Mikrofon

Fra Wikipedia, den frie encyklopedi

Med en mikrofon menes i allmenhet en elektromekanisk innretning som er følsom for trykkvariasjoner i luften (lyd) og som omvandler disse til elektriske signaler. Alle mikrofoner baseres på at et membran påvirkes mekanisk av luftens trykkvariasjoner. Omvandlingen til elektriske signaler kan skje på forskjellig vis som omtalt nedenfor.

Med mikrofon menes enten selve omvandleren, kapselen, eller hele apparatet inklusive tilkoplingsplugg, vind- spyttdråpe- og støvbeskyttelse, hus og eventuelt batterier. Huset er med på å danne retningskarakteristikken.

Mikrofoner kan ha forskjellige karakteristikker alt etter bruksområdet. Følsomhetskarakteristikken avhenger av hvordan de to sidene av membranet påvirkes av lydfeltet hver for seg. De enkleste mikrofoner er lukkede systemer som er like følsomme for lyd fra alle retninger; de har såkalt kulekarakteristikk. Mikrofoner som er følsomme forfra og fra siden, men mindre følsom rett bakfra har såkalt nyrekarakteristikk. Noen avanserte mikrofoner er kun følsomme for lyd som kommer rett forfra og i liten grad fra alle andre retninger. Disse kalles retningsmikrofoner eller supernyrer.

Det er flere måter lydens trykkendringer i lufta kan omsettes til elektriske signaler på:

1. Dynamiske mikrofoner I en dynamisk mikrofon overføres membranets svingninger til en spole som beveger seg i magnetfeltet til en permanent magnet. Det induseres derved en vekselspenning i spolen som er proposjonal til spolens hastighet. Slik kan en vanlig høyttaler også fungere som en mikrofon. Dynamiske mikrofoner er billige, robuste og gode, og derfor de vanligste typene. Slike mikrofoner er ganske lavohmige.

2. Kullstøvmikrofoner I eldre telefoner er membranet i kontakt med kullstøv på baksiden. Når lydbølgene trykker membranet inn mot kullstøvet blir den elektriske motstanden mellom membranet og bunnen av kullstøvbeholderen mindre, og motstanden øker når membranen går utover. Kullstøvet støyer og trenger en anselig strøm for å oppnå funksjonen sin. De er gått helt ut av bruk i dag.

3. Pizoelektriske mikrofoner Piezoelektriske materialer danner elektriske spenninger mellom overflatene når de bøyes. For å få tilgang til spenningen metalliseres de to sidene slik at begge flatene er ledende. Slike mikrofoner er nokså høyohmige.

4. Kondensatormikrofoner Disse består av en fast ledende del og et ledende membran som er isolerte fra hverandre og som tilsammen danner en kapasitet (kondensator). Kondensatoren tilføres en elektrisk likespenning (over en stor motstand) og får derved en ladning gitt av Q = U*C. Membranets bevegelser endrer kapasiteten. Ladningen er konstant, slik at U = Q/C fører til en spenningsvariasjon omvendt proposjonal til kapasitetsvariasjonen. Kapasiteten er svært lav; tilsvarende blir signalspenningen lav og utgangsimpedansen svært høy. Av den grunn sitter det alltid en signalforsterker svært nær eller i mikrofonen; kabelkapasiteter ville ellers desimere signalet. Følsomheten øker med den tilførte spenningen som gjerne ligger i området 48 til noen hundre volt. Kondensatormikrofoner er svært linjære men støyer gjerne noe mere enn andre typer. De blir derfor hovedsakelig brukt som målemikrofoner i akustikken, men til dels også i profesjonelle lydstudioer.

5. Elektretmikrofoner Et elektret er et elektrisk forspent keramisk materiale. Slike mikrofoner er svært lik kondensatormikrofonen i arbeidsprinsippet, men trenger ikke tilførsel av en ekstern spenning for å tilføre en ladning til elementet. Forsterkeren utgjøres ofte av en svært enkel emitterfølger som trenger noen få volt for funksjonen. Elektretmikrofoner er de billigste typene i dag.

6. Undervannsmikrofoner, eller hydrofoner Disse har til vanlig ikke noe membran, men omvandler vanntrykket til elektrisk spenning uten nevneverdige bevegelser.

Mikrofoner karakteriseres hovedsakelig av:

• Frekvensresponsen (følsomhet for forskjellige frekvenser)
• Følsomheten rett forfra (V/Pa eller spenningen ved et gitt lydnivå i gitt avstand i dB SPL, m)
• Direktiviteten (retningsvariasjon av følsomheten, som er frekvensavhengig). Ekempler er kule- og nyrekarakteristikk.
• Egenstøyen
• Utgangsimpedansen
• Aktiv (med forsterker, ytre spenningstilførsel) eller passiv