माइक्रोफोन कैसे काम करता है, माइक्रोफोन के प्रकार

ध्वनि कंपन को विद्युत प्रवाह में परिवर्तित करने के लिए माइक्रोफोन नामक विशेष विद्युत-ध्वनिक उपकरणों का उपयोग किया जाता है। इस उपकरण का नाम दो ग्रीक शब्दों के संयोजन से संबंधित है, जिसका अनुवाद "छोटा" और "आवाज" के रूप में किया जाता है।

एक माइक्रोफोन हवा में ध्वनिक कंपन का विद्युत कंपन में एक कनवर्टर है।

माइक्रोफोन के संचालन का सिद्धांत यह है कि ध्वनि कंपन (वास्तव में हवा के दबाव में उतार-चढ़ाव) डिवाइस की संवेदनशील झिल्ली को प्रभावित करते हैं, और पहले से ही झिल्ली के कंपन विद्युत कंपन उत्पन्न करते हैं, क्योंकि यह झिल्ली है जो भाग से जुड़ी होती है उस उपकरण का जो विद्युत प्रवाह उत्पन्न करता है, जिसका उपकरण विशिष्ट माइक्रोफोन के प्रकार पर निर्भर करता है।

किसी न किसी रूप में, आज माइक्रोफोन का विज्ञान, प्रौद्योगिकी, कला आदि के विभिन्न क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। उनका उपयोग ऑडियो उपकरणों में, मोबाइल गैजेट्स में, आवाज संचार में, आवाज की रिकॉर्डिंग में, चिकित्सा निदान में और अल्ट्रासाउंड अनुसंधान में किया जाता है।वे सेंसर के रूप में काम करते हैं, और कई, मानव गतिविधि के कई अन्य क्षेत्रों में, एक माइक्रोफ़ोन के बिना एक या दूसरे रूप में बस नहीं कर सकते हैं।

माइक्रोफ़ोन के अलग-अलग डिज़ाइन होते हैं, क्योंकि विभिन्न प्रकार के माइक्रोफ़ोन में विद्युत दोलन उत्पन्न करने के लिए विभिन्न भौतिक घटनाएं जिम्मेदार होती हैं, जिनमें से मुख्य हैं: विद्युतीय प्रतिरोध, इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन, क्षमता में परिवर्तन और पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव... आज, उपकरण के सिद्धांत के अनुसार, तीन मुख्य प्रकार के माइक्रोफोन को प्रतिष्ठित किया जा सकता है: गतिशील, कंडेनसर और पीजोइलेक्ट्रिक। हालांकि अभी तक कुछ जगहों पर कार्बन माइक्रोफोन भी उपलब्ध हैं और हम उन्हीं से अपना रिव्यू शुरू करेंगे।

कार्बन माइक्रोफोन

1856 में, एक फ्रांसीसी वैज्ञानिक दू मोनसेल अपने शोध को प्रकाशित किया, जिसमें प्रदर्शित किया गया कि ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के संपर्क क्षेत्र में एक छोटे से परिवर्तन के साथ भी, विद्युत प्रवाह के प्रवाह के प्रतिरोध में काफी परिवर्तन होता है।

बीस साल बाद, एक अमेरिकी आविष्कारक एमिल बर्लिनर इस प्रभाव के आधार पर दुनिया का पहला कार्बन माइक्रोफोन बनाया। यह 4 मार्च, 1877 को हुआ था।

बर्लिनर माइक्रोफोन का संचालन प्रवाहकीय संपर्क क्षेत्र में परिवर्तन के कारण सर्किट के प्रतिरोध को बदलने के लिए कार्बन रॉड्स से संपर्क करने की संपत्ति पर आधारित था।

पहले से ही मई 1878 में, आविष्कार का विकास दिया गया था डेविड ह्यूजेस, जिन्होंने नुकीले सिरों वाली ग्रेफाइट की छड़ लगाई और कार्बन कपों की एक जोड़ी के बीच एक झिल्ली लगाई।

जब झिल्ली उस पर ध्वनि की क्रिया से कंपन करती है, तो कपों के साथ छड़ का संपर्क क्षेत्र भी बदल जाता है, और इसी तरह विद्युत परिपथ का प्रतिरोध भी बदल जाता है जिससे छड़ जुड़ा होता है। नतीजतन, ध्वनि के कंपन के बाद सर्किट में करंट बदल गया।

थॉमस अल्वा एडीसन और भी आगे बढ़ा—उसने छड़ को कोयले की धूल से बदल दिया। कार्बन माइक्रोफोन के सबसे प्रसिद्ध डिजाइन के लेखक हैं एंथोनी व्हाइट (1890)। यह ये माइक्रोफोन हैं जो अभी भी पुराने एनालॉग टेलीफोन के हेडसेट्स में पाए जा सकते हैं।

कार्बन माइक्रोफोन को निम्नानुसार डिज़ाइन किया गया है और यह काम करता है। एक सीलबंद कैप्सूल में संलग्न कार्बन पाउडर (ग्रेन्युल) दो धातु प्लेटों के बीच स्थित होता है। कैप्सूल के एक तरफ की प्लेटों में से एक झिल्ली से जुड़ी होती है।

जब ध्वनि झिल्ली पर कार्य करती है, तो यह कंपन करती है, कंपन को कार्बन धूल में संचारित करती है। धूल के कण कंपन करते हैं, समय-समय पर एक-दूसरे के संपर्क के क्षेत्र को बदलते रहते हैं। इस प्रकार, माइक्रोफ़ोन का विद्युत प्रतिरोध भी उतार-चढ़ाव करता है, जिस सर्किट में यह जुड़ा हुआ है उसमें करंट बदलता है।

पहले माइक्रोफोन श्रृंखला में जुड़े हुए थे गैल्वेनिक बैटरी के साथ वोल्टेज स्रोत के रूप में।

जब इस तरह के माइक्रोफोन को ट्रांसफार्मर की प्राथमिक वाइंडिंग से जोड़ा जाता है, तो उस ध्वनि को समाप्त करना संभव होता है जो समय के साथ-साथ झिल्ली पर अभिनय करने वाली ध्वनि के साथ इसकी द्वितीयक वाइंडिंग से घटती-बढ़ती है। वोल्टेज... कार्बन माइक्रोफोन में उच्च संवेदनशीलता होती है, जो कुछ मामलों में एम्पलीफायर के बिना भी इसका उपयोग करना संभव बनाती है। हालांकि कार्बन माइक्रोफोन में एक महत्वपूर्ण दोष है - महत्वपूर्ण गैर-रैखिक विकृतियों और शोर की उपस्थिति.

कंडेंसर माइक्रोफोन

कंडेनसर माइक्रोफोन (जो ध्वनि के प्रभाव में विद्युत क्षमता को बदलने के सिद्धांत पर आधारित है) का आविष्कार एक अमेरिकी इंजीनियर ने किया था एडवर्ड वेंटे 1916 मेंसंधारित्र की प्लेटों के बीच की दूरी में परिवर्तन के आधार पर समाई को बदलने की क्षमता पहले से ही अच्छी तरह से ज्ञात थी और उस समय अध्ययन किया गया था।

तो, कंडेनसर प्लेटों में से एक यहाँ ध्वनि के प्रति संवेदनशील एक पतली जंगम झिल्ली के रूप में कार्य करती है। इसके पतलेपन के कारण झिल्ली हल्की और संवेदनशील हो जाती है, क्योंकि इसके उत्पादन के लिए पारंपरिक रूप से सोने या निकल की सबसे पतली परत वाली पतली प्लास्टिक का उपयोग किया जाता है। तदनुसार, दूसरी कैपेसिटर प्लेट स्थिर होनी चाहिए।

जब वैकल्पिक ध्वनि दबाव एक पतली प्लेट पर काम करता है, तो यह इसे कंपन करने का कारण बनता है - या दूसरी कैपेसिटर प्लेट से दूर जाता है। इस स्थिति में, इस प्रकार के वेरिएबल कैपेसिटर की विद्युत क्षमता बदलती और बदलती है। नतीजतन, विद्युत परिपथ में जिसमें यह संधारित्र शामिल है, बिजली दोलन झिल्ली पर गिरने वाली ध्वनि तरंग के आकार को दोहराते हैं।

प्लेटों के बीच ऑपरेटिंग विद्युत क्षेत्र या तो एक बाहरी वोल्टेज स्रोत (जैसे एक बैटरी) द्वारा या शुरू में प्लेटों में से एक के लिए एक कोटिंग के रूप में एक ध्रुवीकृत सामग्री को लागू करके बनाया जाता है (एक इलेक्ट्रेट माइक्रोफोन एक प्रकार का कंडेनसर माइक्रोफोन है)।

एक preamplifier का उपयोग यहां किया जाना चाहिए, क्योंकि सिग्नल बहुत कमजोर है, चूंकि ध्वनि से समाई में परिवर्तन बहुत छोटा हो जाता है, झिल्ली बमुश्किल बोधगम्य रूप से कंपन करती है। जब preamplifier सर्किट ऑडियो सिग्नल के आयाम को बढ़ाता है, तो पहले से प्रवर्धित सिग्नल को रूट किया जाता है प्रवर्धक को… इसलिए संघनित्र माइक्रोफोन का पहला लाभ — वे बहुत उच्च आवृत्तियों पर भी अति संवेदनशील होते हैं.

गतिशील माइक्रोफोन

गतिशील माइक्रोफोन के जन्म का श्रेय जर्मन वैज्ञानिकों को जाता है गेर्विन एर्लाच और वाल्टर शोट्की… 1924 में उन्होंने एक नए प्रकार के माइक्रोफोन, डायनेमिक माइक्रोफोन को पेश किया, जिसने रैखिकता और आवृत्ति प्रतिक्रिया के मामले में अपने कार्बन पूर्ववर्ती को पीछे छोड़ दिया, और अपने मूल विद्युत मापदंडों में अपने कंडेनसर समकक्ष को पीछे छोड़ दिया। उन्होंने एक चुंबकीय क्षेत्र में बहुत पतली (लगभग 2 माइक्रोन मोटी) एल्यूमीनियम पन्नी का एक नालीदार रिबन रखा।

1931 में, अमेरिकी आविष्कारकों द्वारा मॉडल में सुधार किया गया था। टोरेस और वेंट… उन्होंने एक गतिशील माइक्रोफोन की पेशकश की एक प्रारंभ करनेवाला के साथ... यह समाधान अभी भी रिकॉर्डिंग स्टूडियो के लिए सबसे अच्छा माना जाता है।

गतिशील माइक्रोफोन पर आधारित है विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना… झिल्ली एक स्थायी चुंबकीय क्षेत्र में एक हल्के प्लास्टिक ट्यूब के चारों ओर लिपटे एक पतले तांबे के तार से जुड़ी होती है।

ध्वनि कंपन झिल्ली पर कार्य करते हैं, झिल्ली कंपन करती है, ध्वनि तरंग के आकार को दोहराती है, तार को अपनी गति संचारित करते समय, तार एक चुंबकीय क्षेत्र में चलता है और (विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के नियम के अनुसार) एक विद्युत प्रवाह प्रेरित होता है तार में, ध्वनि के आकार को दोहराते हुए, झिल्ली पर गिरना।

चूँकि प्लास्टिक सपोर्ट वाला एक तार काफी हल्का निर्माण होता है, यह बहुत मोबाइल और बहुत संवेदनशील होता है, और विद्युत चुम्बकीय प्रेरण द्वारा प्रेरित वैकल्पिक वोल्टेज महत्वपूर्ण होता है।

इलेक्ट्रोडायनामिक माइक्रोफोन को कॉइल माइक्रोफोन (चुंबक के कुंडलाकार अंतराल में एक डायाफ्राम से लैस), रिबन माइक्रोफोन (जिसमें नालीदार एल्यूमीनियम पन्नी कॉइल सामग्री के रूप में कार्य करता है), आइसोडायनामिक, आदि में उप-विभाजित किया जाता है।

क्लासिक डायनेमिक माइक्रोफोन विश्वसनीय है, ऑडियो फ्रीक्वेंसी रेंज में आयाम संवेदनशीलता की एक विस्तृत श्रृंखला है, और निर्माण के लिए सस्ती है। हालांकि, यह उच्च आवृत्तियों पर पर्याप्त संवेदनशील नहीं है और ध्वनि दबाव में अचानक परिवर्तन पर खराब प्रतिक्रिया करता है - ये इसकी दो मुख्य कमियां हैं।

एक गतिशील रिबन माइक्रोफोन इस मायने में भिन्न होता है कि चुंबकीय क्षेत्र एक स्थायी चुंबक द्वारा ध्रुव के टुकड़ों के साथ बनाया जाता है, जिसके बीच एक पतली एल्यूमीनियम पट्टी होती है, जो तांबे के तार का विकल्प है।

टेप में उच्च विद्युत चालकता है, लेकिन प्रेरित वोल्टेज छोटा है, इसलिए इसे सर्किट में जोड़ा जाना चाहिए आगे आना परिवर्तक... ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग द्वारा ऐसे सर्किट में एक उपयोगी श्रव्य संकेत हटा दिया जाता है।

एक रिबन डायनेमिक माइक्रोफोन एक पारंपरिक डायनेमिक माइक्रोफोन के विपरीत बहुत समान आवृत्ति रेंज प्रदर्शित करता है।

एक स्थायी चुंबक सामग्री के रूप में, माइक्रोफोन उच्च अवशिष्ट प्रेरण (जैसे NdFeB) के साथ कठोर चुंबकीय मिश्र धातुओं का उपयोग करते हैं। शरीर और अंगूठी नरम चुंबकीय मिश्र धातुओं (जैसे विद्युत स्टील या परमालॉइड) से बने होते हैं।

पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोफोन

1925 में रूसी वैज्ञानिकों रेज़ेवकिन और याकोवलेव द्वारा ऑडियो तकनीक में एक नया शब्द बोला गया था। उन्होंने ध्वनि को वर्तमान दोलनों में परिवर्तित करने के लिए एक मौलिक रूप से नए दृष्टिकोण का प्रस्ताव दिया था - एक पीजोइलेक्ट्रिक माइक्रोफोन। ध्वनि दाब की क्रिया को उजागर किया जाता है पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल.

ध्वनि एक छड़ से जुड़ी झिल्ली पर कार्य करती है, जो बदले में एक पीजोइलेक्ट्रिक से जुड़ी होती है। पीजो क्रिस्टल रॉड के कंपन की क्रिया के तहत विकृत होता है, और इसके टर्मिनलों पर एक वोल्टेज दिखाई देता है, जो घटना ध्वनि के आकार को दोहराता है। इस वोल्टेज का उपयोग एक उपयोगी संकेत के रूप में किया जाता है।