Mikrofoon - Wikipedia
'n Mikrofoon (van Grieks: mikros = klein en phonos = geluid, oftewel "klein geluid") is 'n elektromagnetiese onderdeel wat geluid in 'n elektriese sein omskakel sodat die klank vir versterking plaaslik en/of elders weergegee kan word, asook om 'n geluidsopname mee te maak.
'n Mikrofoon is 'n omsetter wat geluidstrillings in elektriese spanningsvariasie omsit. Hoewel gevoelige, betroubare en gesofistikeerde mikrofone nou beskikbaar is, is die beginsels waarop dit werk, lank reeds ontwikkel.
Die eerste mikrofone is teen die middel van die vorige eeu gebou, en een van hulle, die koolstofmikrofoon, was so suksesvol dat dit vandag nog gebruik word. Die koolstofmikrofoon verskaf sterk spanningsvariasies, en werk oor 'n frekwensiegebied wat voldoende is om die menslike stem duidelik te laat klink.
Die koolstofmikrotoon is egter ongeskik vir byvoorbeeld die natuurgetroue omsetting van musiek, wat 'n baie wyer frekwensiegebied as spraak omvat, en met die ontwikkeling van die elektronika het beter mikrofone, soos die dinamiese mikrofoon, verskyn wat klank baie getrou in elektriese golwe kan omsit.
Die magnetodinamiese mikrofoon is vandag die algemeenste mikrofoon, en bestaan uit 'n spoeletjie waaraan 'n membraan vasgeheg is, Die spoeletjie kan vry in 'n lugspleet van 'n permanente magneet beweeg, en as die membraan (onder die invloed van lugtrillings ofte wel geluidstrillings) beweeg, bring die spoeletjie 'n elektriese stroom voort.
Die grootte van die stroom is eweredig aan die trillingsnelheid van die membraan. Hoewel eenvoudig en kompak, is die MD-mikrofoon (magnetodinamiese mikrofoon) 'n baie goeie omsette Die bandmikrofoon werk oor 'n wyer frekwensiegebied as die MD-mikrofoon, en bevat 'n geriffelde aluminiumplaatjie wat vir sowel 'n membraan as 'n stroomgeleier dien. Dit reageer veral goed op uiters hoe of lae frekwensies (vinnige of stadige trillings), maar word moeiliker as die MD-mikrofoon vervaardig.
Die bandmikrofoon is ook kwesbaarder (nie skokbestand nie) en word daarom hoofsaaklik in ateljees gebruik. Die kapasitormikrofoon is een van die beste beskikbare mikrofone, en bevat twee plaatjies waartussen daar 'n kapasitansie (vermoë om elektriese lading op te gaar) bestaan. Een van die plaatjies dien as membraan, en as dit tril, ontstaan daar spanningsvariasies tussen die plaatjies. Die geleiers wat aan die plaatjies vas is, beïnvloed egter die kapasitansie, en om dit uit te skakel, word 'n voorversterker in die mikrofoon ingebou.
Die voorversterker moet egter 'n baie hoë ingangsweerstand hê. Omdat gewone transistors 'n lae ingangsweerstand het, word spesiale transistors, sogenaamde FET - ("field effect transistors") transistors vir die bou van die voorversterker gebruik. Die mikrofoon word dus ook van batterytjies voorsien, wat krag aan die versterker moet lewer. Die kristalmikrofoon bevat 'n piësoëlektriese kristal tussen twee plaatjies, en die kristal is aan 'n membraan verbind. Sodra die membraan tril, ontwikkel dit 'n wisselende spanning in die kristal, wat na 'n klankversterker oorgedra kan word.
Mikrofone kan so vervaardig word dat dit geluide uit alle rigtings of net geluide uit 'n sekere rigting kan ontvang. Die rigtingsgevoeligheid kan met behulp van 'n rigtingsdiagram voorgestel word, waarvan die diagramvorm aandui vir watter geluide (wat van voor, agter, bo, onder of weerskante kan kom) 'n mikrofoon die sensitiefste is. Sekere mikrofone is byvoorbeeld gevoelig vir geluide uit alle rigtings, maar die gevoeligste vir die wat van voor af kom. Ander mikrofone ontvang weer geluide van voor sowel as van agter, maar nie uit ander rigtings nie.
Alle mikrofone is egter die gevoeligste vir geluide uit die rigting waarin die membraan gerig is. Rigtingsgevoeligheid kan byvoorbeeld beheer word deur 'n membraan van agter af te sluit (toe te maak). of oop te laat. 'n Mikrofoon met 'n afgeslote membraan ontvang geluide uit alle rigtings, maar is veral sensitief vir die wat van voor af kom, en staan bekend as 'n drukmikrofoon. 'n Mikrofoon met 'n oop membraan reageer op drukverskille van trillings van voor en agter, maar nie van ander rigtings nie, en staan bekend as 'n drukverskilmikrofoon.
Druk- en drukverskilmikrofone word dikwels gekombineer om 'n sekere rigtingsgevoeligheid te verkry, 'n Drukverskilmikrofoon alleen het 'n 8-vormige rigtingsdiagram, met die mikrofoon as middelpunt, en reageer dus op geluide uit gebiede voor en agter die mikrofoon. As 'n mikrofoon egter so saamgestel word dat dit 50 % drukgevoelig en 50 % drukverskilgevoelig is, is die rigtingsdiagram niervormig, en die mikrofoon is gevoelig vir geluide uit 'n gebied van voor en weerskante, maar nie vir geluide van agter nie. Uiterste rigtingsgevoeligheid kan verkry word deur 'n mikrofoon in 'n silinder (buismikrofoon) of in die brandpunt van 'n paraboliese reflektor te plaas.
Die impedansie (weerstand teen die vloei van wisselstroom) van mikrofone is sterk uiteenlopend: kristal- en kapasitormikrofone het byvoorbeeld 'n hoë, en MD-mikrofone 'n lae impedansie. In die praktyk word impedansies by 'n frekwensie van 1 000 Hz gemeet, en wissel van 200 ohm vir lae-impedansie- tot 50 kilo-ohm vir hoë-impedansie-mikrofone.
Dit is belangrik dat die impedansie van 'n mikrofoon met die van die apparaat (byvoorbeeld 'n klankversterker) waarby dit gebruik word, moet ooreenstem. 'n 50-kilo-ohmmikrofoon kan byvoorbeeld nie by 'n 200-ohm-ingang ingeprop word indien goeie resultate verlang word nie. Die gevoeligheid van mikrofone word gemeet aan die verhouding tussen die geluidsdruk (trillings) en die ontwikkelde spanning, en in mV/μ bar uitgedruk (1 mV/μbar = 10- 2 V.m2/N). 'n Goeie mikrofoon sal byvoorbeeld maklik 100 mV by sagte geluide (lae druk) ontwikkel.
Die kwaliteit van 'n mikrofoon word bepaal deur vervorming en dinamiek. Vervorming vind plaas as die mikrofoon nie 'n geluid natuurgetrou in 'n elektriese ekwivalent kan omsit nie. Dinamiek is die verhouding tussen die swakste en sterkste seine wat 'n mikrofoon getrou kan weergee, hoewel dit ook deur frekwensie beïnvloed word.