Однонаправленный микрофон

В таком микрофоне звуковое давление воздействует на подвижную систему с двух сторон. Между давлениями, действующими по обе стороны, получается определенный сдвиг фаз. На рис. 4.20 схематично изображена акустическая система такого микрофона.

Рис. 4.20 Электродинамический катушечный однонаправленный микрофон (с кардиоидной характеристикой направленности) а — схематическое изображение; б - эквивалентная схема механико-акустической системы микрофона

Как видно из эквивалентной схемы, колебательная скорость подвижной катушки, при условии описывается выражением:

Здесь акустическое сопротивление диафрагмы; — акустическое сопротивление прохода, соединяющего полость за диафрагмой с тыльной стороной микрофона; акустическое сопротивление полости за диафрагмой; разность путей волны к передней и тыльной сторонам микрофона.

При условии скорость диафрагмы, а следовательно, и напряжение, снимаемое с микрофона, будут зависеть от угла падения волн как Если гибкость воздуха в полости за мембраной), то т. е. сопротивление прохода должно быть чисто активным. В этом случае частотная характеристика чувствительности определяется величиной:

Так как падает с частотой и может быть сделано относительно малым по сравнению с то подвижная система микрофона должна иметь резонансную частоту, расположенную в середине рабочего диапазона, и значительное затухание. Можно выполнить 52 в виде сопротивления акустической массы, и потребовать, чтобы т. е. сделать по возможности близким

к чисто активному акустическому сопротивлению. Для этой цели надо уменьшить объем полости за диафрагмой до возможного минимума и подсоединить к этой полости другую большую полость через отверстие, прикрытое пористым материалом, создающим сопротивление трения при продувании через него воздуха.

Рис. 4.21. Электродинамический катушечный микрофон с кардиоидной характеристикой направленности: а — механико-акустическая система с добавочной полостью , А—патрубок, увеличивающий разность хода волн с внешней стороны микрофона; б - эквивалентная схема механико-акустической системы микрофона

Эквивалентная схема примет вид, показанный на рис. 4.21. Для получения частотнонезависимой чувствительности микрофона потребуется низкая собственная частота подвижной системы.

Наконец, можно применить симметричную конструкцию с двумя диафрагмами, аналогичную описанной в параграфе 4.8 для направленного конденсаторного микрофона. Так как микрофон должен работать в широком диапазоне частот и длин волн, то соотношения, при которых должна формироваться диаграмма вида невозможно выдержать во всем этом диапазоне. В области низких частот начинают влиять сопротивления гибкости диафрагмы и акустических полостей, в области высоких частот — масса подвижной системы или масса воздуха, колеблющегося в пористых активных акустических элементах и, наконец, отношение перестает быть малым по отношению к единице и дифракция волн около микрофона принимает сложный характер.

Существует ряд конструкций электродинамических однонаправленных микрофонов, в которых с помощью некоторых усложнений основного акустического -образного фильтра достигается более или менее удовлетворительное выравнивание характеристик направленности и чувствительности. В качестве примера приведем схему микрофона рис. 4.22. В этом микрофоне имеются три самостоятельные части акустической системы с разным максимальным расстоянием запаздывания Для низких частот применяется

стическая система с большим и согласованием с помощью активного сопротивления , а для средних и высоких частот пути запоздания соответственно уменьшены и используются согласования с помощью активного элемента (дополнительной полости с отверстием, демпфированным пористым материалом).

Катушечные электродинамические однонаправленные микрофоны уступают по частотному диапазону и равномерности характеристик ленточным и конденсаторным микрофоном. Однако вследствие большой надежности конструкции и высокой чувствительности они находят широкое применение, главным образом, для передачи речи.

Рис. 4.22. (см. скан) Однонаправленный широкополосный электродинамический катушечный микрофон: а — механико-акустическая система; б - эквивалентная схема

Лучшие образцы позволяют получить диапазон частот 40—17 000 Гц с неравномерностью и чувствительность Разность уровней чувствительности с передней и задней сторон достигает