Антишумовой микрофон Советский патент 1944 года по МПК H04R3/08 H04R9/08 

Проблема создания звукового микрофона по существу сводится к созданию прибора, чувствительного к наиболее важным для артикуляции звука м и речи и малочувствительного к звукам различных помех. К достижению этой цели можно итти различными путями. В настоящем изобретении используется явление различной чувствительиости микрофона на градиент давления и звука от далёких (помехи) и близких (рот) источников. Принципиально далёкий и близкий источники различаются для приёмйИка тем, что в то время как первый даёт форму фронта волны плоскую, второй даёт фор1му фронта сферическую. Амплитуда звукового давления в сферической волне выражается в виде А ш р где: А - сила источника звука, ш -Круговая частота излучаемого звука, р - плотность среды, г - среднее расстояние приёмника от источника. В плоской волне амплитуда звукового давления Имет иной вид: Рпд А U, р(2) Поместим в звуковое ноле приёмHITK на градиент давления, выполненный хотя бы в виде диафрагмы, на обе стороны которой может действовать звуковое давление, причём длина кратчайшего расстояния между этими сторонами равна d. Результирующее давление, действующее на такую диафрагму, равно разности давлений, действующих на её обе стороны. Если цровестн соответствующие вычисления, то разности давлений для плоской и сферической волны выразятся: V 1 + К- гЛрсф 2 Ашр d рлл dK Здесь - скорость звука. Полученные зависимости будут выглядеть наглядней, если мы воспользуемся ими, чтобы найти для обоих случаев отношение , т. е. определим какая величина разности давлений приходится на единицу звукового давления в волне- Разделив выражение (3) на (1) и соответственно (2) на (4), но лучим: М 2d|/K 4-4 V Р /сфVГ2 2dK Из выражений (5) и (6) мы; видим, что нрИ постоянной величине звукового давления в волне действующее на диафрагму результирующее давление меняется в зависимости от частоты для сферической волны по закону К + а для плоской по закону К,(8) т. е. по закону прямой: пропорциональности. Последняя зависимость используется в ленточном микрофоне, который управляется массой (иными словами, оолное сопротивление подвижной системы которого имеет инерционный, характер) пропорционально частоте. В силу этого скорость подвижной системы (а следовательно и ;развиваемое напряжение), как частное силы и сопротивления, будет независима от частоты. Но так дело будет обстоять лишь для больших расстояний. Для малых же расстояний от источника МЫ должны пользоваться уже выражениями (5) и (7). Очевидно, что когдй .

результирующая сила падает с чак стотой медленнее, чем это следовало бы по згекащ прямой пропорционЛЛьности. Поэтому частотная характеристика ленточного -микрофона, будучи прямолинейной во BC6MI диапазоне по отношению к далёким источникам звука , будет иметь замбтный подъём на низких частотах для близких источников звука. Этот нежела1тельный с точки зрения обычных микрофонов под,ъё:М К01рректируется шунтированием макрофона д росселем, «подсаживающим напряжение, развиваемое микрОфоном на низах (ниЗК1Ях часB1F

Тогда е

.

B1S

K+i

ш m

. (13)

2BlSd

/ v2 (o2r

a напряжение на сопротивлении нагрузки R будет

eR

- . (14)

(R + ) тотах). Для по,лучения же антишумовых свойств целесообразнее будет корректировать микрофон не параллельной са-моиндукцией, а последовательной ёмкостью. Пусть ленточный микрофон 1, имеющий внутреннее сопротивление Ri ,через трансформатор или непосредственно (фиг. I чертежа) работает через ёмкость С на сопротивление нагрузки R. Э. Д. с., развиваемая микрофоном, е В1х(9) Здесь: В - индукция, I - длина проводника, X - скорость ленточки. В свою, очередь ,-(10) F - результирующая сила, действующая «а ленточку, равна ,(11) где S-поверхность ленточки и мех-полное 1механическое сопротивление, согласно вышесказанному, имеющее инерционный характер, т. е. могущее быть, выраженным в виде г„ех ют,(12) где m -приблизительна равНО массе ленточки. Вычисляя чувствительность Микрофона для близкого источника, мы должны брать ВСличину для Д р, соответствующую величине звукового давления в волне р, равной единице (5). Подставив (13) в (14), получим 2BlSd Rl/ -+ у У2( V У (15) m ,/(R + RJ-.f. Уравнение (15) не бу|Дет зависеть от частоты при условии, что 1 (R + R;) v2 l ш- )2 C2 ЧТО может быть переписано в виде C4R + R,)- (17) либо C(R+R,). (18) Последнее выражение имеет определённый физический смысл: для того, чтобы частотная характеристика ленточного iмикpoфoнa была равномерной для расстояния г источника от микрофона, постоянная времени CR цепи, в которую включён микрофон, должна быть равна Врамбни, лотребному на прохождение звука от источника до микрофона. Для источников, находящихся ближе, чем на расстоянии (R-fR,)v,(19) частотная характеристика будет иметь подъём на Низах, а для находящихся дальше - завал, тем1 больший, чем1 больше отличается это расстояние от определяемого по выражению (19). Ясно, что практически все источники помех обычно находятся гораздо дальше, чем полезный источник звука (рот), и поэто.му, если постоянная времени цепи подобрана так, чтобы скорректировать её для полезного источника, то для помех характеристика будет сильно заваленной на низах. А так как маскирующее действие помех главным образом обусловлено влиянием их низкочастотных составляющих, то 1малая чувствительность микрофона в низкочастотной части диапазона приведёт к сильному уменьшению мешающего действия помех. Таким образом для получения антишумоВОго действия от ленточного микрофона следует держать его возможно ближе ко рту и затем корректировать его характеристику включением последовательного конденсатора чтобы удовлетворить уравнению (19). Но в процессе разговора расстояние микрофона от рта может меняться, а следовательно может нарушиться соотношение (19). Во избежание этого, к микрофону можно приспособить ограничитель для фиксации расстояния от микрофона до рта наподобие изображённого на фиг. 2 чертежа, где схематически изображён (в разрезе) вид ленточного антишумовото микрофона. Здесь 1 - ленточка -микрофона, 2- полюсные наконечники магнитно системы, 3 - ограничитель. Предмет изобретения Антишумовой микрофон ленточного типа, отличающийся тем, что ёмкость корректирующего конденсатора, включённого последовательно в цепь микрофона или вторичной обмотки его трансформатора, подобрана так, чтобы постоянная времени цепи, в которую включён конденсатор, была-, примерно, равна времени, требующемуся звуку для прохождения пути от рта говорящего до ленточки.