Качество звукопередачи микрофона определяется совокупностью многих его параметров и характеристик. В справочнике приводятся только основные параметры микрофонов и методы их измерения.

/Основными параметрами и характеристиками, по которым оценивается микрофон, являются его чувствительность и зависимость чувствительности от частоты и угла падения звуковой волны в номинальном диапазоне частот. Под номинальным диапазоном частот понимается диапазон, задаваемый в зависимости от назначения микрофона. В этом диапазоне определяется зависимость чувствительности от частоты. Под чувствительностью (приведенной в справочнике для конкретных моделей микрофонов) понимается чувствительность по свободному звуковому полю, т. е. отношение электродвижущей силы на выходе микрофона к звуковому давлению в рабочей точке свободного звукового поля при угле падения звуковой волны 0°. Свободное звуковое поле получают в звукомерных камерах, в которых влня-не отражающих поверхностей пренебрежимо мало. Под углом падения звуковой волны понимается угол между рабочей осью микрофона, т. е. прямой, проходящей через рабочий центр микрофона в направлении его максимальной чувствительности, и направлением распространения звуковой волны вдоль рабочей оси излучателя. Зависимость чувствительности от частоты в номинальном диапазоне частот называется частотной характеристикой чувствительности (ЧХЧ). Чувствительность и ЧХЧ могут быть измерены при любом- угле падения звуковой волны. Измерения чувствительности и ЧХЧ производят прн нормальных климатических условиях, т. е. при любой комбинации температур, относительной влажности и атмосферного давления в звукомерной камере, не выходящих за пределы 15... 35°С, 25... 75% н 86... ... 106 Па. Измерения производят по структурной схеме рис. 4-9. На бланке са-

Рнс. 4.9. Схема измерения частотной характеристики чувствительности:

/ - установка для автоматической записи частотных характеристик: 2 - излучатель, 3, 7-усилители измерительные; 4 - фильтр сопровождающий; 5 - устройство автоматического регулирования, 8 фильтр избирз-тельной; 6, 9, 10 - вольтметры переменного тока; - помещение, обеспечивающее условия свободного поля, BMi - микрофон управляющий; ВМг - микрофон измерительный или испытуемый

Мописца записывается частотная характеристика чувствительности или уровня чувствительности. Под уровнем чувствительности понимается двадцать десятичных логарифмев отношения чувствительности микрофона к чувствительности 1 В/Па. Звуковое давление создается излучателем при подведении к нему синусоидального сигнала. Частотная характеристика чувствительности записывается при поддержании постоянства звукового давления. Чувствительность микрофона

S = UlpiK,

(4.4)

где V - напряжение холостого хода на выходе микрофона, Ъ; К - коэффициент усиления микрофонного усилителя, р,- - звуковое давление в точке размещения испытуемого микрофона, определенное с помощью измерительного микрофона, Па.

Чувствительность, частотную характеристику чувствительности нли уровня чувствительности можно измерять с помощью шумового сигнала. В этом случае низкочастотный генератор в схеме рис. 4.9 заменяется генератором розового шума и третьоктавным фильтром. Прн измерении с помощью шумового сигнала чувствительность и ЧХЧ определяют в третьоктавных полосах шума. По записи ЧХЧ определяют ее неравиомерность в номинальном диапазоне час-гот по формуле.

Ar = 20lg4 (4.5)

где Sumax - максимальное и Sw m<n - минимальное значения чувствительности, В-Па;При определевин неравномерности ЧХЧ пики и провалы уже 1/8 октавы не учитываются. (Неравномерность ЧХЧ, являясь причиной искажения тембра, должна быть минимальной в широком диапазоне частот. Однако это требование справедливо только для условий звукозаписи в высококачественных студиях и было бы ошибочно распространять его для любых акустических ус-лов вй.!

При установившемся серийном производстве, т. е. строгом соблюдении технологии изготовления, определяется федняя ЧХЧ данного типа микрофона и возможные (определяемые допусками на детали) отклонения от нее. Тогда в технических условиях на эту модель микрофона приводится типовая ЧХЧ с до-пусковой областью. Неравномерность ЧХЧ микрофона ограничивается допус-ковой областью. Такое нормирование принято в стандартах МЭК для микрофонов >{атегории Hi-Fi, так как обеспечивает более стабильную форму ЦХЧ. При этом на крутизну типбвой ЧХЧ, т. е. ив отношение величины изменения чувствительности, выраженное, в децибелах, к величине частотного интервала, выраженного в октавах, на котором это изменение произошло, накладываются ограничения: в низкочастотном диапазоне (до 250 Гц) и высокочастотном ди-впазоне (выше 8000 Гц)-9 дБ/окт, в днапазоне 250 ...8000 Гц-6 дБ/окт.

\ Направленные свойства микрофонов оцениваются характеристикой иаправленности, т. е. зависимостью чувствительности микрофона, по свободному полю от угла падения звуковой волны на заданной частоте и частотной харакгерис-тикой направленности, т. е. зависимостью характер,истики направленности от частоты. Оба этих параметра можно определить нз семейства ЧХЧ, снятых прн различных углах падения звуковой волны. Графически характеристика направленности изображается на бланках с полярными координатами.

Направленные свойства микрофонов оцениваются также перепадом чувствительности, т. е. отношением, выраженным в децибелах, значений чувствительности прн падении звуковых волн вдоль двух произвольно выбранных направлений. Обычно нормируется перепад чу.вствнтельности при углах, падения зву-KOBBlx волн О и-180° (перепад чувствительности фронт - тыл ) или при углах падения О и 90°. Перепад чувствительности нормируется либо на любой частоте номинального диапазона, либо в ограниченном диапазоне внутри номинального. I Прн этом под средним перепадом чувствительности понимается среднее квадратичное значение перепадов чувствительности, выраженное в децибелах. Средний перепад чувствительности

где Sua - чувствительность микрофона прн угле падения звуковой волны 0°, В-Па~; - чувствительность микрофона при угле падения звуковой волны е°, В-Па-; п - число точек подсчета (производится на дискретных частотах октавного ряда).

Важны.м параметром, определяющим качество звукопередачн микрофона, является динамический диапазон, т. е. разность между максимальным уровнем звукового давления, прн котором нелинейные искажения напряжения на выходе микрофона не превышают заданную величину (обычно 0,5, 1,0%) и уровнем эквивалентного звукового давления, обусловленным собственным шумом иикрофона:

D = Lnp-L3=201gpnp/P8. (4-7)

где Lop - уровень предельного звукового давления, дБ; - уровень эквивалентного звукового давления, обусловленный помехами, дБ.

/Уровень эквивалентного звукового давления - это двадцать десятичных логарифмов отношения напряжения на выходе микрофона, вызванного воздействием на микрофон внутренних и внешних помех прн отсутствии звукового поля, к напряжению на выходе .микрофона прн воздействии звукового давления, равного 2-10-S Па:

ie = 20 Ig Uj,ux/Vo 20 Ig S рв/5м Po.

(4.8)

где Utm - напряжение на выходе микрофона, вызванное помехами. В; С/о

напряжение на выходе микрофона при воздействии звукового давления 2-Ч0- Па; Sm - чувствительность микрофона на частоте 1000 Гц, В-Па-.

Уровнем предельного звукового давления назввается уровень звукового давления, npfi котором коэффициент гармонических искажений Кг не превышае* устаиовлениое значение.

Уровень предельного звукового давления задается для электродинамических ненаправленных микрофонов и конденсаторных (в том тасле, электретных) направленных и ненаправленных микрофонов.

© ©

©

f>Hc. 4.10. Схема измерения уровня предельного звукового давления: а) для любых микрофонов:

7 -генератор сигналов низкочастотный; 2 -усилитель мощности; S, 5 -вольтметры переменного тока; 4 - устройство для создания высоких уровней звукового давлении, ВМ - испытуемый микрофон; 6 - анализатор спектра

б) ДЛЯ конденсаторных микрофонов:

/ - генератор сигналов назкочастотный; 2- усалнтель мощностн; 9, 5 - вольтметры переменного тока; 4 - предварительный усилитель микрофона: в.-анализатор спектра; С - конденсатор с емкостью, эквивалевгной емкости капсюля

Измерение уровня предельного звукового давления микрофонов производят по схеме рис. 4.10,а, причем в качестве устройства для создания высоких давлений используется труба-резонатор . Уровень давления плавно увеличивают до тех пор, пока коэффициент гармоннческн искажений напряжения на выходе микрофона Кт не достигнет указанного в технических условиях а микрофон значения. Уровень звуковогр давления

Lnp = 20 Ig Umax/Stt Ро.

(4.9)

где Umax - напряжение холостого хода на выходе микрофона, прн котором Кг достиг заданного значеннн, В; Su - чувс1вительность микрофона иа частоте измерения, В/Па; ро -нулевой уровень звукового давления, равный 2-10-s Па.

Определение уровня предельного звукового давления конденсаторных Ын-крофонов производится по схеме рнс. 4.10,6 путем измерения гарионнческих искажений напряжения яа выходе микрофона. При этом капсюль микрофона замещается конденсатором с эквивалентной емкостью. Напряжение, подводимое на электрический эквивалент капсюля, плавно увеличивают до тех пор, пока коэффициент гармонических искажений напряжения на выходе. мрофона не достигнет заданного значения. Анализатором спектра измеряют напряжение первой гармоники и гармоник t-ro порядка, Коэ(ффицнент гармоник вычисляют по (4.11), уровень предельного звукового давления - по (4. i Vr ~ о

Уровень эквивалентного звукового давления, обуслом-ешого собственнын шумом конденсаторных микрофонов, определяется измерейнем напряжения на выходе микрофона прн замещении капсюля эквивалентной ему емкостью и вычисляется по формуле

1-3 = 20 Ig

Sm/Ctp-2-10

-5

(4.10)