 pF mit einem Luftspalt von 20 ... 40 µm, der durch einen Widerstand von etwa 0,5 ... 2 GΩ werden von einer externen Spannungsquelle UP aufgeladen. Wenn die Membran unter Einwirkung von Schalldruck oder Druckdifferenz vibriert, bleibt die Größe der Ladung der Platten aufgrund der großen Zeitkonstante der RC-Kette unverändert. Die Größe der variablen Komponente der Spannung, die aus den Schwingungen der Membran und der entsprechenden Kapazitätsänderung resultiert, ist proportional zur Verschiebung der Membran.
a) omnidirektionales Mikrofon: b) Mikrofon mit Zwei-Wege-Richtwirkung 1 - metallisierte Folie, 2 - kalibrierte Isolierdichtung, 3 - feste Elektrode Vor etwa zwanzig Jahren begann im Ausland und in unserem Land die industrielle Produktion von Elektret-Kondensatormikrofonen, die keine externe Quelle polarisierender Spannung benötigen; Sie verwenden als Membran eine polymere Elektretfolie, die von außen metallisiert ist. Dieser Film wird nach einem der bekannten Verfahren polarisiert und hat die Eigenschaft, über lange Zeit eine konstante Oberflächenladung aufrechtzuerhalten. Somit wird anstelle einer externen Quelle eine interne Quelle verwendet. Ansonsten unterscheidet sich die Funktionsweise eines solchen Konverters grundsätzlich nicht von einem herkömmlichen CM. In den frühen 80er Jahren entwickelte NIIRPA eine Reihe unidirektionaler und ungerichteter Kondensatormikrofone, die meisten davon wurden jedoch aus verschiedenen Gründen derzeit nicht mehr hergestellt. Bei der Entwicklung neuer Mikrofonmodelle wird neuerdings Elektretmaterial auf die eine oder andere Weise auf eine feste Elektrode aufgebracht, was es ermöglicht, dünnere Metall- und Polymerfolien als Membran zu verwenden, die im Vergleich zu einer Elektretfolie deutlich höhere mechanische Parameter aufweisen. Dies ermöglicht bei gleicher Empfindlichkeit der Kapsel einen breiteren nominalen Frequenzbereich des Richtungsempfangs, der sowohl nach unten (aufgrund einer Verringerung der Dicke und damit der Biegesteifigkeit der Membran) als auch nach oben (aufgrund einer Verringerung der Dicke und damit der Biegesteifigkeit der Membran) erweitert wird zu einer Verringerung der Masse der Membran) Schallfrequenzen. Ein Beispiel für solche professionellen Mikrofone ist das von St. Petersburger Unternehmen hergestellte Einzelmembran-Elektretmikrofon MKE-13M („Mikrofon-M“) mit Nierencharakteristik und das omnidirektionale Lavaliermikrofon MKE-400 („Nevaton“), die in ihren Eigenschaften nicht nachstehen zu den besten Modellen ausländischer Unternehmen (einschließlich KM mit externer Spannungsquelle) und erfreuen sich in westeuropäischen Studios größerer Beliebtheit als in Russland.
a) Einmembranmikrofon: b) Doppelmembranmikrofon 1 - Membran 2 - feste Elektrode 3 - Luftspalt 4-5 - Öffnungen der akustischen Kanäle 6 - Isolierring 7 - kalibrierte Dichtungen Ein vereinfachtes Design von KM-Kapseln ist in Abb. dargestellt. 7. Aus den Abbildungen ist ersichtlich, dass ein Einmembran-Kondensatormikrofon (Kleinmembran) bei entsprechender Wahl der Designparameter unidirektional (Abb. 7, a) und ungerichtet (in diesem Fall Schlitz 7) sein kann muss geschlossen sein) sowie beidseitig (Abb. 7b). Bei einem Doppelmembranmikrofon (DKM oder große Doppelmembran) können beide Membranen elektrisch aktiv sein (Abb. 7b). Ohne auf die in der Fachliteratur nachzulesende Physik der im DKM ablaufenden Prozesse näher einzugehen, lässt sich sagen, dass jede Hälfte der DKM-Kapsel akustisch und mechanisch ein eigenes Mikrofon mit nierenförmiger Richtcharakteristik darstellt , deren zweiter akustischer Eingang nicht wie bei einem Einmembranmikrofon durch einen Schlitz, sondern durch die zweite (gegenüberliegende) Membran erfolgt und die Empfindlichkeitsmaxima dieser Mikrofone um 180° gedreht sind. Ein solches Mikrofon wird auch akustisch kombiniert genannt. Neben der Akustik realisiert DKM auch die elektrische Kombination. Durch Anlegen einer polarisierenden Spannung an eine der Membranen (aktiv) und Kurzschließen der zweiten (passiven) an eine feste Elektrode ist es also möglich, bei richtiger Wahl der Designparameter ein Mikrofon mit einseitiger Charakteristik zu erhalten Kurve ähnlich einer Niere. Wenn an die zweite Membran eine Polarisationsspannung gleicher Größe und Vorzeichen angelegt wird, erhalten wir ein omnidirektionales Mikrofon. Wenn an die zweite Membran eine Polarisationsspannung gleicher Größe und entgegengesetzten Vorzeichens angelegt wird, erhalten wir eine Zwei-Wege-Richtwirkung („Acht“). In Zwischenfällen kann bei Bedarf jede CN erhalten werden (siehe Abb. 1). Als Beispiele für solche Mikrofone mit umschaltbarem XH kann man das C414B-ULS (AKG), U87i und U89i (Neumann) sowie das heimische MK51 (Nevaton) nennen. Was sind die Hauptmerkmale und Parameter von Mikrofonen, die als Auswahlkriterien dienen, und warum? Bei der Auswahl von Mikrofonen für bestimmte Arbeitsbedingungen müssen alle technischen und betrieblichen Anforderungen berücksichtigt werden, basierend auf den spezifischen Merkmalen ihrer Verwendung. In diesem Zusammenhang ist es notwendig, klar zu verstehen, was die technischen Eigenschaften von Mikrofonen bestimmen. Die wichtigsten technischen Merkmale, die bei der Auswahl von Mikrofonen berücksichtigt werden müssen, sind folgende: 1. Der Nennfrequenzbereich, der zusammen mit dem ungleichmäßigen Frequenzgang der Empfindlichkeit, gemessen in dB, als Kriterium für die korrekte Übertragung des Nutzsignalspektrums dient. 2. Freifeldempfindlichkeit, die üblicherweise auf eine Frequenz von 1000 Hz normiert und in mV/Pa gemessen wird, sowie der mit diesem Wert verbundene Parameter – der äquivalente Schalldruckpegel (für CM), aufgrund des Eigenrauschens des Mikrofons und normalisiert in dB relativ zum Nullpegel: ro = 2x10-5 Pa. Da jedes Signalumwandlungs- und -verstärkungssystem immer sein eigenes Rauschen enthält und das Mikrofon das erste Glied eines solchen Systems ist, bestimmt der Wert des von ihm erzeugten Nutzsignals das Signal-Rausch-Verhältnis des gesamten Systems. Daher ist die Verringerung der Empfindlichkeit des Mikrofons ein unerwünschter Faktor. Es ist auch zu bedenken, dass der Wunsch, die Breite des vom Mikrofon wiedergegebenen Frequenzbereichs zu vergrößern, zu einer Verringerung des Absolutwerts seiner Empfindlichkeit führt. Andererseits ist es umso schwieriger, einen stabilen Frequenzgang zu erreichen, je breiter der Frequenzbereich des Mikrofons ist. 3. Die Richtcharakteristik bestimmt die räumliche Selektivität, also die Breite des Raumwinkels, in dem das akustische Nutzsignal keine nennenswerte Amplitudenungleichmäßigkeit aufweist. XN in einem festen Abstand von der Nutzsignalquelle bestimmt das Verhältnis von Nutzsignal zu akustischem Rauschen in einem relativ geringen Abstand von der Nutzsignalquelle, d. h. innerhalb des Auslegerradius. Eng verwandt mit XH ist das Konzept des Richtwirkungskoeffizienten, der die Richtungseigenschaften eines Mikrofons im Fernfeld (relativ zur Quelle) bestimmt. Seine Empfindlichkeit gegenüber einer Nutzschallquelle entlang der Mikrofonachse ist um ein Vielfaches höher als gegenüber um das Mikrofon herum verteilten Geräuschquellen (zu einem diffusen Feld), also bei gleichem Signal-Rausch-Verhältnis am Mikrofoneingang , kann ein Richtmikrofon um ein Vielfaches weiter von einer nützlichen Quelle entfernt sein als ein omnidirektionales. In einiger Näherung können wir davon ausgehen, dass ein omnidirektionales Mikrofon mit kleinen (im Vergleich zur Schallwellenlänge) Querabmessungen das Nutzsignal in einem Raumwinkel von 150...180° recht genau wahrnimmt. Bei größeren Abmessungen eines omnidirektionalen Mikrofons hängt dessen Kennlinie stark von der Frequenz ab und verengt sich bei hohen Frequenzen deutlich, so dass der Abstrahlwinkel in diesem Fall nicht größer als 90° sein kann. Bei einem Nierenmikrofon mit konstanter Frequenz HH beträgt der Abstrahlwinkel 120°, bei einem Supernierenmikrofon 90°, bei einem Hypernierenmikrofon 60°, bei einem Zweiwege-Richtmikrofon (mit „Achter“ HH) der Abstrahlwinkel Der Winkel beträgt auf jeder Seite 60°. Es ist auch nützlich (z. B. zur Berechnung von Schallverstärkungssystemen), zu wissen, dass der Richtkoeffizient (eines Mikrofons mit „Kreis“ und „acht“ HN 1 beträgt, mit „Hyperniere“ HN – 4, „Superniere“ – 3,7, „Niere“ – 3, und bei stark gerichteten Mikrofonen kann er im Durchschnitt über den gesamten Bereich 5–7 erreichen. 4. Der Grenzschalldruckpegel, ausgedrückt in dB relativ zu ro = 2x10-5 Pa, ist der Wert, bei dem der harmonische Verzerrungskoeffizient 0,5 % oder einen anderen in der technischen Dokumentation festgelegten Wert nicht überschreitet. Dieser Parameter zeigt die Grenzen der Linearität der Amplitudencharakteristik des Mikrofons und bestimmt zusammen mit dem Eigenrauschpegel den Dynamikbereich des Mikrofons und damit den gesamten Pfad. 5. Das Modul des gesamten elektrischen Widerstands (Impedanz) in Ohm, normalerweise normalisiert auf eine Frequenz von 1000 Hz, bestimmt die Lastmenge (Eingangswiderstand des Verstärkers oder der Fernbedienung), mit der das Mikrofon arbeitet. Um den Verlust eines Nutzsignals zu vermeiden, sollte der Lastwert in der Regel über den gesamten Frequenzbereich die Mikrofonimpedanz um das 5- bis 10-fache überschreiten. 6. Gesamtabmessungen, Gewicht, Steckertyp und andere Designmerkmale ermöglichen eine Beurteilung der Einsatzmöglichkeit des Mikrofons unter bestimmten Bedingungen. Die gesamten Anforderungen an ein bestimmtes Mikrofon werden durch seinen Verwendungszweck bestimmt. In welche Gruppen werden Mikrofone nach Zweck eingeteilt? Nach Vereinbarung werden Mikrofone in drei große Gruppen eingeteilt:
Professionelle Mikrofone unterscheiden sich auch deutlich im Einsatzzweck:
Darüber hinaus unterscheiden sich Mikrofone je nach Befestigungsbedingungen und Lage relativ zur Signalquelle stark in ihrer Bauform:
Es ist äußerst schwierig, konkrete Empfehlungen zur Auswahl von Mikrofonen zu geben, ohne bestimmte Bedingungen zu berücksichtigen, da ein Mikrofon einer bestimmten Designlösung und eines bestimmten Verwendungszwecks (z. B. ein Breitband-Kondensatormikrofon für Tonaufnahmen in Studios) möglicherweise schlecht kompatibel ist oder Für andere Bedingungen und Zwecke (z. B. in Konferenzsystemen oder als Handbuch für Solisten) sogar völlig inakzeptabel. Es können nur allgemeine Regeln angegeben werden, die bei der Auswahl eines Mikrofons für den einen oder anderen Zweck beachtet werden sollten. Rundfunkstudios sowie Tonaufnahmestudios (Fernsehen, Film, Aufnahme) für Musik und künstlerische Sprache sollten mit Breitbandmikrofonen mit höchsten elektroakustischen Parametern ausgestattet sein. Daher werden unter Studiobedingungen in der Regel Kondensatormikrofone verwendet, die über einen großen Frequenz- und Dynamikbereich verfügen, oft mit umschaltbarem XH (Doppelmembran, deren Vorrichtung oben besprochen wurde). Zusätzlich zu den aufgeführten Vorteilen haben Studio-CMs eine 5- bis 10-mal höhere Empfindlichkeit als dynamische und praktisch keine hörbare vorübergehende Verzerrung, da die Resonanz des CM-Bewegungssystems nahe der Obergrenze des Nennfrequenzbereichs liegt und eine hat sehr geringer Qualitätsfaktor. Daher werden in Aufnahmestudios und in Musikbeschallungssystemen zunehmend kleine Nieren-KMs wie KM84, KM184 (Neumann), C460B (AKG) aus dem Inland - MKE-13M ("Microphone-M") als universell eingesetzt Instrumentalmikrofone. Zu den Nachteilen von CMs gehört die Notwendigkeit einer Konstantspannungsquelle, bei der es sich in der Regel um eine Netzstromversorgung handelt, sowie die Tatsache, dass CMs Feuchtigkeit und starke Temperaturschwankungen nicht gut vertragen. Letzteres liegt daran, dass die Eingangsimpedanz des eingebauten KM-Verstärkers einen Wert von 0,5 ... 2 GΩ hat, daher nimmt dieser Widerstand bei hoher Luftfeuchtigkeit und Tau mit einer Änderung der Lufttemperatur ab, was führt zu einer „Blockierung“ tiefer Frequenzen und einer Zunahme des Lärms. Daher wird CM selten im Freien und in tragbaren Installationen verwendet. Unter Studiobedingungen bereitet der Einsatz von CM keine Schwierigkeiten. Mikrofone mit unidirektionaler Richtcharakteristik werden bei einem weiten Standortwinkel der Interpreten und bei Aufnahmen mit mehreren Mikrofonen zur klaren Trennung einzelner Gruppen von Musikinstrumenten sowie in Fällen eingesetzt, in denen es erforderlich ist, den Einfluss von Fremdgeräuschen zu reduzieren oder zu reduzieren Nachhallanteil im aufgenommenen Signal. Ein Mikrofon mit Zwei-Wege-Richtwirkung wird bei der Aufnahme eines Duetts, eines Dialogs, eines Sängers und eines Begleiters, bei der Aufnahme kleiner Musikkompositionen (Streichquartett) und auch dann verwendet, wenn eine Verstimmung gegen gerichtete Geräuschquellen oder starke Reflexionen von der Decke erforderlich ist und Boden. In diesem Fall ist das Mikrofon so ausgerichtet, dass es eine Zone minimaler Empfindlichkeit gegenüber Geräuschquellen oder reflektierenden Oberflächen aufweist. Das Achtermikrofon kommt auch dann zum Einsatz, wenn die tiefen Frequenzen der Stimme eines Solisten oder eines einzelnen Musikinstruments gezielt hervorgehoben werden sollen, wobei das Mikrofon in diesem Fall in unmittelbarer Nähe des Interpreten platziert wird. Hier wird der sogenannte „Nahzoneneffekt“ genutzt, der mit der Manifestation der Sphärizität einer Schallwelle in geringer Entfernung von der Schallquelle verbunden ist, wenn der erste und zweite akustische Eingang des Mikrofons durch Schalldrücke beeinflusst werden unterscheiden sich nicht nur in der Phase, sondern auch in der Amplitude. Dieser Effekt macht sich am deutlichsten bei „acht“ Mikrofonen bemerkbar und fehlt bei omnidirektionalen völlig. Omnidirektionale Mikrofone werden zur Übertragung der allgemeinen akustischen Umgebung des Raumes bei Aufnahmen mit mehreren Mikrofonen sowie bei der Aufnahme von Sprache, Gesang, Musik in stark gedämpften Räumen, bei der Aufzeichnung verschiedener Besprechungen und Gesprächen am runden Tisch eingesetzt. In letzter Zeit werden für solche Aufnahmen zunehmend „Grenzschicht“-Mikrofone eingesetzt, bei denen die sehr kleine Membran parallel zur Tischebene in sehr geringem Abstand von deren Oberfläche angeordnet ist und das Mikrofon selbst als solche ausgebildet ist kleiner flacher Gegenstand, der, wenn er auf einen Tisch oder auf den Boden gestellt wird, praktisch eine Fortsetzung seiner Oberfläche darstellt. Aus diesem Grund fallen Reflexionen von der Tischoberfläche nicht auf die Membran eines solchen Mikrofons, und die Kennlinie eines solchen Mikrofons wird durch die Richtung und Abmessungen der Oberfläche, auf der das Mikrofon liegt, bestimmt und ähnelt einer Halbkugel im Klangbereich. Als Beispiel für solche „Grenzschicht“-Mikrofone kann man C562BL (AKG) und als heimische Modelle MK403 („Nevaton“) nennen. Omnidirektionale CMs werden auch als in Möbel eingebaute Lavaliers oder Tonbandgeräte für akustische Messungen verwendet. Mikrofone werden in Studios, mit Ausnahme der oben genannten Sonderfälle, meist auf Boden- oder Galgenstativen montiert. Da das Mikrofon während der Aufnahme nicht bewegt oder berührt wird und die Ständer eine gute Stoßdämpfung vom Boden aus bewirken, werden an Studiomikrofone in der Regel keine besonderen Anforderungen an die Vibrationsanfälligkeit gestellt. Viele der Prinzipien der Tonaufnahme, die im Fernsehen eine genaue Mikrofonplatzierung unter Berücksichtigung der Umgebung des Darstellers erfordern, werden hauptsächlich durch visuelle Anforderungen bestimmt. Daher sollte das in den Rahmen eintretende Mikrofon klein sein und eine Oberfläche haben, die Blendungen ausschließt, um die Farben des Fernsehers garantiert genau wiederzugeben. Außerhalb des Rahmens werden Mikrofone auf mobilen Stativen eingesetzt. Da die Bewegung des Mikrofons während der Übertragung häufig auftritt, werden besondere Maßnahmen getroffen, um es vor Luftströmungen und Vibrationen zu schützen (externe Stoßdämpfer, Windschutz). Relativ große Entfernungen zu Schallquellen und ein hoher Geräuschpegel erfordern den Einsatz von gerichteten und oft stark gerichteten Mikrofonen. Für Videokameras werden in der Regel leichte, relativ kleine Mikrofone mit einer im Vergleich zu einer Nierencharakteristik leicht geschärften Charakteristik verwendet, die baulich mit der Kamera kompatibel sind, häufig unter Verwendung besonderer Maßnahmen im Mikrofondesign, um auftretende Vibrationsstörungen zu reduzieren die Kamera wird während der Videoaufnahme bewegt. Als Beispiel die Mikrofone MKE-24 und MKE-25 („Microphone-M“). Eine weitere Gruppe professioneller Mikrofone ist für Tonverstärkungssysteme für Musik und künstlerische Sprache in Konzertsälen und Theatern sowie für die Übertragung aus diesen Einrichtungen vorgesehen. Das Hauptmerkmal des Betriebs von Mikrofonen in Schallverstärkungssystemen (C3U) ist die Möglichkeit ihrer Selbsterregung durch das Auftreten parasitärer akustischer Rückkopplungen bei bestimmten Frequenzen aufgrund des Schallsignals vom Lautsprecher (direkt) oder reflektiert von den Wänden der Decke, anderen Oberflächen am Mikrofon. Dieses Phänomen begrenzt normalerweise den Schalldruck bei der Beschallung von Sälen. Die Verbesserung der Stabilität von C3U wird sowohl durch eine spezielle elektronische Signalverarbeitung als auch durch einige einfache Überlegungen erreicht, die im Folgenden erläutert werden. 1. Die maximale Annäherung des Mikrofons an die Quelle des Primärsignals (Sänger, Sprecher, Musikinstrument), d. h. die Verwendung von Lavalier- (für Sprache) und Handmikrofonen. Beachten Sie, dass Lavaliermikrofone in der Regel omnidirektional sind, sodass eine Annäherung an den Lautsprecher keinen Einfluss auf den Frequenzgang hat. Bei Handmikrofonen, die in der Regel unidirektional sind, werden besondere Maßnahmen ergriffen, um niedrige Frequenzen abzusenken, um deren Anstieg bei der Arbeit mit einer nahen Signalquelle zu kompensieren. 2. Der maximal mögliche Abstand des Lautsprechers und des Mikrofons zu Lautsprechern und reflektierenden Oberflächen (Mikrofon auf Ständern auf Mundhöhe des Künstlers oder Musikinstruments). 3. Die richtige Wahl des XH des Mikrofons und der Ausrichtung seiner Arbeitsachse sowohl relativ zur Störquelle (Reflexionen) als auch relativ zur Arbeitsachse der nächstgelegenen Lautsprecher und Lautsprecher. Wir stellen hier fest, dass den Ergebnissen unserer Studien zufolge ein Mikrofon mit einer Supernieren-Spannungscharakteristik am vielseitigsten hinsichtlich der C3U-Stabilität ist, was insbesondere im Bereich von 200 bis 3000 Hz von Bedeutung ist. Bei C3U- und Fernsehübertragungen sollten Mikrofone möglichst klein sein, damit sie das Publikum beim Beobachten des Bühnen- oder Bühnengeschehens nicht stören. Aus den gleichen Gründen sollten Mikrofone mit glänzenden und hellen Farben nicht verwendet werden. Im Theaterumfeld werden Mikrofone häufig entlang der Rampe platziert, wo sie den starken elektromagnetischen Feldern ausgesetzt sind, die von Beleuchtungsanlagen erzeugt werden. Hier sollten Sie Mikrofone mit zuverlässiger Abschirmung und symmetrischem Ausgang verwenden, bei dynamischen Mikrofonen ist eine Antiphonspule erforderlich. In einem Konzertsaal, einer Bühne, einem Podium besteht die Gefahr großer Störungen durch Stöße und Vibrationen, daher verfügen die meisten Ständer über einen Schwingungsdämpfer, meist am Sockel, und die in den Ständern eingelassenen Ständer verfügen oft über einen Stoßdämpfer . Sie eliminieren jedoch die Übertragung von Vibrationen durch Tisch-, Boden- oder Podiumserschütterungen nicht vollständig. Darüber hinaus besteht immer die Möglichkeit, dass der Redner das Stativ berührt, ganz zu schweigen von den Mikrofonen für Solisten, die überwiegend mit der Hand bedient werden. Diese Mikrofone bieten besondere Maßnahmen zum Schutz vor Vibrationen: Die Kapsel ist stoßgedämpft oder gegenüber dem Mikrofonkörper ungebunden, es werden elektrische Filter verwendet, die tiefe Frequenzen abschneiden. Dutzende Modelle solcher Mikrofone werden von vielen europäischen Unternehmen (AKG, Sennheiser, Beyerdynamic), amerikanischen (Electro-Voice, Shure) und dem inländischen Unternehmen „Byton-2“ hergestellt. Zu beachten ist, dass dynamische Mikrofone grundsätzlich empfindlicher auf Vibrationen reagieren als Kondensatormikrofone und Richtmikrofone empfindlicher sind als Druckempfänger. In Sprachverstärkungssystemen (Konferenzsäle, Besprechungsräume, Theater usw.) ist das Hauptkriterium die Sprachverständlichkeit und nicht die korrekte Übertragung der Klangfarbe. Daher ist es besser, den Frequenzbereich von Mikrofonen auf den Bereich von 100 zu beschränken. .. 10 Hz mit einer „Blockierung“ tiefer Frequenzen, beginnend bei 000...300 Hz bis 400...10 dB bei 12 Hz. Als Beispiel für solche Mikrofone können die Modelle D100, D541®, D558, С590 (AKG) aus dem Inland genannt werden - MD-580, MD-91, MD-96 („Mikrofon-M“). Eine weitere Einengung des Mikrofonfrequenzbereichs auf 97...500 Hz ist nahezu ohne Verlust der Verständlichkeit möglich, führt jedoch zu einer spürbaren Verzerrung der Klangfarbe der Stimme des Sprechers, was bei hochwertiger C5000-Sprache ebenfalls unerwünscht ist. Daher werden Mikrofone mit einem Frequenzbereich von 3 ... 500 Hz und noch schmaler nur in Kommunikationsgeräten verwendet, bei denen die Übertragung der Stimmfarbe nicht unbedingt erforderlich ist, sondern die Bedeutung von Aktionen, Befehlen, usw. Die Einengung des Frequenzbereichs bei Mikrofonen für C3U-Sprache auf 100 ... 10 Hz stellt einen gewissen Kompromiss zwischen Verständlichkeit und Übertragung der Sprachklangfarbe dar und ist auch wegen des Spektrums von Aerodynamik (Wind, aus der Atmung des Sprechers), Vibration (Reibung) sinnvoll und Körperschocks) sowie hallende Störungen in schlecht gedämpften Räumen, bei denen es sich in den meisten Fällen um Besprechungs- und Konferenzräume handelt, haben einen ausgeprägten niederfrequenten Charakter. Unter dem Gesichtspunkt des „Nutzsignal/Rausch“-Verhältnisses ist es daher nicht ratsam, Mikrofone mit einem breiten Bereich tiefer Frequenzen zu verwenden. Darüber hinaus verwendet das C000U unidirektionale Mikrofone, die, wenn sie in der Nähe des Lautsprechers platziert werden, einen Anstieg der tiefen Frequenzen verursachen, was ihren Abfall im Frequenzgang des Mikrofons ausgleicht, aufgenommen im freien Feld in einem Standardabstand von 3 m. In Abwesenheit Durch einen solchen Abfall werden tiefe Frequenzen betont, was zu einem „murmelnden“, „tonnenförmigen“ Klang des Mikrofons führt, die Sprachverständlichkeit wird reduziert. Um die Sprachverständlichkeit und Stimmtransparenz zu verbessern, weisen Mikrofone für C1U normalerweise einen sanften Anstieg des Frequenzgangs bei Frequenzen von 3 ... 3 kHz auf bis zu 7 ... 3 dB auf. Zu einer separaten Gruppe von Mikrofonen gehören Ansteckmikrofone oder auch Lavaliermikrofone genannt, die sowohl im Fernsehen als auch in C3U verwendet werden. Lavaliermikrofon – normalerweise ein Druckempfänger, leicht und klein, mit einer speziellen Befestigung an der Kleidung; Dies sind beispielsweise die Mikrofone SK97-O (AKG), MKE10 (Sennheiser), KMKE400 (Nevaton). Der Einsatz solcher Mikrofone hat sowohl Vor- als auch Nachteile. Die offensichtlichen Vorteile sind die Freiheit der Hände des Sprechers und die Nähe des Mikrofons zur Quelle des Nutzsignals. Lassen Sie uns einige Nachteile auflisten. Dabei handelt es sich um den Kontakt des Mikrofons mit der Brust, der die Klangfarbe bei niedrigen Frequenzen beeinflusst; es hängt von der Art der Kleidung und den Eigenschaften des Sprechers ab. Außerdem gibt es oft keine Möglichkeit, das Netzteil am Lautsprecher zu montieren. Oft wird das Mikrofon durch das Kinn abgeschirmt und der Klang verliert an Präsenz, manchmal werden Nasentöne betont, was zu nasalem Klang und schlechter Verständlichkeit führt. Wenn das Mikrofonkabel die Kleidung berührt, entstehen Raschelgeräusche. Darüber hinaus gibt es psychologische Schwierigkeiten bei der Verwendung solcher Mikrofone. Mikrofone für den Außeneinsatz sollten für den Einsatz bei jedem Wetter geeignet sein: bei Regen, Schnee, Wind etc. Daher werden für diese Zwecke meist dynamische Mikrofone verwendet, die im Vergleich zu Kondensator- und Elektret-Mikrofonen eine deutlich höhere Temperatur- und Temperaturbeständigkeit aufweisen Feuchtigkeit, die keine konstante Leistung erfordert, zuverlässiger. Um Windgeräusche zu reduzieren, haben solche Mikrofone meist eine stromlinienförmige Form, einen externen Windschutz, da der eingebaute Windschutz, der normalerweise bei Handmikrofonen und für C3U-Sprache verwendet wird, für den Betrieb im Freien bei windigen Bedingungen nicht ausreicht. Bei der Berichterstattung von der Straße ist es sinnvoller, Kugelmikrofone als Handmikrofone zu verwenden, da diese grundsätzlich weniger anfällig gegenüber Wind, Vibrationen und unbeabsichtigten Erschütterungen sind. Gleichzeitig sollten bei der Konstruktion solcher Mikrofone natürlich besondere Maßnahmen zur Reduzierung des Einflusses von Vibrationen und Wind nicht ausgeschlossen werden. Als Beispiel für Meldemikrofone - F-115 (Sony) und von inländischen Mikrofonen - MD-83 ("Mikrofon-M"). In C3U im Freien ist es aus den gleichen Gründen wie in Innenräumen erforderlich, Richtmikrofone zu verwenden, wobei dennoch versucht wird, die Möglichkeit von Niederschlägen auf dem Mikrofon zu vermeiden (Installation von Vordächern, Kabinen usw.). Autor: Sh. Wachitow
Kunstleder zur Touch-Emulation
15.04.2024 Petgugu Global Katzenstreu
15.04.2024 Die Attraktivität fürsorglicher Männer
14.04.2024
▪ Ein Elefant ist nicht dümmer als ein Affe ▪ Antiquarks und Protonenrotation ▪ Wo gibt es kostenlose Schokolade?
▪ Abschnitt der Website Indikatoren, Sensoren, Detektoren. Artikelauswahl ▪ Artikel Veteranen altern nicht in der Seele. Populärer Ausdruck ▪ Artikel Was ist das größte Raubtier? Ausführliche Antwort ▪ Artikel Probe-Indikator. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik ▪ Artikel Äthiopische Sprichwörter und Sprüche. Große Auswahl
Startseite | Bibliothek | Artikel | Sitemap | Site-Überprüfungen
www.diagramm.com.ua |
Siehe andere Artikel Abschnitt 
Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:
Alle Sprachen dieser Seite