Краткие теоретические сведения. Микрофон, как устройство для преобразования акустического сигнала в электрический, был изобретен в 1876 году Александром Бэллом

Микрофон, как устройство для преобразования акустического сигнала в электрический, был изобретен в 1876 году Александром Бэллом. Назывался он - liquid transmitter (жидкостный передатчик). Первые микрофоны использовались в качестве основных элементов телефонных аппаратов.

Конструкция жидкостного передатчика представляла собой трубообразный резервуар, с налитой в него водой, на поверхности воды «плавает» пергаментная диафрагма, с присоединённым к ней проводом. Провод лишь едва соприкасается с водой, в которую, чтобы улучшить её электропроводимость, добавлено небольшое количество кислоты. Когда человек что-то говорил в трубку, диафрагма начинала колебаться, при этом провод соприкасается с водой то больше, то меньше. Таким образом, изменялось сопротивление электрической цепи. При хорошем качестве сборки жидкостный передатчик оказывался весьма чувствительным.

В 1877 году Эмиль Берлинер изобрёл угольный микрофон.

Немного позже русский инженер М. Михальский предложил более совершенный вариант угольного микрофона - порошковый. Колеблющаяся под воздействием звуковых волн мембрана изменяла плотность порошка, тем самым, увеличивая или уменьшая его электрическую сопротивляемость.

Первый «ленточный» электродинамический микрофон был изобретён в 1924 году немецкими учеными Э. Герлахом и В. Шотки. Ему суждено было стать одним из самых популярных микрофонов для студийных записей. При относительно большом весе (3,5 килограмма) он обладал рядом заметных преимуществ: высокой чувствительностью и узкой диаграммой направленности, за счёт чего отсекались посторонние шумы. В микрофоне использовалась лента длиной 50 мм и шириной 2,4 мм, которая двигалась в магнитном поле в соответствии со звуковым давлением. Впоследствии вес ленточных микрофонов значительно уменьшился, а качество выросло. По чувствительности микрофоны такого типа уступают многим другим, но инженеры нашли способ бороться с этим недостатком - используя два ленточных капсюля сразу. По тому же принципу работали и появившиеся значительно позже, в 1931 году, динамические катушечные микрофоны, где вместо ленты использовались мембрана и металлическое кольцо, подвешенное в магнитном поле.

В динамических микрофонах преобразование звука в электрический сигнал происходит следующим образом: под воздействием акустического сигнала колеблется мембрана, которая в свою очередь вызывает колебания «звукового кольца» - подвижной обмотки магнита. Колебания обмотки в магнитном поле создает электродвижущую силу (ЭДС), электрические сигналы, соответствующие акустическим.

В 1917 году американский ученый Э. Венте, инженер компании «Bell Labs», запатентовал первый конденсаторный микрофон. В 1923 году был изготовлен конденсаторный микрофон, имевший чувствительность в 100 раз более высокую, чем первая модель. К концу 1970-х годов около трети всех выпускаемых в мире микрофонов были конденсаторными. В отличие от динамического микрофона, конденсаторный требует дополнительного источника питания. В роли конденсатора выступает воздушная прослойка (пластик) между позолоченными керамическими пластинами. На диафрагму подаётся постоянный ток напряжением до 200 вольт. Так как электрический заряд очень мал, то для увеличения амплитуды сигнала используются транзисторные усилители.

Электретный микрофон был изобретен японским ученым Егути в двадцатых годах ХХ века. Электретный микрофон по принципу действия и конструкции схож с конденсаторным, роль неподвижной обкладки конденсатора и источника постоянного напряжения играет пластина из электрета. Во время Второй мировой войны новинка вместе с трофейной японской подводной лодкой досталась союзникам.

Пьезоэлектрический микрофон впервые был создан в 1925 году советскими учеными С.Н. Ржевским и А.И. Яковлевым. Здесь звуковые волны воздействуют на пластинку из вещества, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, например из сегнетовой соли, вызывая на её поверхности появление электрических зарядов.

Микрофон - устройство, обеспечивающее преобразование звука (акустических колебаний) в электрический сигнал. Микрофоны классифицируют по различным признакам: способу преобразования акустических колебаний в электрические; способу воз­действия звуковых колебаний на диафрагму; конструктивному исполне­нию; функциональному назначению; группам сложности.

Микрофоны по способу электромеханического преобразования акустических колебаний делятся на: электродинамические (катушечные и ленточные), электростатические (конденсаторные, пьезоэлектрические и электретные), электромагнитные и релейные (угольные и транзисторные).

По признаку приема звуковых колебаний микрофоны подразделяются на три группы: приемники давления, приемники градиента давления и комбинированные.

По виду диаграммы направленности микрофоны делятся на: ненаправленные (круговые), двусторонне направленные (восьмерочные или косинусоидальные), односторонне направленные (кардиоидные).