Микрофонный усилитель оборудования дуплексной громкоговорящей связи

курсовая работа

1.2 Принципы работы существующего оборудования громкоговорящей связи

В данном разделе в рамках пояснительной записки нет необходимости рассматривать параметры существующих и поставляемых в машинные залы АЭС оборудования громкоговорящей связи. Отметим лишь одно - все они работают в режиме полудуплексной связи. Такой режим работы требует от оператора ручного управления переключателем прием/передача, что противоречит принципу эффекта присутствия и обстановке реального времени для всех участников возникшей конференц-связи. И, если в штатном режиме работы объекта, когда чаще связь проходит в голосовом режиме "тэт-а- тэт", полудуплексная связь в какой-то мере обеспечивает оперативность управления, то в заштатных режимах, предаварийных, а особенно в аварийных ("многие-ко-многим") - трудно представить хоть какую-то степень оперативности и эффективности от такой связи. Наоборот, могут возникнуть по субъективным причинам замешательство, неразбериха и эффект "испорченного телефона".

1.3 Критерии выбора микрофона (материал из Интернета)

Производитель ОДГС вероятно заранее уже определился с комплектующими для оборудования, руководствуясь противоречивыми требованиями по обеспечению технических параметров и возможностью серийной реализации. И, тем не менее, в рамках этой пояснительной записки сформируем определенный объем информации о наиболее важном звене ОГДС- микрофоне.

Правильный выбор микрофона и правильная работа с ним зависят от характера его применения, рода деятельности, с одной стороны, и ряда психоакустических особенностей человеческого слуха и микрофонов, с другой.

Помимо чисто акустических различий - в частотном диапазоне и характеристике, в направленности и чувствительности, имеется не менее важное психоакустическое различие. Это феномен, получивший в английской литературе изящное название cocktail party effect - "эффект вечеринки". В самом деле, любой из нас по опыту знает, что если в большой компании мы беседуем с кем-либо, то речь людей, находящихся всего в полуметре от нас, мы как бы не слышим. Звуки их речи, конечно, достигают нашего слуха, но воспринимаются как шум - вербальное распознавание их слов наше сознание не производит, так как распознает речь только того, на кого направлено наше внимание. Это своего рода "отстройка от помех", производимая нашим мозгом.

Не так с микрофоном. Он улавливает и передает дальше в электроакустический тракт все звуки, которые может зарегистрировать. Более того, в отношении звукозаписи психологическая избирательность слуха не действует. Прослушав фонограмму, сделанную в многолюдном собрании, мы услышим лишь хаос голосов, из которых наш слух не сможет выбрать какой-то один.

Из этого психоакустического феномена и следует первое правило работы с микрофонами: в микрофон должны попадать только те звуки, которые нужны; всем остальным объявляется война с применением самых разных способов, средств и устройств.

При всем обилии нормируемых технических параметров микрофон - наиболее индивидуальный прибор. Отсюда и второе правило: не существует идеального микрофона, подходящего для всех источников звука и видов работы. Выбор микрофона для конкретного источника (голоса, инструмента, шума) и способа применения (запись, усиление) - дело опыта, во всех смыслах этого слова.

Микрофоны классифицируются по признаку преобразования акустических колебаний в электрические и подразделяются на электродинамические, электромагнитные, электростатические (конденсаторные и электретные), угольные и пьезоэлектрические.

Однако при всей индивидуальности и характерности микрофон - это прибор, имеющий целый ряд нормируемых параметров, по которым сравнивают и оценивают различные типы и модели. Это чисто технические - акустические и электрические - параметры. Количество их ограничено стандартами (например, ГОСТ 6495-84).

Микрофоны характеризуются следующими параметрами, конкретные значения которых должны указываться в техническом задании:

- Чувствительность микрофона-это отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению при заданной частоте (как правило 1000 Гц), выраженное в милливольтах на паскаль (мВ/Па). Чем больше это значение, тем выше чувствительность микрофона.

- Номинальный диапазон рабочих частот-диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры .

- Неравномерность частотной характеристики-разность между максимальным и минимальным уровнем чувствительности микрофона в номинальном диапазоне частот.

- Модуль полного электрического сопротивления-нормированное значение выходного или внутреннего электрического сопротивления на частоте 1 кГц.

- Характеристика направленности-зависимость чувствительности микрофона (в свободном поле на определённой частоте) от угла между осью микрофона и направлением на источник звука.

- Уровень собственного шума микрофона-выраженное в децибелах отношение эффективного значения напряжения, обусловленного флуктуациями давления в окружающей среде и тепловыми шумами различных сопротивлений в электрической части микрофона, к напряжению, развиваемому микрофоном на нагрузке при давлении 1 Па при воздействии на микрофон полезного сигнала с эффективным давлением 0,1 Па.

Конкретные реализации типов микрофонов, их амплитудно-частотные характеристики и чувствительность широко представлены в сети Internet в виде результатов поиска по ключевому слову "микрофон".

С точки зрения механо-электрического принципа выбор невелик - в настоящее время используются только динамические и конденсаторные микрофоны. Все прочие не находят применения в профессиональной практике.

Устройство динамического микрофона аналогично устройству динамического громкоговорителя (поэтому последние часто используются и в качестве микрофона - в рациях, переговорных устройствах, то есть там, где компактность важнее качества звука). Диафрагма динамического микрофона связана с катушкой, находящейся в зазоре вокруг магнита. Продольные колебания прилегающего воздуха смещают диафрагму с катушкой относительно постоянного магнитного поля, что приводит к появлению на концах катушки переменного электрического напряжения, амплитуда и частота которого пропорциональны силе и частоте звука, воздействующего на диафрагму.

В конденсаторном микрофоне звук воздействует на мембрану, являющуюся одной из обкладок конденсатора. Этот конденсатор включен в последовательную цепь с источником постоянного тока. При звуковом воздействии на мембрану она начинает колебаться, вызывая изменение емкости, которое, в свою очередь, превращает постоянное напряжение источника в переменное. В силу ряда особенностей использования конденсатора в качестве электроакустического преобразователя конденсаторный микрофон всегда снабжается специальным усилителем, согласующим выход микрофона с входом нагрузки.

С точки зрения пространственных характеристик микрофоны делятся, прежде всего, на направленные и ненаправленные. Направленность определяется как изменение чувствительности микрофона при перемещении источника звука неизменной интенсивности относительно оси, перпендикулярной плоскости диафрагмы. Естественно, что наиболее чувствителен микрофон именно по этой оси. Однако поведение микрофона по мере отклонения источника от этой оси различно:

- в случае, если чувствительность меняется очень слабо, микрофон является ненаправленным, и его характеристика направленности графически изображается в виде круга; - если чувствительность в пределах фронтальной полусферы меняется мало, а чувствительность со стороны тыльной полусферы резко падает, микрофон является односторонненаправленным. Поскольку график характеристики направленности напоминает сердце ("крендель"), то такой микрофон называется кардиоидным; - если у кардиоидного микрофона чувствительность при отклонении от оси сильно ослабляется, образуя вытянутую кардиоиду ("грушу"), это суперкардиоидный микрофон; - в случае резкого падения чувствительности микрофона при отклонении от оси, этот микрофон является гиперкардиоидным, или остронаправленным; - Существуют также двусторонненаправленные микрофоны, график характеристики которых представляет собой "восьмерку".

При этом следует учитывать, что характеристики направленности сильно зависят от соотношения длины волны и размеров микрофона, то есть от частоты звука. В отношении низких частот направленность микрофонов проявляется меньше, в отношении высоких - больше. Собственно, такими же свойствами обладает и "самый главный микрофон" - человеческое ухо.

1.4 Конструктивное размещение микрофона (материал из Интернета)

Особенность микрофона как датчика в том, что источник звука, объект - мобильный. Характер звука будет зависеть не только от выбранных моделей микрофонов, но - и в большой степени - от расстояния до звучащей поверхности и угла наклона к ней. Варьируя эти параметры, можно добиваться самого разного звучания. Существует зависимость спектрального состава звукового сигнала от расстояния до источника звука, называемая иногда "эффектом близости". Проще говоря, чем ближе источник, прежде всего голос, к микрофону, тем больше низких частот присутствует в сигнале. Это может являться причиной проблем - появления нежелательных призвуков, бубнения, "взрывных" эффектов, а также искажения частотного баланса, когда низкие составляющие голоса начинают пересекаться с другими низкими звуками-шумами.

В области речевой связи по техническим каналам существует специальное понятие "гарнитура", играющее определяющую роль в обеспечении качества передаваемой речи.

Микрофоны, в зависимости от своего предназначения, могут быть ручными, закрепляемыми на стойках и растяжках, петличными, настольными, накамерными и т.д.

Если микрофон не предполагается держать в руке, его форма может быть любой - куб, шар, пуля, ромб и др. Такой микрофон имеет встроенное крепление - зажим или резьбу - для установки на стойке, шарнире, гибком шланге, головной гарнитуре (пара "наушники-микрофон"). Дорогие студийные микрофоны могут вообще не иметь крепежных приспособлений, так как их подвешивают на специальных резиновых растяжках, чтобы акустически изолировать микрофон от пола и стойки.

Характеристика направленности "неручных" микрофонов может быть как односторонней (разной степени остроты), например, у микрофонов, прикрепляемых к музыкальным инструментам, так и ненаправленной - например, микрофонов "общего пространства зала" (ambience).

Большую популярность на радио и телевидении завоевали сравнительно новые типы микрофонов - настольный (планшет-"таблетка") и петличный. Планшетный микрофон, используемый иногда и в театре (уже как напольный), представляет собой плоскую или чуть выпуклую пластину с большой мембраной и разъемом на торце. Благодаря ненаправленной характеристике (точнее, он чувствителен в пределах полусферы) этого микрофона достаточно, чтобы снимать звук со всех участников "круглого стола" и других подобных программ.

Петличные микрофоны, т.н. "лавалье", имеют очень миниатюрную, но высокочувствительную головку и закрепляются, как и следует из названия, на одежде с помощью зажима-прищепки. В связи с тем, что их ось наибольшей чувствительности не может быть направлена прямо на говорящего, петличные микрофоны почти всегда ненаправленные. Часто они снабжены встроенными фильтрами низких частот, ведь одежда - не лучшее место для крепления микрофона.

Применяемые в репортажной видеосъемке (ENG) накамерные микрофоны, как правило, конденсаторные и остронаправленные. Это связано с тем, что микрофон должен брать звук точно с того места, куда направлен объектив, и не воспринимать звуки, приходящие от источника вне кадра. Во многих камерах имеется переменное усиление, управляемое трансфокатором по принципу "ближе-громче", "дальше-тише", хотя данная функция относится уже не к собственно микрофону, а к видеокамере.

Говоря о характеристиках направленности микрофонов, следует учитывать, что многие профессиональные микрофоны имеют переключаемую направленность. Это достигается сборкой микрофона из нескольких капсюлей, так расположенных акустически и так соединенных электрически, что при разных вариантах их включения меняется характеристика направленности микрофона - от ненаправленной до остронаправленной и двусторонненаправленной. Переключатель обычно расположен на корпусе микрофона, но бывает и дистанционное управление - с блока питания, расположенного около микшерного пульта.

В некоторых микрофонах для расширения частотного диапазона применяются два капсюля - низкочастотный и высокочастотный, подобно двухполосным акустическим системам. В таких микрофонах имеется, как и в двухполосных акустических системах, разделительный фильтр-кроссовер.

Отмеченное выше доказывает, что в аппаратуре ОДГС размещению микрофона должно уделяться особое внимание, вплоть до того, что конфигурация и конструкция корпуса ОДГС должна полностью зависеть от расположения микрофона и динамика. Вообще количество методов использования микрофонов столь велико и разнообразно, что советы можно давать до бесконечности. Но главный учитель здесь - практика и ее критическое осмысление.

Делись добром ;)