Ставка на габариты

Как от размера мембраны зависят характеристики микрофона
Ставка на габариты
Сегодня практически все крупные производители микрофонов выпускают специализированные модели для
инсталляций. Как правило, это преобразователи конденсаторного или электретного типа небольших габаритов,
ведь они не должны бросаться в глаза. Типичные примеры — микрофоны на пультах конференц-систем и на
лекторских трибунах, микрофоны, встраиваемые в поверхность стола и «подвесные» микрофоны в театральноконцертных залах.
Между тем, характеристики конденсаторных микрофонов сильно зависят от его габаритов. Разница в звучании
микрофонов с мембранами большого и малого диаметра
не менее существенна, чем разница в их стоимости.
Размер
мембраны
Уровень
собственного шума
Чувствительность
Максимальный
уровень звукового давления
(SPL)
42
Декабрь 08
Однако у большинства инсталляторов и пользователей
нет возможности для сравнения.
Приведенные ниже данные помогут определиться на
этапе составления технического задания. В таблице по
пяти основным параметрам сравниваются характеристики микрофонов с мембранами разных диаметров фирмы
Bruel & Kjaer. Те же показатели характерны для ненаправленных микрофонов других производителей.
А теперь пояснения. Уровень собственного шума
зависит не только от размера мембраны. Материал, из
которого она изготовлена, существенно влияет на ее
физические свойства — упругость и податливость и, соответственно, на уровень собственного шума микрофона.
малый (12 мм)
средний (16 мм)
большой (24 мм)
выше (24 дБ)
ниже (15 дБ)
самый низкий (7 дБ)
низкая (10 мВ/Па)
выше (40 мВ/Па)
наивысшая (80 мВ/Па)
высокий (168 дБ SPL)
ниже (154 дБ SPL)
самый низкий
(144 дБ SPL)
Диапазон рабочих частот
широкий
(20 Гц – 40 кГц)
Динамический
диапазон
высокий (124 дБ)
Стандартный (20 Гц – 20 кГц)
ниже (120 дБ)
самый низкий (119 дБ)
INAVATE
русское издание
Как от размера мембраны зависят характеристики микрофона
В целом, у микрофонов с маленькой мембраной уровень
собственного шума выше.
Более высокой чувствительностью обладают микрофоны с большим диаметром мембраны, т.к. ее податливость
выше и амплитуда движения больше. На выходе капсюля
с маленькой мембраной малый уровень напряжения. Он
нуждается в дополнительном усилении, что добавляет
к сигналу электронных шумов.
Максимальный уровень звукового давления (SPL),
который способен выдержать микрофон, ограничен
двумя факторами: величиной зазора между мембраной и
задней пластиной (back plate) капсюля, а также коэффициентом жесткости (stiffness) мембраны. Эти параметры
определяют степень ее подвижности до возникновения
слышимых искажений. Т.о. по сравнению с большой
и податливой, меньшая по размеру, но жесткая мембрана способна выдержать больший уровень звукового
давления.
Что касается частотного диапазона микрофонов,
то предельно низкая частота определяется размером
небольшого отверстия в мембране (vent), которое не
позволяет ей реагировать на изменения окружающего
давления. Здесь все микрофоны, в принципе, одинаково
хороши.
Наивысшая воспринимаемая микрофоном частота
зависит от нескольких факторов. Во-первых, на высоких
частотах в большой мембране проявляются «саморазрушительные тенденции», и она перестает корректно
работать. Во-вторых, перемещаться с большей частотой
крупной мембране мешает ее относительно большой вес.
В-третьих, высокочастотный потенциал микрофона ограничивается дифракцией, возникающей по краям микрофонного капсюля.
Как видите, в силу этих причин частотный диапазон
микрофонов с большой мембраной уже.
В области высоких частот проявляется направленность
(способность воспринимать звуки сбоку и сзади) любого
микрофона. А частоту, на которой направленность впервые появляется, определяет размер мембраны. Дело в
том, что если длина прямой звуковой волны меньше или
равна диаметру мембраны, она создает перед ней зону
нарастающего давления и дифракции, влияющих на
характеристики направленности.
Соответственно, чем меньше мембрана, тем меньше
этот эффект и тем меньше направленность микрофона
зависит от частоты воспринимаемых им звуковых волн.
Динамический диапазон микрофона — это разница
в децибелах (дБ) между уровнем собственного шума и
уровнем звукового давления, на котором коэффициент
нелинейных искажений (К.Н.И.) в тракте микрофона
соответствует заданной норме. Как уже говорилось, у
маленькой мембраны уровень собственного шума выше,
но гораздо выше максимальный уровень воспринимаемого звукового давления. Т.о., по сравнению с большой, микрофоны с маленькой мембраной обладают
равным или большим динамическим диапазоном — за
счет способности работать с большим уровнем звукового
давления.
Итак, чтобы не ошибиться в выборе микрофона для
конкретной области применения, важно знать,
какие преимущества имеет та или иная конструктивная
особенность.
В статье использованы материалы компании
DPA Microphones.
Дополнительно:
www.dpamicrophones.com