Как работают микрофоны?
Мы используем микрофоны для самых разных целей: от новостей до YouTube и производства музыки. Эти устройства улавливают наши голоса более века и сегодня являются важной частью нескольких отраслей промышленности.
Мы многим обязаны технологии, которая используется в микрофонах, но большинство людей ничего об этом не знает. Вот разные типы микрофонов и способы их работы.
Первые микрофоны
История микрофонов восходит к концу 1870-х годов. Шотландско-американский изобретатель Александр Грэм Белл изобрел передатчик звука для своего телефона в 1876 году. В том же году он изобрел жидкостный передатчик (или водяной микрофон). Это устройство было продемонстрировано во время выставки столетия в Филадельфии, и оно вдохновило немецко-американского изобретателя Эмиля Берлинера.
Год спустя Берлинер объединился с Томасом Эдисоном, чтобы создать первый настоящий микрофон. Его называли «угольным микрофоном», и в нем использовались крошечные гранулы углерода для передачи волн давления между двумя металлическими пластинами. В то же время британский изобретатель Дэвид Эдвард Хьюз изобрел собственную версию той же технологии. Эти устройства заложили основу для разработки других типов микрофонов.
Различные типы микрофонов и принцип их работы
Сегодня в дикой природе существует около миллиона и одного различных типов микрофонов, но они следуют схожим основным принципам для захвата звука. Некоторые из самых популярных типов микрофонов – динамические микрофоны, ленточные микрофоны и компрессионные микрофоны. Они, наряду с угольными микрофонами, будут объяснены в этой статье.
Углеродные микрофоны
Углеродные микрофоны занимают особое место в истории как первые микрофоны правильной формы. Они активно использовались в 20-м веке, но сейчас они в основном ограничены определенной нишей. Они все еще используются в некоторых военных приложениях сегодня из-за их устойчивости.
Углеродные микрофоны имеют форму хоккейной шайбы и обычно подвешены на металлических катушках. Есть металлический корпус с вырезанными отверстиями, который защищает внутренности, пропуская звук. Слой углеродных гранул зажат между двумя металлическими пластинами. Электрический ток проходит через гранулы, а металлические пластины действуют как электрод.
Углерод используется, потому что это резистор, а это значит, что он может проводить электричество, но не очень хорошо. Первая пластина, диафрагма, очень тонкая и движется вперед и назад вместе со звуковыми волнами. Когда диафрагма движется внутрь, она сжимает гранулы углерода, пропуская большую часть тока.
Когда диафрагма движется наружу, она разжимает гранулы углерода, пропуская меньший ток. Это изменение тока соответствует высоте и громкости звука, проходящего через микрофон.
Конденсаторные микрофоны
Многие лучшие микрофоны-дробовики используют конденсаторную технологию. Конденсаторные микрофоны очень похожи на угольные микрофоны; они также используют две заряженные пластины, разделенные небольшим расстоянием. Однако вместо угольных гранул между пластинами просто воздух. Когда первая пластина (диафрагма) перемещается, изменяется расстояние между пластинами. Это движение приводит к изменению характеристик заряда. Эти вариации заряда затем фиксируются записывающим устройством.
Динамические микрофоны
Для подкастинга предпочтительны динамические микрофоны . Они сильно отличаются от угольных и конденсаторных микрофонов. Вместо металлической диафрагмы динамические микрофоны обычно имеют майларовую диафрагму. Он подключен к небольшой медной катушке, которая наматывается на цилиндрический магнит. Динамические микрофоны работают так же, как динамики в наушниках, только наоборот.
Когда звуковые волны попадают на диафрагму, она движется вперед и назад вместе с катушкой. Когда катушка движется в магнитном поле магнита, она создает электрический ток. Этот ток проходит через катушку на записывающее устройство. Как и в случае с другими типами микрофонов, сила тока будет варьироваться в зависимости от высоты звука и громкости звука.
Ленточные микрофоны
Как и динамические микрофоны, ленточные микрофоны используют магнит. Вместо цилиндрического магнита в этих микрофонах используется либо U-образный магнит, либо два магнитных стержня. Между полюсами магнита проложена тонкая гофрированная лента из металла (обычно алюминия). Эта лента расположена вертикально в микрофоне и имеет провод, подключенный к каждому концу.
Когда звуковые волны попадают на ленту, они заставляют ее двигаться. Как и в случае с динамическими микрофонами, лента взаимодействует с магнитным полем, вызывая генерацию тока. Трансформатор увеличивает ток на пути к записывающему устройству. Как и в случае с большинством микрофонов, сила тока зависит от звука.
Они разные, но на самом деле они одинаковые
Есть много разных типов микрофонов, и некоторые из них работают на совершенно разных технологиях. Однако микрофоны достигают той же цели – преобразовывать наши голоса и музыку в электрические токи.
Без инноваций в микрофонных технологиях, которые произошли за последние 125 лет, действительно сложно сказать, существовало бы большинство отраслей промышленности сегодня.