⚡️Измерительный микрофон

Пожалуй, сразу перейдем к делу. Итак, нам понадобится:

1. старый компрессор от холодильной установки из СССР
2. электродвигатель 220в от полутора киловатт и больше
3. кислородный баллон
4. шкив коленвала ВАЗ 2101
5. клиновой ремень длиной около 1 метра (я взял от волги)
6. краны, регуляторы давления и автоматическое пусковое устройство — на усмотрение

При помощи сварки, болгарки, дрели и крепежа изготавливаем станину для компрессора и электродвигателя. В качестве натяжителя ремня я использовал металлическую железную пластину с продольными прорезями, к которой приварил пару гаек для регулировки натяжения.

Кислородный баллон располагается в самом низу, под компрессором и баллоном. К сожалению, у меня под рукой оказался только небольшой баллон на 7 литров, гораздо лучше было бы использовать баллон объемом хотя бы 25 литров, а то и больше. Хотя для неинтенсивного гаражного использования сойдет и такой.

Ну вот и все, после натяжения ремня останется только запустить электродвигатель и подключить к компрессору шлангом жадного потребителя воздуха!

И еще. Не забывайте смазывать подшипники электродвигателей и своевременно доливать и заменять масло в картере компрессора. Все таки этим устройствам уже лет по тридцать.

Измерительный микрофон является незаменимым устройством для выполнения некоторых видов работ. В статье мы рассмотрим USB-микрофон и другие модели, их принципы действия. Также расскажем, на что обратить внимание при выборе.

Назначение

Измерительные микрофоны применяются для настройки и калибровки акустической техники. Их отличительная особенность – большой рабочий диапазон (который находится в пределах 30-18000 Гц), стабильная частотная характеристика (зависимость величины звукового давления от частоты при постоянных параметрах входящих электрических импульсов) и строгая направленность действия. При воспроизведении аудио частотная характеристика динамиков непосредственно влияет на качество звука и отсутствие в нем искажений. Эти величины обязательно учитываются при расчете звуковых систем, выборе громкоговорителей и проектировании акустических фильтров для них.

Однако эти данные редко соответствуют заявленным производителем аппаратуры, да и каждый динамик имеет свои характеристики. У лучших моделей динамиков эта зависимость стремится к постоянному значению, а график не имеет ярко выраженных «подъемов» и «спадов».

У них разница в величине звукового давления на разных участках частотного диапазона минимальная, а ширина рабочих частот – наибольшая (по сравнению с менее качественными и дорогими собратьями).

Регулировать технику «на слух» может быть малоэффективно, поскольку это чисто субъективные ощущения. Поэтому для получения качественного звука необходимо проводить замеры показателей динамиков с помощью измерительных микрофонов. Кроме того, для правильной настройки в студии должна быть качественная звукоизоляция. При ее монтаже желательно пользоваться измерительными микрофонами. В этом случае они могут применяться для:

• замеров общего уровня шума;
• обнаружения акустических аномалий (стоячие басовые волны);
• акустического анализа помещения;
• выявления мест со слабой звукоизоляцией с целью ее усиления;
• определения качества звукоизолирующего материала.

Справка! Стоячие басовые волны – это низкочастотный гул, который появляется в углах комнаты. Он вызван особенностями планировки и появляется при наличии посторонних звуков (например, когда соседи громко слушают музыку). Это явление снижает работоспособность и негативно влияет на самочувствие. Такие свойства микрофонов могут использоваться и в бытовых целях. Да и вообще в любых помещениях, где нужна качественная звукоизоляция.

Для этих целей микрофон используется вместе с генератором тестового сигнала и анализатором спектра (это может быть как отдельное устройство, так и компьютерная программа). Кроме того, такие микрофоны можно использовать для обычной записи звука. Такая универсальность обусловлена их характеристиками.

Характеристика

Главное требование к измерительным микрофонам – постоянство частотной характеристики во всем рабочем диапазоне. Поэтому все устройства такого типа – конденсаторные. Наименьшая рабочая частота составляет от 20-30 Гц. Наибольшая – 30-40 кГц (30000-40000 Гц). Погрешность находится в пределах 1 дБ до частоты 10 кГц и 6 дБ на частоте 10 кГц.

Капсюль имеет размеры 6-15 мм, по этой причине он фактически не направлен до частоты 20-40 кГц. Чувствительность измерительных микрофонов не выше 60 дБ. Обычно устройство состоит из трубки с капсюлем и корпуса с микросхемой. Для подключения к компьютеру используется несколько видов интерфейсов:

• XLR;
• Mini-XLR;
• Mini-Jack (3,5 мм);
• Jack (6,35 мм);
• TA4F;
• USB.

Питание может осуществляться как по проводу (фантомное), так и от аккумулятора. Высокое качество звуков, которые записывают измерительные микрофоны, позволяет использовать их в повседневных целях. Если, конечно, вас не смутит цена таких устройств.

Принцип действия

По принципу действия измерительные микрофоны не отличаются от других. Они генерируют электрические сигналы в зависимости от параметров звука. Разница лишь в их рабочем диапазоне и частотной характеристике. Рабочий орган измерительного устройства – капсюль типа HMO0603B или Panasonic WM61. Можно пользоваться и другими, если их частотные характеристики стабильные.

Генерируемые капсюлем сигналы поступают на предварительный усилитель. Там они проходят первичную обработку и фильтрацию от помех. Устройство подключается через микрофонный вход к персональному компьютеру. Для этого на материнской плате есть специальный разъем. Далее с помощью программы (например, Right Mark 6.2.3 или ARC System 2) записываются необходимые показания.

Поскольку измерительный микрофон не имеет принципиальных отличий от остальных типов, возникает вопрос, можно ли его заменить на студийный. Можно, если его частотная характеристика постоянная. А такой она бывает только у конденсаторных микрофонов. Кроме того, при измерении нужно учитывать, что студийный микрофон дает более общую картину, поскольку не имеет строгого направления действия.

Следует сказать, что студийный с аналогичными характеристиками будет стоить дороже. Поэтому его покупка только для проведения измерений нецелесообразна. Особенно на фоне специализированных устройств.

Выбор

На рынке представлено большое количество измерительных микрофонов. Мы можем выделить несколько хороших моделей:

• Behringer ECM8000;
• Nady CM 100 (его характеристики стабильнее, и качество измерений выше);
• MSC1 от компании JBL Professional.

Конечно, есть множество других достойных моделей. Перед покупкой обязательно уточняйте их частотные и другие характеристики. При выборе убедитесь, что корпус микрофона металлический. Или, в крайнем случае, он должен иметь экранирование. Это нужно для устранения помех.

Фабричные измерительные устройства имеют высокую стоимость. А поскольку их конструкция не отличается сложностью, их можно заменить самодельными вариантами. На картинке представлена принципиальная схема.

Печатная плата измерительного микрофона изготавливается из стеклотекстолита. Вот ее габаритные размеры и конфигурация. Светодиод должен гарантировать падение напряжения до 2 В. на указанных участках. Для проектирования печатной платы можно воспользоваться программой Sprint Layout 6.0. Главное при работе – отталкивайтесь от предполагаемых размеров корпуса.

Измерительный микрофон Behringer ECM8000 представлен в видео далее.

При изготовлении высокачественных акустических систем (АС) неизбежно приходится сталкиваться с проблемой измерения их АЧХ по звуковому давлению. Такие измерения необходимо проводить в условиях свободного поля, т.е. когда отсутствуют отраженные волны. До недавнего времени эти измерения можно было сделать либо в специальной акустической камере в солидном испытательном центре (что не для рядового радиолюбителя), либо проводить измерения на открытом воздухе, что не всегда возможно, да и отражений от земли не избежать.

где Рном — номинальная мощность громкоговорителя,

Zном — номинальное входное сопротивление акустической системы

Важно, чтобы мощность подаваемого на АС сигнала не превышала мощность самой “слабой” динамической головки. К примеру, мощность НЧ-головки — 35 Вт, СЧ-головки — 5 Вт, ВЧ-головки — 10 Вт, и они имеют одинаковые полные сопротивления и чувствительности, т е. головки используются без каких-либо делителей. В этом случае мощность сигнала не должна превышать 5 Вт.

Расстояние от АС до микрофона обычно рассчитывают по формуле, в которую входит средний размер излучателей. Для простоты можно ограничиться расстоянием в 1 м, при котором измеряют чувствительность акустической системы при подведении сигнала с уровнем U = 2,83 В. Измерения ведут с регистрацией пиков и провалов частотной характеристики не уже 1/8 октавы (более узкие пики и провалы не учитывают).

С появлением на компакт-дисках 1/3 октавных сигналов “розового” шума (а еще лучше, псевдошумовых сигналов) вероятность возникновения стоячих волн в верхней части звукового диапазона значительно снизилась, однако на частотах ниже 300.. 800 Гц точность измерений все же оказывается недостаточной.

Достаточно высокую точность измерений можно получить с помощью компьютера, оснащенного звуковой картой. Измерения можно произвести с помощью любой программы, работающей в дуплексном режиме (как генератор качающейся частоты и измеритель уровня входного сигнала). Для этой цели можно использовать программы: RMAA 5.5, (RightMark Audio Analyzer 5.5, авторы Алексей Лукин и Максим Лядов), TrueRTA и другие.

В режиме качающейся частоты вероятность возникновения стоячих волн снижается, и точность измерений существенно повышается. Одновременно с измерением АЧХ программа RMAA 5.5 измеряет коэффициент гармонических искажений и многое другое. В любом случае для проведения измерений потребуется измерительный микрофон. В настоящее время в радиомагазинах большой выбор электретных микрофонов как зарубежного, так и отечественного производства. Для изготовления измерительного микрофона был выбран ненаправленный микрофон НМ00603В с рабочим диапазоном 30… 16000 Гц, чувствительностью 64±3 мВ/Па и внутренним сопротивлением Zj = 6000 Ом. Отклонение АЧХ полученного измерительного микрофона от профессионального в диапазоне частот 20.. 6300 Гц не превышает ±0.5 дБ, в диапазоне 6300… 10000 Гц имеет плавный подъем до 3 дБ, который сохраняется на этом уровне (3 дБ) до 20 кГц. Поправку необходимо внести в паспорт микрофона и учитывать при измерениях.

При разработке схемы микрофонного усилителя сопротивление нагрузки микрофона рекомендуется выбирать равным

где Z, — модуль полного электрического сопротивления микрофона. При этом получается режим, близкий к режиму холостого хода, а напряжение на нагрузке оказывается почти в 2 раза больше, чем в режиме согласованного включения.

На сайте радиочипи изображена схема микрофонного усилителя. Микрофонный усилитель (рис.1) разрабатывался для совместного использования с микшерным пультом, оснащенным “фантомным” питанием. Суммарное сопротивление резисторов R1, R2 выбрано примерно равным внутреннему сопротивлению электретного микрофона. Прямой сигнал усиливается буферным усилителем на DA1.1 и через конденсатор С4 поступает на контакт 2 разъема ХР1 С выхода DA1 1 сигнал поступает на инвертирующий усилитель на DA1.2 и с его выхода через конденсатор С5 — на контакт 3 ХР1. Стабилизатор питающего напряжения выполнен на резисторах R8, R9, стабилитроне VD1 и транзисторах VT1. VT2.

Для изготовления корпуса микрофона использованы детали от микрофона МКЭ100 (МКЭ271). Элементы микрофона размещены на печатной плате размерами 12,5×55 мм (рис.2). Печатная плата разработана в тех же габаритах, что и “родная” плата указанных микрофонов. Сборочный чертеж платы показан на рис.З.

Взамен защитного кожуха с ветрозащитой устанавливается насадка, выточенная из дюралюминия или нержавеющей стали (рис.4). К капсюлю микрофона припаивают провода МГТФ, провода скручивают и на них надевают поролоновую “пробочку”, вырубленную пробойником из листового поролона толщиной 5 … 8 мм, которую придвигают вплотную к капсюлю. Капсюль микрофона вставляют в торец насадки и аккуратно заклеивают шайбой из алюминия толщиной 0,2…0,3 мм 09×5 мм.

Конструкцию насадки можно усложнить, увеличив диаметр хвостовой части до 12…13 мм. В этом случае торцевую часть можно выполнить отдельной деталью в виде стаканчика (точнее, полого винта с головкой длиной 10… 12 мм) с резьбой М10 (мелкой) длиной 8…10 мм и внутренним диаметром 6,2 мм. Отверстие необходимо досверлить торцевой фрезой так, чтобы оставить в торце стенку толщиной 0,2…0,3 мм с отверстием 05 мм. Внешний вид готового микрофона показан на рис.5.

Используемые источники:

• http://blog.jkoff.ru/
• https://stroy-podskazka.ru/mikrofony/izmeritelnye/
• https://www.radiochipi.ru/izmeritelnyj-mikrofon/