Ленточные микрофоны

Приемники градиента давления. Принцип действия ленточного микрофона — симметричного приемника градиента давления—заключается в том, что под действием разности звуковых давлений гибкая ленточка 1,

(рис. 5.12) колеблется в магнитном поле, силовые линии которого идут вскользь по ширине ленточки. Вследствие этого в ленточке индуктируется ЭДС Е = Blv, где В — индукция поля у ленточки, в плоскости ленточки; l — длина ленточки; v — скорость ее колебаний.

Магнитное поле создается подковообразным магнитом 3. Полюсные наконечники 2 образуют щель 4, в которой размещена ленточка. В полюсных наконечниках сделан ряд отверстий (окон) 5 для того, чтобы уменьшить разность хода звуковых волн, действующих на ленточку с обеих ее сторон, и в то же время избежать насыщения магнитной цепи. Расстояние между отверстиями вместе с ленточкой (2а) не превышает 1,7 см, т. е. не превышает длины волны, соответствующей частоте 20 кГц. Это обеспечивает свободное огибание звуковых волн во всем диапазоне передаваемых частот и линейность акустической чувствительности микрофона в диапазоне до 15 кГц [см. рис. (5.4)].

Ленточка, укрепленная на изоляционных планках 6, имеет длину от 5 до 10 см. Индукция в зазоре не превышает 1,0 Тс, поэтому ЭДС, развиваемая ленточкой, составляет несколько микровольт. Для повышения напряжения микрофон снабжен трансформатором с большим коэффициентом трансформации (равным 50 и больше). Заметим, что сопротивление ленточки мало и даже при таком коэффициенте трансформации внутреннее сопротивление микрофона R_i получается не выше 200— 250 Ом. Вследствие малости сопротивления ленточки трансформатор располагают как можно ближе к ней, чтобы сопротивление соединительных проводов было значительно меньше сопротивления ленточки.

Для повышения чувствительности микрофона необходимо увеличить площадь ленточки и индукцию в щели, уменьшать массу ленточки. Эти условия противоречивы. При заданной резонансной частоте ленточки (ее обычно берут около 30 Гц) необходимо увеличивать гибкость ленточки. Это делают путем ее гофрирования и возможного уменьшения ее толщины (до двух микрон). Ленточка является самым уязвимым местом этого микрофона: от сильного дуновения (например, от ветра) она рвется. Поэтому ленточный микрофон используют только в помещении.

Стандартный уровень чувствительности ленточного микрофона такой же, как и у динамического (—57 дБ), частотный диапазон лежит в пределах 50—16 000 Гц и имеет неравномерность частотной характеристики не более 8 дБ (наиболее равномерна она в диапазоне ниже 5 кГц).

Характеристика направленности его — косинусоидальная («восьмерка», см. рис. 5.6 б, кривая 5) и не зависит от частоты. В этом преимущество ленточного микрофона градиента давления.

Во втором варианте микрофона (рис. 5.12 б) камера закрывает всю ленточку, но в корпуса камеры сделано отверстие 8 для прохода звуковых волн к задней стороне ленточки.

Для того чтобы ленточка 1 не испытывала сопротивления со стороны объема камеры 7, находящегося за ней, необходимо создать условия полного поглощения звуковых колебаний, передаваемых ленточкой этому объему. Для этой цели объем соединяют с так называемым лабиринтом, представляющим собой длинную трубку, например, в виде спирали или зигзагообразной формы, заполненную поглощающим материалом. Получается асимметричный приемник градиента давления, характеристика направленности которого имеет форму кардиоиды.

Применяется и сдвоенный микрофон градиента давления, т. е. приемник градиента давления второго порядка (он называется биградиентным). Этот микрофон имеет более острую характеристику направленности, но более суженный частотный диапазон (100—10 000 Гц).

Комбинированные приемники. Существует ленточный микрофон и в виде комбинации приемника давления и приемника градиента давления (рис. 5.13). Часть ленточки с тыльной стороны защищена от действия звуковых волн камерой с лабиринтом. Таким образом получается, что одна часть ленточки 2 находится под действием разности давлений волн, приходящих с фронтальной и тыльной сторон, а другая часть 1 — только под действием волн, приходящих с фронтальной стороны. Напряжения от обеих частей ленточки складываются арифметически. Характеристика направленности такого микрофона будет иметь форму кардиоиды, если ленточка разделена пополам. Если же у приемника давления длина ленточки будет меньше, чем у приемника градиента давления, то можно получить суперкардиоидную или гиперкардиоидную характеристику направленности. Соответствующий этому случаю микрофон имеет ограниченный снизу частотный диапазон (70—15 000 Гц) и повышенную неравномерность частотной характеристики (10 дБ). Его используют в помещениях как для передачи музыки, так и для передачи речи.

Кроме таких микрофонов, выпускаются комбинированные, состоящие из катушечного микрофона-приемника давления и ленточного микрофона-приемника градиента давления, располагаемых один над другим. Можно включать оба микрофона или один из них и получать три вида характеристики направленности.