Файл: Римский-Корсаков А.В. Электро-акустика.pdf

к чисто активному акустическому

сопротивлению.

Д л я этой

цели

надо уменьшить объем

полости

за

д и а ф р а г м о й

до

возможного

ми­

нимума и подсоединить

к этой

полости другую

большую полость

лентная схема примет вид, показанный на

рис. 4.21. Д л я

получе­

ния

частотнонезависимой чувствительности

микрофона

потребует­

ся

низкая собственная частота подвижной системы.

Наконец, м о ж н о

применить симметричную конструкцию

с

дву­

мя

д и а ф р а г м а м и ,

аналогичную

описанной

в

п а р а г р а ф е

4.8

д л я

направленного

конденсаторного

микрофона .

Т а к

как

микрофон

д о л ж е н работать в

широком д и а п а з о н е частот и

длин волн, то со­

отношения,

при

которых д о л ж н а

формироваться

д и а г р а м м а

вида

(1+cosO),

невозможно в ы д е р ж а т ь во всем этом

диапазоне . В

об­

ласти низких частот начинают влиять сопротивления

гибкости

диа­

ф р а г м ы и акустических полостей,

в области

высоких

частот — мас ­

стых активных

акустических элементах и,

наконец,

отношение

сос/со перестает

быть м а л ы м по отношению к единице и

д и ф р а к ц и я

волн около микрофона принимает с л о ж н ы й х а р а к т е р .

Существует

ряд конструкций электродинамических

однонаправ ­

ленных микрофонов, в которых с помощью некоторых

усложнений

основного акустического Т-образного фильтра

достигается более

стоятельные

части акустической системы

с р а з н ы м м а к с и м а л ь н ы м

расстоянием

з а п а з д ы в а н и я d. Д л я низких

частот применяется аку-

стическая система с большим d и согласованием

с помощью актив­

ного сопротивления § 2 , а

дл я средних

и

высоких частот пути за­

поздания

соответственно

уменьшены и используются

согласования

с помощью

активного элемента „• 3 (дополнительной

полости

с от­

верстием,

демпфированным

по­

ристым

м а т е р и а л о м ) .

Катушечные

электродинамиче ­

ские однонаправленные микрофо­

ны уступают по частотному диа­

пазону и

равномерности характе ­

ристик ленточным и конденсатор­

ным

микрофоном .

О д н а к о вслед­

ствие

большой

надежности

кон­

струкции

и

высокой чувствитель­

ности они находят широкое при-

ф

Щ

ff «а

менение, главным образом, дл я передачи

речи.

Л у ч ш и е

образцы

позволяют

получить

диапазон частот 40—17 000

Гц с неравномер ­

ностью ± 5

д Б и

чувствительность

1,8

м В / Н / м 2 . Разность

уровней

чувствительности с передней и задней

сторон достигает 15 д Б .

Биградиентный микрофон

Если

аналогично схеме рис. 4.6, приведенной в п а р а г р а ф е 4.3,

ь качестве элементов

группы применить дв а микрофона (рис. 4.23)

с косинусоидальной

или кардиоидной

характеристиками

направ ­

ленности, то в области частот, где размер D группы ма л по срав­

нению с длиной волны, характеристика

направленности такой груп­

пы в соответствии

с

(4.42) будет

иметь

вид cos2 9 или cos 9 ( 1 +

+ cos9). Лепестки таких характеристик

направленности будут уже ,

ния речей,

микрофоны

солирующих

исполнителей). Использование раз ­

ности

сигналов

двух

приемников

создает

добавочную зависимость от

частоты

в

результирующей

харак ­

теристике

чувствительности

такого

сложного

микрофона .

Д л я

выравнивания

частотной ха­

рактеристики чувствительности при­

меняют

корректирующую

цепочку

R, L , С

(рис.

4.23),

п а р а л л е л ь н у ю

з а ж и м а м микрофона .

Эта цепочка

Рис. 4.23.

Соединение двух

имеет

емкостное

сопротивление

микрофонов для получения би-

вплоть до высоких частот, при кото­

градиентной

характеристики

рых расстояние м е ж д у

д и а ф р а г м а ­

и amp авленноста

ми приемников группы

становится

очень

острой

направленностью . Н а

рис. 4.24а схематически изоб­

р а ж е н

один

из

первых

микрофонов

этого

типа. Его

акустическая

приемная

часть

состоит

из

пучка

трубок

линейно

н а р а с т а ю щ е й

длины,

подсоединенного

к

капсюле

микрофона .

З в у к о в а я волна,

п а д а ю щ а я

на

открытые

концы трубок, вызывает

в них волны дав ­

зовым

запозданием, з а в и с я щ и м

от длины

трубок

и

угла

падения

волны

на приемную часть. Разность фаз

д л я соседних трубок со­

ставит

cocf (1—cos8)/c0 .

Поступая т а к ж е , к а к и в

случае линейных

групповых

антенн

из п элементов

(см. п а р а г р а ф

4.3), м о ж н о

получить

характеристи ­

ку направленности такого микрофона:

ф

(в) = п~х

(sin я i|>/2)/sin W2);

яр = со d (1 —

cos6)/c0 .

(4.67)

рина главного лепестка умень­

шается

с ростом

частоты. Д л я

достижения

значительной

на­

правленности на низких часто­

тах

о б щ а я

длина

акустической

системы д о л ж н а

быть

порядка

одного

метра.

Развитием этой идеи явля ­

ется

микрофон,

снабженный

одной

общей

трубкой с

рядом

равноотстоящих

друг

от

друга

отверстий,

прикрытых

порис­

тым

материалом

(тканью)

д л я

создания

достаточно

большого

активного

сопротивления

(рис.

4.24(5).

Без

такого

дополни­

тельного сопротивления нельзя

получить волн, идущих от от­

верстий к капсюлю микрофона .

Это

сопротивление

д о л ж н о

быть настолько

велико,

чтобы

Рис. 4.24.

Оверхнаоравлениые

'микро­

местные отражения волн

около

фоны:

с

пучком

трубок-волноводов;

отверстий

были

невелики.

а —

Один из способов

уменьше­

б — с одиночным .волноводом с от­

верстиями; в — с неоднородным вол­

ния

этих

отражений

состоит в

новодом,

уменьшающим .влияние от­

согласовании

волнового

сопро­

раженных волн

тивления

ОТреЗКОВ ТрубЫ МОЛ--

ду

отверстиями

со

стороны

входа .и выхода

данного

отрезка

с результирующим

сопротив­

лением

отверстия вместе

с соседним

участком

волновода

(рис.

стия складывается

с проводимостью

соседнего

с

данным

участка,

т а к что условие согласования принимает вид:

%k

=

%%k+i (з +

З и - О -

Здесь

^ — в о л н о в о е

сопротивление участка

м е ж д у

(к—1)-м

и

к-ы

отверстиями,

gft+i — волновое

сопротивление

м е ж д у

k-м и

( & + 1 ) - м

отверстиями,

з — акустическое

сопротивление отверстий.

И з

этого

в ы р а ж е н и я

следует, что

приняв

д л я

последнего отрез­

ка 8„ =

й,

получим:

fa-i

=

3/2,

=

&/3,

..,

=

%l{k +

1).

П р и таком согласовании

н а

конце

волновода,

шримыкающето

к

капсюлю, н а г р у ж а ю щ е е сопротивление капсюля

д о л ж н о составить

Если мысленно увеличивать число отверстий при неизменной

длине, м о ж н о представить себе волновод с

непрерывной

продоль­

ной щелью и плавно меняющимся вдоль оси х сечением S(x)

dx

труб­

ки. Условия согласования на элементарном

участке

длины

при

погонной

акустической

проводимости

щели

г\ могут быть получе­

ны, как и

в

предыдущем случае, путем

сложения

проводимостей:

1 Ibk + 1ІЬ = 1 /&„+,.

1ІІ (x) =

5 (x)/p0Co =

-t\dx + [S (x) + dS

(x)]/P o c0 ,

dS (x)/p0

Co — — г] сік,

5 (x) =

S (0) — p0

c0 r) x.

Согласования

можно достичь т а к ж е изменяя проводимость

щели

и оставляя сечение трубки постоянным.

таких

микрофонов составляет 30—40

м В / Н / м 2 при разомкнутых

з а ж и м а х и внутреннем

сопротивлении

1 кОм .

4.7.

С О Г Л А С О В А Н И Е

Э Л Е К Т Р И Ч Е С К О Й С Т О Р О Н Ы

Э Л Е К Т Р О Д И Н А М И Ч Е С К О Г О М И К Р О Ф О Н А

СО В Х О Д О М М И К Р О Ф О Н Н О Г О У С И Л И Т Е Л Я

катушечного микрофона — единицы

ом.

Удлинение провода ка­

тушки

или ленточки с

целью повышения

чувствительности

микро­

фона

невозможно, та к

как приводит

к неприемлемо большим раз ­

мерам

его подвижной

части. М е ж д у

тем чувствительность

ленточ­

составляет всего

10—20

м к В / Н / м 2 , та к что при использовании

та ­

кого микрофона дл я передачи речи пришлось бы усиливать

сигнал

напряжением

в несколько

микровольт.

Сопротивление

цепи

сетки

л а м п ы

входного

к а с к а д а

микрофон­

ного усилителя без у щ е р б а дл я величины

собственного

ш у м а это­

го к а с к а д а может

быть доведено д о 100—200 кОм . Ясно, что ис­

точник

н а п р я ж е н и я

с

внутренним

сопротивлением

в

доли ома

оказывается не согласованным с нагрузкой, которую

представляет

собой входная цепь сетки. Возникает естественное

предложение

включить

м е ж д у

микрофоном

и

входом

усилителя

повышающий

т р а н с ф о р м а т о р . Источник с внутренним сопротивлением R0

отдает

на активную

нагрузку

RB

максимальное

в о з м о ж н о е

н а п р я ж е н и е ,

если м е ж д у ними включен т р а н с ф о р м а т о р с коэффициентом

транс ­

формации

п таким, что

Ron2

= R„.

'

(4.68)

Д л я

ленточного

микрофона

с

сопротивлением 0,2

Ом и

усили­

теля с _Rn=2-105 Ом это означало

бы, что /г= 1000. П о

конструктив­

ным причинам выполнить широкополосный т р а н с ф о р м а т о р

с

та­

ким большим коэффициентом т р а н с ф о р м а ц и и не удается .

К р о м е

того, к а н а л и з а ц и я

широкого спектра звуковых частот с

помощью

кабеля,

который

нагружается

на

концах

сопротивлением

в