5.7. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ МИКРОФОНЫ

Приемник давления. Принцип действия электромагнитных микрофонов этого типа (рис. 5.18) основан на возникновении ЭДС в катушке 1 при изменении магнитного потока, протекающего через сердечник катушки 8. Изменение магнитного лотока получается вследствие изменения воздушного зазора 5 в магнитной цепи, между диафрагмой 3 и полюсным наконечником керна 4. Этот зазор изменяется при колебании диафрагмы и модулирует магнитный поток. Последний создается постоянным магнитом 2, сделанным из высококоэрцитивных материалов, чаще всего сплавов алюминия и никеля, и проходит через сердечник катушки, полюсный наконечник, воздушный зазор и диафрагму. Сердечники и диафрагму изготовляют из мягкого магнитного материала (пермаллой, пермендюр и другие железоникелевые сплавы).

Электрическая характеристика такого микрофона определяется индуктивностью катушек (активное сопротивление невелико, поэтому внутреннее сопротивление его в передаваемом диапазоне частот растет

пропордионально частоте. Микрофон обычно нагружают на активное сопротивление, равное модулю его внутреннего сопротивления частоте 1000 Гц, .

Рис. 5.18. Электро-магнитный микрофон: а) конструкция капсюля; б) частотная характеристика микрофона (сплошная линия) и оптимальная (пунктир)

1 — катушка; 2 — кольцевой магнит; 3 — диафрагма; 4 — керн; 5 — зазор; 6 — отверстия в амбушюре; 7 — надмембранный объем; 8 — сердечник; 9 — корпус

Поэтому электрическая характеристика получается равномерной на частотах до 1000 Гц; выше этой частотны она падает. Коэффициент электромеханической связи для данного типа преобразователя можно определить из следующего соотношения:

где число витков катушки: -переменная составляющая магнитного потока, появляющаяся вследствие изменения величины зазора При поэтому поскольку индукция в зазоре; поперечное сечение машитопровода в нем; индуктивность катушки; воздушный зазор.

Как видим, коэффициент электромеханической связи не зависит от частоты. Поскольку акустическая чувствительность приемника давления также не зависит от частоты, то должна корректироваться электрическая характеристика механической. При этом надо помнить, что электромагнитные микрофоны используются только для передачи речи, когда оптимальной частотной характеристикой будет характеристика с положительной тенденцией табл. 3.2). Поэтому необходимо, чтобы механическая характеристика имела подъем не менее на частотах до 1000 Гц и более крутой — выше этой частоты. Это возможно только при выборе механической системы с резонансом на частоте примерно 2000—2200 Гц с дополнительной коррекцией частотной характеристики в диапазоне от 2000 до 3500 Гц. Для этого применяют резонатор Гельмгольца, включающий в себя отверстия в амбушюре 6 и надмембранный объем 7. Частотный диапазон микрофона получается не менее 250—3000 Гц с неравномерностью частотной характеристики (по отношению к положительной тенденции не более и уровнем чувствительности не менее На рис. 5.19а показан такой микрофон

Рис. 5.19. Элактромагнитные микрофоны: а) микрофон

Приемник градиента давления (см. рис. 5.19 б). Этот тип микрофона предназначен также только

для передачи речк по системам связи, оповещения, диспетчерских системен и т. п. Его акустическая, механическая и магнитная системы являются дифференциальными. В капсюле такого микрофона (рис. 5.20а) расположены два кольцевых кагнита 1 с полюсными наконечниками 2 и диафрагмой 4, между которыми с обеих сторон воздушные зазоры 3.

Рис. 5.20. Дифференциальный электромагнитный микрюфон: б) частотная характеристика микрофона (сплошная кривая) и оптимальная (пунктир); кольцевые магниты; 2 — магнитопровод; 3 — воздушный зазор; 4 — диафрагма; 5 — гофрировка диафрагмы; 6 — канал для подачи звукового давления к диафрагме

По краям диафрагмы делают кольцевую гофрировку 5, чтобы она могла колебаться как одно целое (т. е. как поршень). На полюсных наконечниках размещены катушки, соединенные между собой последовательно. Звуковые волны проходят через

каналы 6. В состоянии покоя диафрагма занимает среднее положение и магнитный поток в ней практически равен нулю (это дает возможности использовать тонкую диафрагму, так как нет опасности ее насыщения). При смещении диафрагмы под 7 действием звукового давления поток в одной магнитной цепи увеличивается, а в другой — уменьшается, и через диафрагму идет разностный поток. Индуктируемое напряжения в катушках складываются арифметически, так как находятся в фазе.

Капсюль микрофона размещен в пластмассовом корпусе, имеющем отверстия (см. рис. 5.196), соединяющиеся с каналами 6. Эти отверстия вместе с каналами образуют резонатор Гельмгольца.

Размеры микрофона невелики: диаметр толщина Этот микрофон размещают только в ближней зоне источника звука на расстоянии см от рта говорящего. Располагать микрофон необходимо сбоку от рабочей оси рта, так как иначе при произнесении взрывных звуков речи из-за завихрений, образующихся около микрофона, возникают значительные нелинейные искажения в виде хрипов. Характеристика акустической чувствительности этого микрофона, полученная с учетом реакции его на градиент давления и близости к источнику звука, имеет равномерный участок до частоты 1000 Гц и небольшой подъем выше этой частоты, т. е. мало отличается от характеристики электромагнитного микрофона приемника давления. Остальные характеристики у приемника градиента давления такие же, как у приемника давления. Резонанс механической системы у него выбирают также на частотах около 2500 Гц и также с помощью акустической коррекции получают равномерную частотную характеристику в диапазоне до 3500 Гц и даже до 5000 Гц. Нижняя граница передаваемого частотного диапазона находится около 250— 300 Гц. Неравномерность частотной характеристики (по отношению к тенденции не превышает (см. рис. 5.206). Уровень чувствительности находится около Так как этот микрофон имеет высокую шумосгойкость (см. § 5.2), то его используют для работы в шумах высокого уровня и называют дифференциальным электромагнитным шумостойким микрофоном Микрофон — приемник градиента давления второго порядка — составлен из

двух микрофонов с дифференциальным включением. Такой же микрофон можно получить, применив один микрофон, снаёженный специальной звукоподводящей трубкой, направляющей дополнительную звуковую волну непосредственно на микрофон. Таким образом, на микрофон действует разность давлений двух волн. Такие микрофоны обладают высокой шумоустойчивостью и могут работать, в шумах с уровнем до