میکروفون

میکروفون دستگاه یا حسگری است که صدا را به جریان الکتریسیته تبدیل می‌کند. میکروفون به شکل محاوره ای (مایک) نامیده می شود، وسیله ای است که صوت را به الکتریسیته و نیز حسگری است که صوت را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند .

در سال ۱۸۷۶، امیل برلاینر نخستین میکروفون را اختراع کرد که به عنوان فرستنده‌ی صدا در تلفن‌ها به کار برده شد .  میکروفون‌ها کاربردهای زیادی در تلفن، ضبط صوت،سمعک، ساخت فیلم و انیمیشن، مهندسی صوت، تلفن‌های رادیویی خصوصی (همانند واکی تاکی اما در مسافت‌های بیشتر)، بلند گو‌های دستی، ساخت برنامه‌های رادیویی و تلویزیونی، ضبط صدا در رایانه‌ها، سیستم‌های تشخیص گفتارو ...... دارند.   همانطور که می دانیم انرژی صوتی از نوع انرژی مکانیکی است و با جرم، محیط الاستیک و نیرو  سر و کار دارد، بنابراین حفظ و انتقال انرژی صوتی (آکوستیکی) در برد زیاد امکان پذیر نیست. فرض کنید انرژی صدای گفتگوی انسان به میزان انرژی رعد و برق (مثلاً db130) باشد، البته می دانیم که برد انتقال این انرژی محدود است، در صورتیکه اگر این انرژی (صوتی) به انرژی الکتریکی تبدیل شود هرگونه تغییر و تبدیل روی آن براحتی امکان پذیر می شود. برای مثال، انرژی الکتریکی را می توان بهر میزان تقویت کرد و آنرا به هر نقطه در فواصل خیلی دور ارسال داشت و این انرژی توسط فرستنده رادیوئی به سایر نقاط با وسعت بسیار پخش می شود. انرژی الکتریکی بوسیله بلندگو مجدداً به انرژی اکوستیکی تبدیل می شود. با توجه به ماهیت انرژی آکوستیکی دستگاههائی که کار تبدیل را انجام می دهند به هر ترتیب با عمل مکانیکی سر و کار دارند و سیستمهای نوسان کننده مکانیکی مطرح می شوند. همانطور که اگر شخصی در موقع صحبت کردن یک صفحه کاغذ را بطور کشیده در جلوی دهان خود قرار دهد، متناسب با دامنه و فرکانس انرژی صوت کاغذ به ارتعاش درمی آید، ممبران میکروفون بر اثر صوت ارتعاش می نماید، با استفاده از پدیده های فیزیکی مانند پدیده های القای الکترومانیتیک، اثر پیزد الکتریک، تغییرات ظرفیت خازن و تغییرات مقاومت گردد، ذغال انرژی اکوستیکی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند. قبل از پیشرفت علم الکترونیک و ساختن تقویت کننده های مناسب معمولاً از شرایط نامناسب میکروفون استفاده می شد، زیرا اگر بخواهیم سیگنال خروجی میکروفون بر حسب فرکانس در نوار 20 تا 20000 هرتز خطی باشد راندمان میکروفون بسیار ناچیز خواهد بود. بطوریکه اگر سیگنال بلافاصله درون میکروفون تقویت نشود بر اثر ضعیف بودن دامنه سیگنال نویز بسیاری وارد شده و عملاً استفاده از سیگنال با کیفیت مناسب بدون استفاده از تقویت کننده امکان پذیر نمی باشد. بنابراین در محاسبه میکروفون بدون استفاده از تقویت کننده سعی می شود راندمان نسبتاً بالا باشد که موجب باریک و نماصاف شدن پاسخ فرکانس می شود. مانند میکروفون ذغالی که دارای راندمان خوب بوده ولی پهنای نوار فرکانس آن کم و ناصاف می باشد. امروزه در بیشتر موارد از میکروفونهای با کیفیت خوب در امر صدابرداری در رادیو و تلوزیون و استودیوها استفاده می شود که دارای تقویت کننده های اولیه الکترونیکی می باشد. ضمناً میکروفونهای با کیفیت عالی برای کارهای دقیق اندازه گیری بدون نویز و بدون دیستورشن ساخته می شود و در نوار فرکانس 20 تا 20000 هرتز پاسخ خطی دارند که در آزمایشگاههای تحقیقاتی از آنها استفاده می شود. میکروفونها تغییرات فشار صورت درون محیط را به تغییرات مشابهی از ولت یا جریان در داخل مدار الکتریکی که متصل به آن است تبدیل می نمایند. که این جریان وارد دستگاههای تقویت کننده شده و پس از عملیات مختلف توسط بلندگو به انرژی صوتی تبدیل می شود.

 میکروفون زغالی :

 میکروفون های ذغالی تشکیل شده از یک مخزن ذرات ذغال، این ذرات ذغال ممکن است به اشکال مختلف هندسی تهیه شود. روی ذرات ذغال یک شاخکی قرار دارد که به دیافراگم یا ممبران متصل است که اگر در مقابل این ممبران یل دیافراگم صوت ایجاد کنیم مرتعش می گردد. ارتعاشات حاصل در ممبران، دقیقاً همان مشخصات ارتعاشات منبع صوت را دارا می باشد. و این تغییرات فشار عیناً به شاخک انتقال می یابد. تغییرات ایجاد شده در ممبران یا شاخک باعث تغییر مقدار فشردگی ذرات ذغال به یکدیگر شده که در نتیجه مقاومت الکتریکی مجموعه مخزن تغییر می یابد. و مشاهده می کنیم که متناسب با همان تغییرات فشار وارده روی ممبراتن جریان I که از مدار عبور می کند تغییر می یابد. یعنی توانسته ایم تغییرات فشار صورت را تبدیل به جریان الکتریسیته نمائیم. که این جریان متغییر را می توان بصورت فشار الکتریکی از دو سر مقاومت باز دریافت کرد. این ساده ترین و ارزانترین میکروفون است که از سال 1984 تا کنون از آن استفاده می شود. این میکروفون دارای بازده با راندمان زیادی است. بنابراین بدون طبقات تقویت کننده می توان از آن استفاده نمود. ولی در شرایط حرفه ای از آن استفاده نمی شود چون از نظر پهنای باند فرکانسی مطلوب نمی باشد یعنی پهنای باند آن وسیع نیست و کیفیت مطلوب و خوبی را دارا نمی باشد بنابراین از آن فقط برای انتقال سخن در تلفن و در رادیو فقط در ارتباطات داخلی بین افراد استفاده می شود.

میکروفون دینامیکی:

میکروفونهای دینامیکی تشکیل شده از یک ممبران از جنس سبک نظیر کاغذ، پلاستیک و با آلومینیوم که یک سیم پیچ به ممبران (دیافراگم) متصل است و این سیم پیچ می تواند در داخل شکاف قطبین یک آهن ربا حرکت نماید. بنابراین وقتی که فشار صوتی روی این ممبران وارد می آید ممبران و در نتیجه سیم پیچ متصل به آن با همان ریتم تغییرات صوتی نوسان می نمایند، از حرکت سیم پیچ در داخل میدان مغناطیسی یک جریان الکتریکی روی سیم پیچ القا می گردد که ریتم تغییرات این جریان درست با ریتم تغییرات فشار وارده روی ممبران است و علت اینکه این میکروفون ها در مصارف حرفه ای استفاده می شود داشتن عرض باند خطی وسیعی است ولی قیمت آن بسیار گران می باشد. این میکروفون ها نسبت به میکروفون ذغالی راندمان کمتری دارد ولی دارای کیفیت بهتری است و در صنایع حرفه یا مخصوصاً در صدا و سیما بنحو احسن استفاده می گردد و از این میکروفون برای ضبط گفتار استفاده می شود.

میکروفون کریستالی:

میکروفون کریستالی، میکروفونی می باشد که در آن از خاصیت پیزوالکتریک بعضی از کریستالها استفاده می شود بدین معنی که تغییرات فشار وارد بر روی این نوع کریستال جریان متناوبی متناسب با فشار وارده در دو سر کریستال ایجاد می کند.

میکروفن نواری:

این میکروفون از یک نوار که در داخل یک میدان مغناطیسی دائم، بطور آزاد می تواند حرکت کند تشکیل شده است. طرز کار آن مثل میکروفون الکترودینامیکی است فقط بجای سیم پیچ از یک نوار استفاده شده است. این میکروفون بعلت سبکی ممبران (دیافراگم)، باند فرکانس خوب و حساسیت زیاد دارد و در موسیقی میتوان از آن استفاده نمود ولی راندمان آن کم است.

میکروفون الکترواستاتیکی:

هرگاه در عمل ضبط صدا بهترین کیفیت ممکن مورد نظر باشد، می توان از میکروفونهای الکترواستاتیکی یا الکتروکاندنستور استفاده نمود. چون حرکت دیافراگم آن با جرم بسیار کم می تواند در برابر کوچکترین ارتعاشات پاسخ سریع بدهد. و حتی این میکروفون می تواند آنقدر سریع عمل می کند که صدای ضربه کوچک را مانند صدای یک جرقه و یا خزیدن مار برروی برگها ر ا دریافت نماید، و این یکی از دلایل برتری میکروفون الکترواستاتیک بر الکتروداینامیک است.

میکروفونهای تمام جهته:

میکروفونهای تمام جهته را Omni directional گویند. علامت اختصاری آن، شبیه کره است. همان طور که از اسم این نوع میکروفونها مشخص است، این میکروفونها قادرند اصوات صوتی و یا منابع صوتی را که در اطراف خود می باشند به وضوح دریافت دارند و هیچ نقطه کوری در اطراف آن وجود نداشته و اصوات به طور یکنواخت از اطراف میکروفون، ممبران آنرا به ارتعاش وامی دارند.

میکروفون های یک جهته:

میکروفون های یک جهته، میکروفونهایی هستند که فقط ارتعاشاتی را که از یک جهت، یعنی جهت مقابل به میکروفون وارد می شود می تواند به طور واضح عکس العمل نشان دهد و این عکس العمل در مقابل زوایای دیگر به وضوح نیست و خارج بودن منبع را از زوایای میکروفون نشان می دهد. و از این جهت به آن کاردیوئید گفته می شود. این نوع میکروفون یکی از پرکاربردترین میکروفون ها در شرایط حرفه ای است چرا که با این میکروفون می توان منبع صوتی خواسته شده رات مورد توجه قرار دهیم و منبع ناخواسته را در نقاط کور میکروفون قرار دهیم. مورد استفاده این میکروفون وقتی است که منبع یا جهت خاصی مورد نظر جهت ضبط صوت می باشد و احتیاج به صداهای دیگری که اطراف ما ناخواسته است، نداریم. از این میکروفون جهت ضبط کنسرت و رپرتاژ و تئاتر و نمایشنامه که احتیاج به صداهای پشت صحنه نداریم، استفاده می کنیم.

میکروفون مینی گان:

میکروفون گان در صدابرداری سر صحنه استفاده می شود چون این میکروفون در جاهایی که دوربین زیاد بسته نیست و نویز هم کم است دردسر دارد یعنی با کوچکترین انحراف از نظر تمرکز، صدا به اصطلاح out می گردد (به دلیل زاویه کم آن می باشد) از میکروفون دیگری به نام مینی گان که کوچکتر از گان می باشد استفاده می کنیم چرا که این میکروفون زاویه اش بازتر است. زاویه آن حدود 75 می باشد. و دیگر آنکه سبک تر می باشد. از این میکروفون هم در کار فیلم و هم در کار ویدئو در شرایط صدابرداری سر صحنه استفاده می شود.