Історія та пристрій мікрофонів
Власне, першим термін "мікрофон" запропонував використовувати британський винахідник Сер Чарльз Уітстоун в 1827 році. Його нехитрий інструмент для посилення слабких звуків - дві тонкі рейки, що повідомляли механічні коливання вухам, не мав нічого спільного з тим, що тепер називається мікрофоном. Нічого, окрім назви. Мікрофон як пристрій для перетворення акустичного сигналу в електричний із збереженням хвильових характеристик - з'явився в 1876 році. Правда, називався він зовсім інакше - рідинний передавач (liquid transmitter).
Рідинний передавач
Принцип роботи рідинного передавача досить простий. У трубообразние резервуар налито трохи води, на якій "плаває" пергаментна діафрагма.
До діафрагмі приєднаний провід - так, щоб лише ледь стикатися з водою. У воду додана невелика кількість кислоти, щоб поліпшити її електропровідність.
Коли людина щось каже в трубку, діафрагма починає коливатися, так що провід стикається з водою то більше, то менше. Відповідним чином змінюється опір електричного кола.
4 березня 1877 американський винахідник Еміль Берлінер побудував перший вугільний мікрофон. Однак розвиток отримав мікрофон американського винахідника Девіда Юза (у травні 1878 року). Мікрофон Юза містив вугільний стрижень з загостреними кінцями, що впирався у дві вугільні самі філіжанки, і сполучений з рухомою мембраною. Площа контакту вугільного стрижня з чашечками сильно змінювалася при коливаннях мембрани, відповідно змінювалося і опір вугільного мікрофона, а з ним і струм в ланцюзі. Мікрофон Юза удосконалювався багатьма винахідниками. Вельми значно вдосконалив цей тип мікрофонів Едісон. Він запропонував використовувати вугільний порошок замість вугільного стрижня, тобто винайшов новий вид вугільного мікрофона з вугільним порошком. Автор найбільш прижився конструкції вугільного мікрофона - Ентоні Уайт (1890).
Вугільний мікрофон практично не вимагає посилення сигналу, сигнал з його виходу можна подавати безпосередньо на високоомний навушник або гучномовець. Через це властивості вугільні мікрофони використовувалися до недавнього часу в телефонних апаратах (з дисковим номеронабирачем). Однак вугільний мікрофон відрізняється поганий амплітудно-частотною характеристикою (він нечутливий до занадто низьким і дуже високим частотам). Крім того, на відміну від найбільш поширеного динамічного мікрофона, вугільний вимагає живлення постійним струмом.
Перший "стрічковий" мікрофон "44А" винайдений в 1942 році співробітниками американської компанії RCA. Йому судилося стати одним із самих популярних мікрофонів для студійних записів. Власне кажучи, більше він ніде і не застосовувався: занадто важкий (3,5 кілограма). Однак він володів і рядом помітних переваг: висока чутливість і вузька спрямованість, за рахунок чого відсікалися сторонні шуми.
У мікрофоні використовувалася стрічка довжиною 50 мм і шириною 2,4 мм, яка рухалася в магнітному полі відповідно зі звуковим тиском. Згодом вага стрічкових мікрофонів значно зменшився, а для збільшення чутливості стали використовувати два стрічкових капсуля відразу.
В даний час у професійній практиці використовуються тільки динамічні та конденсаторні мікрофони. Перший динамічний мікрофон ДМК виготовили на заводі "Октава" в 1936 році. Динамічний мікрофон - це найбільш поширений тип конструкції мікрофона. Діафрагма динамічного мікрофона пов'язана з котушкою, що знаходиться в зазорі навколо магніту.
Поздовжні коливання прилеглого повітря зміщують діафрагму з котушкою щодо постійного магнітного поля, що призводить до появи на кінцях котушки змінного електричного потенціалу, напруга і частота якого пропорційні силі і частоті звуку, що впливає на діафрагму.
На відміну від конденсаторних, динамічні мікрофони не вимагають фантомного живлення.
Компанія AKG в 1947 році представила свій перший конденсаторний мікрофон, але до 1962 року, коли Белл Лабс почали випускати свою версію таких мікрофонів, особливою популярністю вони не користувалися. А вже кінця 1970-х років приблизно третина всіх які у світі мікрофонів були конденсаторними.
У конденсаторному мікрофоні звук впливає на мембрану, що є однією з обкладок конденсатора.
Цей конденсатор включений в послідовний ланцюг з джерелом постійного струму. При звуковому впливі на мембрану вона починає коливатися, викликаючи зміну ємності, яке, у свою чергу, перетворює постійну напругу джерела в змінну.
Конденсаторний мікрофон має дуже високу вихідний опір. У зв'язку з цим, всередині комп'ютера розташовують передпідсилювач з високим вхідним опором. Конденсаторні мікрофони мають досить рівномірної амплітудно-частотною характеристикою і забезпечують високоякісне звучання, у зв'язку з чим широко використовуються в студіях звукозапису, на радіо і телебаченні.
Недоліками їх є висока вартість, необхідність у зовнішньому живленні і висока чутливість до ударів і кліматичних впливів - вологості повітря й перепадам температури. Однак існує тип конденсаторного мікрофона - електретний мікрофон, який вільний від більшості перерахованих недоліків.
Принцип дії електретного конденсаторного мікрофона заснований на здатності деяких діелектричних матеріалів (Електрети) зберігати поверхневу неоднорідність розподілу заряду протягом тривалого часу. Тонка плівка з гомоелектрета поміщається в зазор конденсатора, у якого мембрана має можливість переміщатися під дією зовнішнього акустичного сигналу, або плівка наноситься на одну з обкладок. Це призводить до появи деякого постійного заряду конденсатора. При зміні ємності, через зміщення мембрани, на конденсаторі проявляється зміна напруги, відповідне акустичному сигналі.
Електретний мікрофон має дуже високий опір (кілька сотень кОм або Мом), що змушує підключати їх до підсилювачів з високим вхідним опором.
Висновок
Отже, найперший мікрофон, що з'явився на світ в 1876 році, називався рідинний передавач. Через рік американський винахідник Еміль Берлінер побудував перший вугільний мікрофон. Перший динамічний мікрофон був випущений після майже 60 років. "Стрічковий" мікрофон з'явився в 1942 році. А ще через 5 років був представлений перший конденсаторний мікрофон.
Зараз у професійній практиці використовуються тільки динамічні та конденсаторні мікрофони. Динамічні мікрофони досить надійні і міцні - в усякому разі, міцніше конденсаторних, тому їх, в основному, і використовують на концертах. Але у зв'язку з тим, що маса рухомих елементів в динамічних мікрофонах більше, їх чутливість явно нижче, ніж в конденсаторних. Останні ж мають тенденцію записувати звук як він є, з усіма недоліками. Тому навіть ті, хто здатний співати "наживо" бездоганно, вважають за краще навіть в студії використовувати динамічні мікрофони.
Список використаної літератури
Вейценфельд, А. Пристрій і технічні параметри мікрофонів / А. Вейценфельд / / Звукорежисер. - 2000. - № 1.
Вибрані розділи з історії мікрофонів / / Джерело знань - статті, огляди, новини, 2006. Режим доступу: http://Art.Thelib.Ru
Мікрофон / / Вікіпедія - вільна енциклопедія, 2008. Режим доступу: http://ru.wikipedia.org