Мікрофон

Коротко

• Звук змушує коливатися чутливий елемент — мембрану, стрічку чи пластину, а перетворювач робить із цих коливань електричну напругу.
• За принципом дії розрізняють вугільні, електромагнітні (динамічні та стрічкові), конденсаторні, електретні, п’єзоелектричні мікрофони.
• Перший придатний для телефонії вугільний мікрофон створили паралельно Девід Г’юз, Еміль Берлінер і Томас Едісон у 1870-х.
• Нині найпоширеніші електретні та MEMS-мікрофони — їх щороку випускають мільярди для смартфонів і ноутбуків.

Кожна розмова телефоном, кожна радіопередача й кожен запис пісні починаються з того самого: тонка мембрана здригається під тиском звукової хвилі. Мікрофон — пристрій, який перетворює це ледь помітне коливання на електричний сигнал, що його можна підсилити, передати чи записати.

Як з’явився мікрофон

1861 року німецький винахідник Йоганн Філіп Райс побудував передавач звуку з металевою смужкою на мембрані, але мову він передавав погано. 1876 року Александер Грем Белл і Елайша Грей використовували в ранніх телефонах рідинні передавачі.

Справжній прорив дав вугільний мікрофон, у якому звук змінює стиснення вугільного порошку, а отже, і його опір. Його майже одночасно й окремо один від одного створили Девід Г’юз в Англії, Еміль Берлінер і Томас Едісон у США. Патент за заявкою 1877 року після тривалої суперечки отримав Едісон, хоча Г’юз показував робочий пристрій раніше. Вугільні мікрофони понад пів століття стояли в телефонних апаратах.

Далі розвиток пішов швидко: 1916 року Едвард Венте з Western Electric створив конденсаторний мікрофон, 1923 року з’явився практичний динамічний, а 1962 року Герхард Зесслер і Джеймс Вест у Bell Labs винайшли електретний.

Типи мікрофонів

Тип	Принцип	Де вживають
Вугільний	звук змінює опір вугільного порошку	старі телефони
Динамічний	котушка на мембрані рухається в полі магніту, виникає ЕРС індукції	сцена, репортаж
Стрічковий	тонка металева стрічка коливається в магнітному полі	студії, мовлення
Конденсаторний	мембрана — обкладка конденсатора, змінюється ємність	студійний запис
Електретний	конденсаторний з постійно зарядженим діелектриком	гарнітури, петлички, побутова техніка
П’єзоелектричний	деформація кристала дає напругу	контактні датчики, гідрофони
MEMS	мініатюрний конденсатор на кремнієвому чипі	смартфони, ноутбуки

Характеристики

Мікрофон описують чутливістю (яку напругу дає за певного тиску звуку), частотним діапазоном, рівнем власного шуму і спрямованістю. За спрямованістю мікрофони бувають круговими, кардіоїдними, суперкардіоїдними, двоспрямованими, а також гостроспрямованими «гарматами» для кіно й телебачення.

Застосування

Без мікрофонів не працюють телефони й радіостанції, звукозапис, телебачення, концертне підсилення, системи голосового керування, слухові апарати. Під водою звук ловлять гідрофони, різновид мікрофонів для рідкого середовища. Спеціальні вимірювальні мікрофони використовують для контролю шуму й акустичних випробувань, а ларингофони сприймають коливання гортані й допомагають говорити в сильному шумі.

Запитання

Який мікрофон кращий — динамічний чи конденсаторний?

Залежить від завдання. Динамічний міцний, не потребує живлення й добре витримує гучні джерела, тому його беруть на сцену й для ударних. Конденсаторний чутливіший і точніше передає високі частоти, тож його цінують у студії для вокалу й акустичних інструментів, але йому потрібне живлення, часто фантомне 48 В.

Що означає «кардіоїдний мікрофон»?

Це опис спрямованості. Кругові мікрофони однаково чують звук з усіх боків, кардіоїдні — переважно спереду, а ззаду майже ні; на графіку чутливість нагадує серце, звідси й назва. Двоспрямовані (вісімка) приймають звук спереду й ззаду.

Як працює мікрофон у смартфоні?

Здебільшого це MEMS-мікрофон: мембрану й конденсатор витравлюють просто на кремнієвому кристалі, а поруч розміщують підсилювач. Такий чип має кілька міліметрів завбільшки, а телефони часто мають кілька мікрофонів для шумоприглушення.

Див. також

• Ларингофон Працює там, де звичайний мікрофон «глухне» від шуму й вітру: у кабіні літака, танку, гелікоптері, на мотоциклі.
• Автоматична телефонна станція 1891 року американець Елмон Строуджер запатентував кроковий шукач, з якого почалася автоматизація телефонного зв’язку; перша автоматична станція запрацювала 1892 року.
• Розділ «Техніка» Машини, механізми, прилади та технічні поняття.

Джерела

1. Мікрофон — Вікіпедія (українська)
2. Microphone — Wikipedia (англійська)

Статтю написано редакцією словника за наведеними джерелами; дати й факти звірено між ними. Якщо джерела розходяться, це сказано в тексті.