Применение микрофонов других типов

Все микрофоны могут быть определены как электроакустические преобразователи, которые с использованием особой механической системы преобразуют изменяющееся акустическое давление звуковой волны в изменяющиеся по величине электрический ток или напряжение. Несмотря на то что существует большое количество типов микрофонов, только два из них, за исключением угольного микрофона, объединяют в себе неприхотливость, надежность и низкую стоимость, необходимые для их применения в телефонных аппаратах. Один класс составляют электромагнитные, или электродинамические, микрофоны, а второй — электретные микрофоны.

Электродинамический микрофон.Микрофон электродинамического типа имеет диафрагму,прикрепленную к небольшой катушке, проводу, либо полоске, которые находятся в магнитном поле, образованном полюсами постоянного магнита. Устройство микрофона показано на рис. 2.8.

 

Рис. 2.8.Электромагнитный, или электродинамический, микрофон (поперечный разрез)

Звуковые волны, воздействуя на диафрагму, заставляют ее перемещаться совместно с катушкой. Перемещение катушки в поле постоянного магнита приводит к возникновению электрического тока, протекающего по катушке, величина которого будет пропорциональна скорости перемещения. Таким образом, энергия звуковой волны преобразуется в изменяющийся электрический ток, который может быть усилен и передан.

Перемещающаяся диафрагма заставляет перемещаться проводник в магнитном поле, что вызывает возникновение в проводнике пропорциональной скорости перемещения ЭДС.

Электретный микрофон.Микрофоны электретного типа были известны достаточно давно,однако для практического применения в телефонной связи оказалось необходимым разработать высококачественные диэлектрические материалы и недорогие усилители. Электрет можно рассматривать как электростатический эквивалент постоянному магниту. Он представляет диэлектрический материал, способный сохранять электрический заряд практически бесконечно долго. Зависимость между величинами напряжения (V), емкости (C), и заряда (Q) описывается следующим простым соотношением:

Свойством конденсатора является способность сохранять электрический заряд, величина которого пропорциональна емкости конденсатора. В электретном микрофоне одну из пластин такого конденсатора образует перемещающаяся диафрагма. Следовательно, заряд на пластинах такого конденсатора изменяется в зависимости от перемещения диафрагмы, вызванного звуком, что приводит к изменению напряжения на входе микрофона.

Если электрет представляет диэлектрик, который заключен между двумя металлическими пластинами, то он образует специальный вид конденсаторов. Заряд величиной Q постоянно хранится в материале электрета. Следовательно, если одна из обкладок конденсатора выполнена в виде диафрагмы микрофона, то напряжение на выходе будет изменяться в соответствии с перемещениями диафрагмы (пропорционально изменению расстояния между обкладками конденсатора). Такие изменения напряжения весьма незначительны и требуют применения усилителей.

В качестве диэлектрических материалов для современных электретных микрофонов применяются политетрафторэтиленовые или полиэтилентерефталатные полимерные материалы. Они выполняются в виде тонких пленок с нанесенной с одной стороны металлической пленкой. Заряд в материале индуцируется под воздействием коронного разряда, сопровождающегося захватом электронов в материале под воздействием внешнего электрического поля. После обработки в разряде материал может помещаться в корпус, имеющий примерно 18 мм в диаметре и примерно 18 мм в длину.

Один из вариантов конструкции приведен на рис. 2.9.

Рис. 2.9.Конструкция электретного микрофона

В окончательном виде микрофон очень напоминает студийный конденсаторный микрофон ленточного типа, однако он не нуждается в приложении поляризующего напряжения. Подобно микрофону ленточного типа, электретный микрофон также обладает очень высоким внутренним полным комплексным сопротивлением. Согласование с низкоомными цепями осуществляется в ряде случаев с использованием истокового повторителя, выполненного на полевом транзисторе, который монтируется внутри корпуса микрофона. Диаметр рабочей диафрагмы составляет около 15 мм, а емкость микрофона равна 15 пкФ. Стабильность хранения заряда в материале достаточна для практического применения таких типов микрофонов, а общий уровень нелинейных искажений может быть менее 1%, тогда как для угольных микрофонов уровень таких искажений составляет от 8 до 10%.

Телефонный капсюль

Приемное преобразующее устройство (или телефонный капсюль, или просто телефон трубки) преобразует изменяющийся электрический ток, представляющий переданный по линии связи речевой сигнал (обозначен на рис. 2.7 как IT), в изменения давления воздуха определенной частоты, которые способно воспринимать человеческое ухо. Стандартный электромагнитный телефонный капсюль, конструкция которого приведена на рис. 2.10а, состоит из катушек, имеющих большое количество витков из очень тонкого провода.

Рис. 2.10.Устройство телефонного капсюля

Катушки намотаны на сердечник постоянного магнита, изготовленный из магнитомягкого материала, и заставляют перемещаться якорь электромагнита. Якорь представляет диафрагму, изготовленную из магнитомягкого материала.

Основное требование, предъявляемое к электромагнитному преобразователю, состоит в том, что постоянный магнит должен создавать постоянное подмагничивающее поле, против которого должно совершать работу изменяющееся электромагнитное поле. В противном случае как положительный, так и отрицательный по направлению электрический ток катушек заставлял бы якорь перемещаться только в одном направлении. Изменяющийся по величине электрический ток, представляющий речевой сигнал (IR на рис. 2.7), протекает по катушкам и создает изменяющееся электромагнитное поле. Оно поочередно то складывается, то вычитается из поля, создаваемого постоянным магнитом; следовательно, оно попеременно то увеличивает, то уменьшает общее магнитное поле, воздействующее на диафрагму (см. рис. 2.10б). Это заставляет диафрагму колебаться синхронно с изменениями тока и перемещать массу воздуха, воспроизводя речь, которая вызвала в микрофоне передающего телефона изменения электрического тока. (Принцип действия, основанный на использовании поля смещения, задаваемого постоянными магнитами, также реализуется в обычных громкоговорителях, применяемых для воспроизведения звука во многих классах электроакустического оборудования.)

Телефонный капсюль, конструкция которого приведена на рис. 2.10в, работает аналогично, за исключением того, что якорь представляет отдельную деталь и соединен с конической диафрагмой, изготовленной из немагнитного материала. Качающиеся движения якоря заставляют алюминиевую диафрагму колебаться, воспроизводя первоначальный речевой сигнал.

Любопытно было бы отметить, что электромагнитный телефонный капсюль был основным элементом первого патента на телефон, полученного Александром Беллом.

Приемное преобразующее устройство воспроизводит звук путем изменения силы взаимодействия магнитного поля, индуцированного изменяющимся по величине током речевого сигнала, и магнитного поля постоянного магнита. Взаимные притягивания и отталкивания при взаимодействии полей заставляют диафрагму совершать колебательные движения и воспроизводить звук.





Дата добавления: 2020-02-11; просмотров: 245;


Поделитесь с друзьями:

Вы узнали что-то новое, можете расказать об этом друзьям через соц. сети.

Поиск по сайту:

Введите нужный запрос и Знаток покажет, что у него есть.
Znatock.org - Знаток.Орг - 2017-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. | Обратная связь
Генерация страницы за: 0.006 сек.