Измерительные микрофоны: характеристики, назначение и выбор

Советы по эксплуатации

Конденсаторные и электретные микрофонные устройства не выносят пыли, задымленности и влаги. Любой из этих факторов может пагубно воздействовать на мембрану. Микрофоны с качественным звучанием дорогостоящие, правильный уход позволит сохранить их.

Переносить микрофонное оборудование следует с осторожностью. После использования необходимо его убрать, при этом крышку коробки нельзя закрывать с усилием, потому что можно вывести из строя капсюль

Хранить устройство следует в закрытой, выложенной поролоном коробке в темном месте.

Электретное микрофонное оборудование в большинстве случаев может питаться от батареи или фантомного источника питания. При наличии альтернативы фантомный источник более предпочтителен, потому что он предохранит от внезапной разрядки батареи в лучшей части записи. Кроме того, на предусилитель будет приходиться более высокий динамический спектр и немного шума.

Если пользователь предпочитает, чтобы устройство работало от батареек, то их следует вынимать, когда устройство не используется. При этой процедуре контакты немного зачищаются, потому что микрофон использует минимальный ток, что даже едва заметные следы коррозии могут снизить надежность деятельности предусилителя.

Во всех случаях следует пытаться найти нужные сочетания настройки, перед тем как поворачивать рычаги эквалайзера. Это занимает довольно много времени, но результат того стоит.

Далее смотрите обзор головного микрофона модели Sennheiser Ear Set 1.

Различные виды микрофонов

• Угольный микрофон (а) Первым устройством, использующимся только в качестве микрофона стал угольный микрофон Эдисона, об изобретении которого также независимо заявляли Генрих Махальский в 1878 году и Павел Голубицкий в 1883 году. Действие его основывается на изменении сопротивления между зёрнами угольного порошка при изменении давления на их совокупность.
   
• Конденсаторный микрофон (д) Конденсаторный микрофон был изобретён инженером Bell Labs Эдуардом Венте (Edward Christopher Wente) в 1916 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.
   
• Электретный микрофон, изобретённый японским учёным Ёгути в начале 1920-х годов, по принципу действия и конструкции близок к конденсаторному, однако в качестве неподвижной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения выступает пластина из электрета (материала, способного сохранять поверхностный заряд в течение длительного времени).
   
• Пьезоэлектрический микрофон (е) 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 (т.е. при сжатии продуцирующего электрический заряд).
   
• Ленточный электродинамический микрофон (г) Первым динамическим микрофоном стал изобретённый в 1924 году немецкими учёными Эрлахом (Gerwin Erlach) и Шоттки электродинамический микрофон ленточного типа. Они расположили в магнитном поле гофрированную ленточку из очень тонкой (около 2 мкм) алюминиевой фольги. Такие микрофоны до сих пор применяются в студийной звукозаписи благодаря чрезвычайно широким частотным характеристикам, однако их чувствительность невелика, выходное сопротивление очень мало (доли ома), что значительно осложняет проектирование усилителей. Кроме того, достаточная чувствительность достижима только при значительной площади ленточки (а значит, и размерах магнита), в результате такие микрофоны имеют бо́льшие размеры и массу по сравнению со всеми остальными типами.
   
• Катушечный электродинамический микрофон (в) В 1931 году американские инженеры Венте и Тёрэс (Albert L. Thuras) 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 килоом), 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 не только в студийных условиях.
   
• Электромагнитный микрофон (б) Тогда же разработанные электромагнитные микрофоны, в отличие от электродинамических, имеют закреплённый на мембране постоянный магнит и неподвижную катушку.

Микрофоны

Выбор правильного микрофона является одним из наиболее важнейших решений на пути к качественной записи. Если мы будем рассматривать запись, а именно так автор и советует поступать, как процесс увековечивания звукового материала, то становится очевидным, что выбор микрофона, наравне с качеством музыкального инструмента, способностями музыканта, а также акустическими характеристиками помещения, в котором производится запись, является критическим, для конечного результата, решением. Микрофон является тем самым связующим звеном между акустическим звуком, созданным тем или иным инструментом или голосом, и тем, как этот звук будет увековечен. Автор уверен, что детальное понимание принципа работы и характеристик микрофона, как, вобшем-то, всех процессов, так или иначе связанных с профессией звукоинженера, поможет сделать правильный выбор, а не руководствоваться привычкой работать по стандартной схеме. Ведь нет слов страшнее, чем привычка и стандартно. Во всяком случае, в этой профессии.

Но прежде, чем непосредственно перейти к обсуждению столь важной темы, стоит дать четкое определение нискольких важнейших понятий:

Микрофон – устройство, преобразующее изменения звукового давления в электрический ток. Микрофоны классифицируются по многим критериям, среди которых можно особенно выделить следующие.

Принцип работы и предназначение – существует множество различных принципов работы микрофоонов и из них вытекающие области применения. Все они имеют преимущества и недостатки, которые мы можем использовать в свою пользу, если будем с ними знакомы. Ниже мы рассмотрим самые расспространенные в аудиоиндустрии техники, опуская самые экзотические.

Чувствительность (mV/Pa) – характеризует способность (эффективность) микрофона преобразовывать изменения звукового давления в электрический ток. Другими словами, дает нам понать какое напряжение будет на выходе микрофона при определенном звуковом давлении. Таким образом, чем выше чувствительность, тем более сильный сигнал будет на выходе при том же звуковом давлении.

Направленность – способность микрофона реагировать на изменения звукового давления относительно месторасположения источника звука в пространстве. Эта способность определяется конструкцией капсулы, являющейся сердцем любого микрофона.

Но обо всем по порядку. Начнем с пожалуй с самого основного — принципа работы.

Принцип работы конденсаторного микрофона

Англичане дали конденсаторным микрофонам название capacitor microphones, что значит «емкостные микрофоны». Принцип их работы основан на простом физическом законе, который знаком людям со школьных времен.

Конденсатор представляет собой 2 металлических элемента, закрепленных на небольшом расстоянии друг от друга. Чем ближе находятся эти пластины, тем выше показатель емкости.

Капсюль конденсатора в микрофоне выполнен по идентичной схеме. В ее конструкции предусмотрена тонкая мембрана (диафрагма), которая размещается у самой пластины.

Деталь производится из токопроводящих материалов, включая:

• майлар;
• тонкую фольгу.

При столкновении с диафрагмой микрофона звуковая волна совершает колебания относительно металлических пластин, меняя расстояние между ними.

Устройство конденсаторного микрофона.

Поэтому принцип действия конденсаторных приборов построен на конвертации звуковой энергии в электрическую.

Однако потенциала одной системы конденсатора недостаточно для раскачки звукового сигнала до требуемого уровня громкости. Показатель напряжения капсюля достаточно высокий, а тока – низкий. Поэтому в конструкции микрофона используется специальный «конвертор импеданса», представляющий собой передаточную схему. Деталь усиливает интенсивность тока и делает выходной сигнал максимально мощным.

В зависимости от направленности микрофоны бывают:

1. Однонаправленными – нужны для записи акустического сигнала от источника, который находится непосредственно перед устройством. Представители разновидности разделяются на гиперкардиальные, кардиодальные, суперкардиодные. Они отличаются чувствительностью к волнам.
2. Двунаправленными – получили название «восьмерка» из-за характерной конструкции пространства, где происходит регистрация волн. Модели способны улавливать сигнал, который идет как спереди, так и сзади. При этом чувствительность к передним волнам выше.
3. Разнонаправленные – позволяют записывать звук с любой стороны. Популярны на студиях.

По каким признакам классифицируются устройства

Классификация микрофонов основана на технологии обработки звука:

1. Конденсаторные. Звук улавливается при помощи гибкой мембраны (плёнки), которая совместно с постоянным электродом в виде пластины образовывают обкладку конденсатора. Звуковые колебания способствуют изменению ёмкости конденсора, в итоге образовывая электрический сигнал. После чего он передаётся регистратору в виде импульса.
2. Динамические. Крепкая конструкция, в основе которой имеется мембрана с прикреплённой к ней катушкой. Они находятся в границе образующегося магнитного поля. Принцип работы заключается в том, что от звука на мембране возникают колебания. После чего на катушке появляется напряжение, которое впоследствии передаётся на регистратор в виде импульсов.

Конденсаторные микрофоны сохраняют высокую точность звука. Очень хорошо реагируют на изменение тембра голоса, тем самым сохраняя его индивидуальность. Часто используют в студиях звукозаписи. Но слишком громкие звуковые волны влияют на качество записи. Имеют небольшую массу.

Динамические устройства обладают меньшей чувствительностью и громкостью. Что позволяет использовать их при высоких звуковых волнах. Идеальны для использования на сценах, а также хорошо подойдут для дома. Такая аппаратура имеет прочную конструкцию и устойчива к неблагоприятным условиям.

Помимо технологии обработки звука, микрофоны различают по размеру мембраны:

1. мелкомембранные;
2. среднемембранные;
3. кропномембранные.

Также существуют акустические устройства с определённой направленностью, т. е. звук может восприниматься в ограниченном угловом диапазоне — для ввода или вывода. Различают однонаправленные и двунаправленные. Однонаправленные часто используют на концертах, чтобы оградить выступающего от посторонних звуков из зала. Двунаправленные применяют для общения с собеседником. Если ограничение в угловом диапазоне отсутствует, то такое устройство является ненаправленным.

Для передачи сигнала используют кабели, для соединения которых в основном используют следующие разъёмы:

1. TRS (mini-jack). Соединитель для передачи аудиосигнала диаметром 3,5 мм.
2. USB. Универсальный разъём для подключения к вычислительной технике.
3. XLR-3. Применяется в профессиональной аудиоаппаратуре. По сравнению с предыдущими вариантами передаёт самый качественный звуковой сигнал.

Оснащение

Трансмиттер (внешний) – устройство, которым оснащаются модели миниатюрной формы с беспроводным соединением (гарнитуры, микрофоны-петлички). Микрофон подключается к трансмиттеру, который подвешивается на поясе. Такая конструкция микрофона позволяет его подсоединить к другой технике, а не только к передатчику.

Ресивер – приемник, который встречается в микрофонах с беспроводным соединением. Ресивер подключается к различной аудиотехнике, например, усилителю для передачи на него сигнала с микрофона.

Крепление на монитор – применяется в компьютерных микрофонах. Удачное решение при дефиците свободного места на столе, где находится компьютер. Такое крепление можно использовать и для работы с ноутбуком.

Оголенный провод – открытый участок микрофона, который служит для подключения к оборудованию, у которого есть клеммы (в том числе системы громкой трансляции). Соответственно, у такого микрофона отсутствует штекер.

Дисплей – отображает информацию о работе микрофона

Чаще всего встречается в беспроводных моделях, при использовании которых важно знать об уровне заряда аккумулятора, выбранном канале и так далее

Держатель для стойки – позволяет легко устанавливать модель на стойку / штатив или же снимать его. Такой держатель используется в инструментальных и вокальных микрофонах. Пригодится в концертной деятельности.

Антишоковый подвес («паук») – гасит помехи в звучании от различных вибраций микрофона, вызванных шагами людей или работой техники.

Поп-фильтр – круглая пластина, которая устанавливается перед студийным микрофоном при записи вокала. Такой экран предотвращает помехи в звучании от потока воздуха (выдохов в микрофон). Поп-фильтр защищает микрофон от попадания брызг слюны, что продлевает его срок службы.

Съемный кабель – дает возможность поменять комплектный кабель на более длинный или короткий. Это решение заметно упрощает транспортировку и хранение микрофона.

Адаптер питания – подает фантомное питание от стандартной розетки (220 В) на электретный или конденсаторный микрофон. Полезен, если требуется подключить микрофон к ресиверам, плеерам и другой технике, у которой отсутствуют входы с фантомным питанием.

Тренога – миниатюрный штатив для установки микрофона на стол и другую высокую поверхность. Подобный штатив легко переносить, однако такое решение не годится для работы с конструкцией на полу или земле.

Ветрозащита – поролоновый или меховой чехол, который надевается на микрофон. Защищает устройство от воздействия сильных потоков воздуха и дыхания человека, создающих помехи.

Кейс или чехол – защищает микрофон и аксессуары от негативного влияния окружающей среды (грязь, царапины, удары), облегчает хранение и транспортировку. В результате приспособления не потеряются, а провод распутается. Кейс лучше оберегает от серьезных механических воздействий, чем чехол.

Пошаговая инструкция и этапы изготовления микрофона для компьютера

Чтобы изготовить простой электретный монофонический микрофон для ПК без предусилителя, понадобятся следующие материалы:

1. Электретный капсюль. Эту деталь можно вытащить из старого магнитофона с возможностью записи. Также ее можно купить отдельно. Она стоит всего 40-50 руб.
2. Тонкий провод с двумя жилами. Нужен для присоединения микрофона к компьютеру.
3. Аудиоштекер диаметром 3,5 мм. Необходим для присоединения прибора к аудиовходу ПК.
4. Корпус. Подойдет полый цилиндр из пластмассы. Его можно сделать из старого толстого маркера.
5. Маленький канцелярский зажим. Нужен для крепления прибора к петлице.

Из инструментов и расходных материалов потребуются:

• паяльник;
• канифоль и припой;
• изолента;
• шуруп с широкой шляпкой.

Процедуру изготовления прибора условно можно разделить на несколько этапов.

Схемы и чертежи

Перед началом работы лучше набросать чертеж будущего изделия. Это облегчит последующую сборку. Поскольку это простой вариант, специализированные программы не нужны. Схему можно сделать на бумаге.

В рассматриваемом варианте нет предусилителя. Поэтому дополнительное питание ему не нужно.

Микшер представляет собой регулятор громкости и амплитудно-частотных характеристик. Простейший можно купить за 3000-4000 руб. Если нет желания тратить на него деньги, можно использовать программные микшеры (например, VoiceMeeter Banana или похожий софт). Их возможности не уступают функциональности «железных» моделей.

Если нет желания использовать петличку, для фиксации микрофона можно сделать стойку. Самый простой вариант — изготовить аксессуар из старой настольной лампы. Для этого отсоединяют плафон и на его место приделывают металлический хомутик, диаметр которого позволяет зафиксировать корпус самодельного микрофона.

Плюс такой стойки в том, что ее положение можно менять в соответствии с потребностями владельца.

Особенности

Радиосистемы представляют собой востребованный вид звукового оборудования. Как правило, они включают в себя комплект, состоящий из микрофона, встроенного передатчика, а также ресивера. Вся конструкция подключается к записывающему устройству либо к микшерному пульту. Существует большое количество разновидностей радиосистем, которые могут использоваться в мероприятиях той или иной направленности.

Принцип работы радиосистем прост: для передачи информации здесь применяются определённые звуковые частоты, при этом один девайс может обслуживать несколько частот — самые дорогие модели способны делать это даже параллельно. Устройства самой высшей категории характеризуются повышенной степенью защиты используемых радиоканалов от помех, «глушилок» и прослушки.

В передатчиках ручного типа обычно применяются динамические вокальные микрофоны. Они предназначены для взаимодействия с голосом человека.

Альтернативу им составляют компактные петличные микрофоны либо головные гарнитуры, которые часто используют цирковые актёры, а также театральные артисты — во время исполнения своих номеров им нужна максимальная свобода действий и незанятые руки. Подобные девайсы с легкостью можно спрятать под парик или причёску, а трансмиттер можно даже закрепить на тело под одеждой или непосредственно на ней.

Многих пользователей интересует вопрос о качестве звуковоспроизведения таких радиосистем, особенно в случаях, когда речь идет о ручных моделях. Нужно заметить, что в этом аспекте прогресс в наши дни достиг по-настоящему потрясающих высот.

Какой смысл в величине входного уровня дБ SPL?

Производители микрофонов обычно указывают один или два входных уровня дБ SPL: 74 дБ SPL или 94 дБ SPL. Shure использует 74 дБ SPL, если в спецификации не указана иная величина.

Как соотносятся эти величины дБ SPL с реальностью? 74 дБ SPL типичная интенсивность звука на расстоянии 30 см от говорящего. 94 дБ SPL — типичная интенсивность звука в 2-3 см от него же.

Этот параметр показывает чувствительность микрофона в зависимости от разных звуковых частот. Самый естественный звук отражает осциллирующий график вокруг нуля. Все значения выше, усиливают частотные данные. Микрофоны даже в бесшумном режиме записывают некоторые звуки. Конечно, записывается выходное напряжение. Его уровень — это его собственный шум. Чем они меньше, тем лучше, потому что можно записывать очень тихие звуки.

Параметр измеряется в дБ. Микрофоны могут быть подключены с использованием различных типов разъемов. Трудно говорить о профессиональной съемке, помимо звука. Кроме того, микрофоны отличаются высокой чувствительностью и низким уровнем шума с широким диапазоном частот.

Микрофон «слышит» эту интенсивность звука и преобразует звуковую волну в эквивалентный электрический сигнал. Чтобы определить, какая величина SPL используется для измерений чувствительности, сверьтесь со спецификацией микрофона.

Затруднения могут возникнуть из-за того, что SPL может измеряться в различных единицах. Например, 94 дБ SPL = 1 Паскаль = 10 микробар = 10 дин/кв. см. А 74 дБ SPL = 0.1 Паскаль = 1 микробар = 1 дин/кв. см. К сожалению покупателя микрофона, различные производители используют при указании SPL различные единицы измерения. Но, применяя вышеуказанные преобразования, вы можете свести спецификации к дБ SPL и сопоставить их.

Конструкция и технические характеристики микрофонов. Материалы, используемые в строительстве, имеют высокое качество, и точное сборка отдельных деталей не вызывает ни малейшего возражения. Батареи помещаются в специальную скользящую камеру, расположенную в передней части микрофонного толкателя. Кроме того, тестируемая модель также имеет фильтр высоких частот, чтобы эффективно устранять нежелательные тона во время работы. Как и при управлении усилением, выделенный коммутатор расположен на задней панели устройства и имеет три режима: включение питания, питание с включенным и выключенным фильтром высоких частот.