Как работатет микрофон

Микрофон – это устройство, которое преобразует звуковые колебания (звуковую волну) в полезный электрический сигнал. Сразу стоит отметить, что типов микрофонов достаточно много, и процесс преобразования у них происходит по-разному. Единственное, что общего у всех без исключения так это то, что входным сигналом всегда является звуковая волна или колебания воздуха, вызванные источником звука, а выходным сигналом всегда является переменное электрическое поле.

Угольный микрофон, судя из истории создания микрофона, появился самым первым. Его конструкция одна из самых простых и в тоже время достаточно надежных. Может быть поэтому угольные микрофоны используются и по сей день.

Состоит угольный микрофон из корпуса, в котором находится угольный порошок и мембрана. Принцип его действия основан на изменении электрического сопротивления угольного порошка под воздействием мембраны, на которую в свою очередь оказывают воздействие звуковые волны. То есть под действием звуковых колебаний мембрана микрофона начинает вибрировать. Эта вибрация передается на угольный порошок, который в такт колебаниям то сжимается, то расширяется. При этом сопротивление порошка также меняется (при сжатии – уменьшается, при расширении – увеличивается).

Если включить угольный микрофон в электрическую цепь, то на ее выходе мы получим переменное напряжение, форма которого будет точно воспроизводить форму звуковых волн.

Электромагнитный микрофон состоит из электрического магнита и ферромагнитной мембраны. Звуковые волны, воздействуя на мембрану, приводят к возникновению ее колебаний. И поскольку материал мембраны (ферромагнетик) оказывает непосредственное влияние на магнитное сопротивление всей системы – на выходе мы также получаем переменный сигнал, форма которого совпадает с формой звуковой волны.

Электродинамический микрофон имеет две разновидности: катушечный и ленточный. Катушечный состоит из мембраны и магнитной системы (постоянного магнита и подвижной катушки). Мембрана связана с подвижной катушкой. Как только она начинает колебаться, в движение приходит и подвижная катушка. Двигаясь по магнитному стержню, в витках катушки возникает электромагнитное поле, которое преобразуясь в электрический сигнал, собственно и является полезным выходным сигналом.

В ленточном электродинамическом микрофоне нет мембраны. Ее роль выполняет тоненькая металлическая (обычно алюминиевая) лента, которая колеблется под действием звуковой волны между полюсами магнита. Колеблясь, она пересекает магнитные силовые линии и на ее концах возникает разность потенциалов. Эти концы подключены к повышающему трансформатору, выходным напряжением которого и является полезный сигнал, по форме идентичный звуковым колебаниям.

Конденсаторный микрофон имеет, как и обычный конденсатор, два плоских электрода и диэлектрик между ними. Один из электродов неподвижен, а другой представляет собой аналог мембраны. Двигаясь под действием звуковой волны, подвижный электрод изменяет емкость всей системы, а подключенная к нему электрическая цепь преобразует ее в полезный электрический сигнал. Электретный микрофон является, по сути, модификацией конденсаторного. В отличие от последнего, источником сигнала в нем является электрический заряд самой мембраны.

Пьезоэлектрические микрофоны состоят из мембраны, пьезоэлектрика и подсоединенных к нему электродов. Мембрана, через прикрепленный к ней стержень, воздействует на пьезоэлектрик, деформируя его. В процессе деформации на краях пьезоэлектрика возникает напряжение, форма которого в точности повторяет форму воздействующей на мембрану звуковой волны. Напряжение снимается с электродов и передается как полезный сигнал дальше в цепь.