Mikrofon

Allikas: Vikipeedia

Mikrofon on andur, mis muundab helivõnkumised elektrilisteks signaalideks.

Mikrofonitüübid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Elektrostaatiline ehk kondensaatormikrofon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Muundab helirõhu muutuse elektrimahtuvuse muutuseks. Mikrofonis moodustab kondensaatori ühe plaadi metallitatud membraan, mis asub paigalseisvast plaadist paarikümne mikromeetri kaugusel. Mahtuvuse muutus teisendatakse elektripinge muutuseks madal- v. Kõrgsageduslikult. Levinuim on madalsageduslülitus, mispuhul mikrofon on ühendatud järjestikku elektrilaenguid polariseeriva alalispinge U allikaga ja takistiga. Selles lülituses muutub koos mahtuvusega C kondensaatori laeng Q (vastavalt tuntud seosele Q=CU). Laengu muutusest põhjustatud elektrivool tekitab takistil membraani võnkumist järgiva pingelaengu.

Kõrgsageduslülituses on mikrofoni elektroodid ühendatud kõrgsagedusgeneraatori võnkesagedust määravasse võnkeringi. Helivõnkumise toimel sagedusmoduleerunud kõrgsagedusvõnkumine detekteeritakse ja saadud madalsagedussignaali võimendatakse. Kondensaatormikrofonid on kvaliteetsed, kuid kallid. Peaaegu samaväärsete elektroakustiliste omadustega, kuid märksa odavam ja seetõttu ka laiatarbeaparatuuris kasutamiseks sobiv on elektrostaatilise mikrofoni erim – elektreetmikrofon. Elektreet on püsimagneti elektriline analoog. Ta saadakse dielektriku (tavaliselt fluorplasti v. kaltsiumtitanaadi) elektriseerimisel kõrgel pingel ja temperatuuril. Õhuniiskusel alla 90 % ja toatemperatuuril püsivad nimetatud materjalid elektriseerituna aastakümneid.

Elektreedist valmistatakse mikrofoni membraan (selle peale sadestatakse kondensaatori plaadina toimiv metallikiht) või kaetakse elektreediga paigalseisev kondensaatoriplaat. Elektreedi laeng vastab harilikus kondensaatormikrofonis rakendatavale 45. . .130-V polariseerimispingele. Seetõttu ei vaja elektreetmikrofon polariseerimispinge allikat. Mikrofoniga ühendatud suuretakistuslikul koormustakistil tekib helirõhu muutusi jäljendav pingelang. See tüürib mikrofoni sisse ehitatud sobitusastet, milleks on väljatransistori sisaldav mikrolülitus. Sobitusaste vähendub mikrofoni väljundtakistuse transistorvõimendi sisendile sobiva väärtuseni. Seda astet võib toita mikrofoni kesta asetatavast väikesest galvaani- v. akuelemendist.

Elektrodünaamilised mikrofonid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Võnkepool- ehk dünaamilised mikrofonid[muuda | redigeeri lähteteksti]

Dünaamilise mikrofoni talitus põhineb nähtusel, et magnetväljas liikuvas juhtmes indutseerub emj. Membraani küljes olev võnkepool (mille mähis on valmistatud 0,02. . .0,05 mm jämedusest traadist) asub püsimagnetist ja magnetjuhist (ikkest) moodustuva magnetjuhist (ikkest) moodustuva magnetahela rõngakujulises õhupilus. Kui membraan hakkab võnkuma, lõikavad võnkepooli mähise keerud radiaalse magnetvälja jõujooni ja mähises indutseerubki emj., mille suurus ning suund sõltub pooli liikumise kiirusest ja suunast.

Riba ehk lintmikrofon[muuda | redigeeri lähteteksti]

Lintmikrofoni magneti poolusekingade vahelises sirges õhupilus paikneb 2 µm paksune laineline alumiiniumlint, mis täidab nii membraani kui ka magnetvälja jõujooni lõikava juhtme ülesannet. Mikrofoniga on kokku ehitatud pingekõrgendustrafo, mis ühtlasi suurendab mikrofoni väljundtakistust.

Lintmikrofon on tundlik vibratsioonile ning muudele välismõjudele. Seepärast kasutatakse teda üksnes stuudiomikrofonina.

Tunnussuurused[muuda | redigeeri lähteteksti]

Vallastundlikkus on koormuseta mikrofoni väljund-emj. ja tema membraanile telje sihis mõjuva helirõhu suhe sageduse 1000 Hz. Nimitundlikkus on seesama suhe juhul, kui mikrofoniga on ühendatud nimikoormustakistusega takisti. Tundlikkuse standardtaset väljendab 0,1-Pa helirõhu korral mikrofoni nimikoormustakistusel tekkiva pinge ja võimsusel 1 mW samal takistusel kujuneva pinge suhe (dB).

Mikrofoni tundlikkus sõltub koormustakistusest ja sobitustrafo ülekandetegurist. Seevastu tundlikkuse standardtase iseloomustab mikrofoni väljundvõimsuse seisukohalt. Mikrofon on seda tundlikum, mida väiksem on tundlikkuse standtardtaset väljendava arvu absoluutväärtus.

Nimikoormustakistus on mikrofoniga ühendatava koormuse (võimendi sisendi) kohaseim sisendtakistus, mille puhul muud tunnussuurused on ettenähtud väärtusega. Nimikoormustakistus on mikrofoni väljundtakistusest suurem või sellega võrdne.

Sagedustunnusjoon väljendab ristkordinaadistikus mikrofoni tundlikkuse sõltuvust sagedusest. Tundlikkuse sagedustunnusjoon antakse mikrofonisse eest akustilise telje sihis saabuva heli jaoks (0 °), vahel ka tagant (180 °) või küljelt (90 °) saabuva heli puhuks. Diagrammi rõhtteljel esitatakse sagedus logaritmilises mõõtkavas ja püstteljel tundlikkus (mV/Pa) või tundlikkus 1000 hertsile vastava tundlikkuse suhtes (dB).

Sagedustunnusjoone ebaühtlus – talitussagedusala piires esineva suurima ja vähima tundlikkuse suhe (dB). Talitussagedusala on sageduspiirkond, mille alumisel ja ülemisel piiril on tundlikkus kahanenud kindlaksmääratud väärtuse võrra allapoole tundlikkusest sagedusel 1000 Hz.

Suunatunnusjoon väljendab polaarkordinaadistikus tundlikkuse sõltuvust nurgast mikrofoni telje esisuuna ja heliallikat mikrofoni keskmega ühendava sirge vahel. Tundlikkus antakse suhtarvuna v. protsentides. Et suunatundlikkus sõltub sagedusest, antakse suunatunnusjooned mitmel sagedusel. Sõltuvalt mikrofoni ehituse iseärasusest võib suunatunnusjoon olla ringikujuline (siis on mikrofon suuna-toimeta), kardioidikujuline (ühesuunamikrofonil) ja koosinussoidikujuline (kahesuunamikrofonil). Sageli on mikrofoni suunatunnusjoon nende kõverate vahepealne.

Esi- ja tagasuunatundlikkuse erinevus iseloomustab ühesuunamikrofoni suunatoimet. Mida suurem on seda erinevust väljendav suhtarv, seda väiksem on mikrofon tundlik tagasuunast saabuva heli suhtes.

Kasutamisjuhis[muuda | redigeeri lähteteksti]

Mikrofon tuleb valida ühe kvaliteediklassi võrra parem trakti ülejäänud aparatuurist v. sellega vähemalt ühest klassist.

Mikrofoni koormustakistus peab olema võrdne nimikoormustakistusega v. sellest suurem. Viimasel juhul mikrofoni parameetrid siiski oluliselt ei muutu. On aga võimendi sisendtakistus mikrofoni nimikoormustakistusest väiksem, alaneb mikrofoni tundlikkus ja võib aheneda ka sagedusala. Mikrofoni ühendusjuhtme pikendamisel halveneb kõrgete sageduste edastus seda enam, mida suurem on mikrofoni väljundtakistus. Mikrofoni väljundpinge kahaneb 3 dB võrra sagedusel, millel ühendusjuhtme mahtuvustakistus Xc=1/ωCk on võrdne koormustakistusega. Sellest, nn. Lõikesagedusest kõrgemal sagedusel väheneb võimendi sisendpinge 6 dB oktaavi kohta. Pika ühendusliini korral tuleb selle otstesse ühendada sobitustrafod. Need peavad olema väikese puistega ja hästi varjestatud.

Mikrofonidele on ohtlik vibratsioon, raputused ja põrutused. Mikrofoni proovimiseks ei tohi sellese puhuda; piisab kergest koputamisest (näit. Pliiatsiga) vastu mikrofoni kesta. Välistingimustes tuleb mikrofoni kaitsta tuulevarjega. Kondensaator- ja elektreetmikrofonid on eriti tundlikud suure õhuniiskuse suhtes. Seepärast pole neid soovitatav kasutada väljas. Elektreetmikrofonile on ohtlik ka kõrge temperatuur üle 50 °.

Vaata ka[muuda | redigeeri lähteteksti]

Viited[muuda | redigeeri lähteteksti]

  • Abo Lembit Raadioseadmete üksikosad – Tln.: "Valgus" 1981
  • Microphones