Mikrofons

Mikrofons (ierunis) ir ierīce akustisku svārstību pārvēršanai elektriskās svārstībās skaņas pastiprināšanas, pārraidīšanas, ierakstīšanas vai mērīšanas nolūkos. Pirmais praktiski lietojamais mikrofons bija ogles mikrofons un to lietoja telefoniem.

Gandrīz visi mikrofoni sastāv no vieglas membrānas, kas var svārstīties skaņas iedarbībā, šīs svārstības pārveido elektriskā signālā. Šī pārveidošanas metode ir viens no mikrofonu iedalījuma kritērijiem. Dinamiskajiem mikrofoniem pie membrānas ir piestiprināta viegla spolīte, kas atrodas virs liela magnēta un skaņas svārstību rezultātā tur inducējas strāva. Kondensatora mikrofoniem membrāna ir metalizēta un atrodas netālu no liela metāla elektroda. Šie abi komponenti veido kondensatoru, kura kapacitāte mainās skaņas svārstību iedarbībā. Pjezoelektriskajiem mikrofoniem starp membrānu un pamatni iestiprina pjezoelementu. Membrānas svārstību iedarbībā tas veido spriegumu, kas ir proporcionāls skaņas svārstībām.

Vēsture

1877. gada martā Tomass Edisons, tā paša gada jūnijā Emīls Berliners veica patenta pieteikumus karbona mikrofonam. Ilgā prāvā uzvaru guva Edisons, un Berlinera patents tika atcelts gan ASV, gan Lielbritānijas tiesās.

Sastāvdaļas

Jūtīgā mikrafona daļa vai pārvades elements mikrafona tiek saukts par tā elementu vai kapsulu. Pabeigts mikrafons satur arī: elements kurš novada signālu no tā uz pārējām detaļām un shēmas, kas ļauj mikrafonu pieslēgt ārējām iekārtām. Bezvadu mikrafons satur radio raidītāju.

Mikrofonu veidi

Elektriskā kondensatora mikrofons

Elektriskais mikrofons ir kondersātoru mikrofonu veids,ko izgudrojuši Gerhards Sesslers (Gerhard Sessler ) Jims Wests (Jim West) Bell laboratorijā 1962.gadā. Ārēji lādētais metāls kas atradās zem kondensatora tika aizstāts ar nepārtraukti lādētu elektrisku materiālu. Elektrets ir ferroelektrisks materiāls, kurs ir nepārtraukti elektriski lādēts vai polarizēts. Šis vārds cēlies no elektro-statisks un magnet-isks. Statiskais lādiņš tiek ievietots elektromateriālā, lielākoties magnētisms šeit tiek iegūts iestrādājot metāla gabalos magnētus.Sakarā ar mikrofonu labo veiktspēju un ražošanas vieglumu un ar zemām izmaksām, lielākā daļa no mikrofoniem šodien ir elektriskie mikrofoni, mikrofoni ar pusvadītāju ikgadējo apgrozījumu sasniedz ap 1 bilionu gabalu.

Dinamiskie mikrofoni

Dinamiskā mikrofoni darbojas caur elektromagnētisko indukciju. Tie ir jaudīgi, salīdzinoši lēti un izturīgi pret mitrumu. Tas, apvienojumā ar tā potenciāli lielo peļņu to padara par ideāli piemērotu izmantošanai uz skatuves. Maza Indukcijas spolīte, novietota pastāvīgā magnētiskā laukā un ir piesaistīts diafragmai. Ievadot skaņu caur mikrofona priekšējo sieniņu, skaņas viļņi kas kustina diafragmas vibrē. Ja diafragmas vibrē, spole kustas magnētiskajā laukā un veido dažādas skaņas caur elektromagnētisko Indukcijas spoli. Vienotā dinamiskā membrāna nevar uztvert visas audio frekvences. Šī iemesla dēļ dažos mikrofonos tiek izmantotas vairākas membrānas audio spektra dažādām daļām un lai kombinētu iegūtos signālus. Pareizi apvienot vairākus signālus ir sarežģīta, bet ir vairāki mikrofonu viedi kas ir tēmēti uz noteiktām tembra daļām, kā piemēram basa uztverei. AKGD 112, piemēram, ir paredzēts basa toņu uztveršanai. Audio inženieri bieži vien izmanto vairākus mikrofonus uzreiz lai iegūtu viss labākos rezultātus.

Lentes mikrofoni

Lentes mikrofonus izmantot plānu, parasti gofrēta metāla lenti aptvertu magnētiskajā laukā. Lente ir elektriski savienota ar mikrofona izvadi, un tās vibrācijas ar magnētisko lauku rada elektrisko signālu. Lentes mikrofoni ir ļoti līdzīgi spoles mikrofoniem, jo abi izmanto magnētisko indukciju. Pamatā lentes mikrofoni izmanto (bi-directional modeli – kas izskatās, kā skaitlis astoņi), jo lenti, kas ir atvērta gan priekšā, gan aizmugurē, reaģē uz spiediena gradientu, nevis skaņas spiediena. Gan priekša un aizmugure var traucēt skaņas uztverē, parasti stereo ieraksta augstspiediena puses, Bet šīs problēmas var izmantot arī savā labā, novietojot lentes mikrofonu horizontāli, tā lai skaņa šķērsotu skaitli 8. Dažādu veidu modeļos ir vienā pusē deflektors, kas ļauj skaņu uztvert tikai vienā pusē. Classic RCA tipa 77 DX mikrofonam ir vairākas ārējie regulējamas pozīcijas, iekšējā trokšņa slāpētājs, ļaujot izvēlēties vairākas pozīcijas labākas skaņas ieguvei. Daži vecie lentes mikrofoni, no kuriem daži vēl arvien nodrošina augstas kvalitātes skaņas ierakstus, savulaik tika novērtēti šī paša iemesla dēļ, bet labu zemas frekvences reakciju varēja iegūt tikai, kad lente tika pārtraukta, kas padarīja to samērā nestabilu.

Oglekļa mikrofons

Oglekļa mikrofonu, pazīstams arī kā pogu mikrofons. Lietojot kapsulas vai pogas, kas satur oglekļa granulas starp divām metāla plāksnēm, kā Berliner un Edisona mikrofoni. Spriegums tiek strāvots cauri metāla plāksnēm, izraisot nelielu strāvas plūsmu caur oglekli. Viens no šķīvjiem, diafragma, virmo liekot granulām deformēties, deformējoties granulas maina savu blīvumu, liekot elektriskajai masai rezonēt. Oglekļa mikrafoni tikuši arī izmantoti telefonos, bet tiem bijusi pārāk zema kvalitāte un tie esot darbojušies mazā frekvenču lokā. Atšķirībā no citu mikrofonu tipiem, oglekļa mikrofonu var izmantot arī kā pastiprinātāju, izmantojot nelielu daudzumu skaņas enerģiju.

Ūdens mikrofons

Sākumā mikrofoni neveidoja saprotamu runu, līdz brīdim, kad Aleksandrs Greiems Bells uzlabojumus, tostarp manīja pretestību mikrafonam. Bella šķidruma raidītājs sastāvēja no metāla kausa, kurš bija piepildīts ar ūdeni un pievienots neliels daudzums sērskābes.. Skaņas viļņi izraisīja diafragmas kustības, liekot adatai pārvietoties uz augšu un uz leju Elisha Gray iesniedza vēlāku versiju kur tika izmantota misiņa adata. Dažādi nelieli uzlabojumu un variācijas tika piedāvāti vēlākos gados, šos uzlabojumus veica: Majoranna, Chambers, Vanni Sykes un Elisha Gray, un viena versija tika patentēta 1903,gadā kuru piedāvāja Reginald Fessenden. Šie bija pirmie strādājošie mikrafoni, kaut tiem nebija komerciāla pielietojuma. Slaveno pirmo telefona saruna, kas norisinājās starp Bellu un Watsonu notika, izmantojot ūdens mikrafonu.

Mikroelektromehāniskais mikrofons

Mikrofona MEMS (MicroElectrical-Mechanical System) tiek dēvēta arī par mikrofona mikroshēmu vai silīcija mikrofonu. Spiedienjūtīgā diafragmā ir iestrādāta tieši silikona mikroshēmā ar MEMS paņēmieniem, un parasti ir saistīta ar integrētu pastiprināt. Lielākā daļa MEMS mikrafonu tiek veidoti pēc kondensatoru mikrafonu parauga. Lielākie ražotāji MEMS silīcija mikrafonu jokmā ir Wolfson Microelectronics (WM7xxx), Analog Devices, Akustica (AKU200x), Infineon (SMM310 produkts), Knowles Electronics, Memstech (MSMx), NXP Semiconductors, Sonion MEMS, AAC Acoustic Technologies un Omron.

Izmantotie resursi

• Machine-History.com
• lloydmicrophoneclassics.com
• stokowski.org
• shure.com