Ako funguje mikrofón?

A chrome vintage microphone on a blurry purple, orange and pink background,

Mikrofón je elektronická súčiastka, alebo zariadenie, ktoré slúži na snímanie zvuku z okolia. To znamená, že zvuk ako (postupné pozdĺžne) mechanické vlnenie prevádza na elektrický signál. Základný koncept funkcie mikrofónu je jednoduchý, má však mnoho technických realizácií. Preto sa pokúsim priblížiť vám funkciu aspoň niekoľkých.

Základný koncept

Prvý mikrofón zostrojil a dal patentovať americký vynálezca nemeckého pôvodu, Emile Berliner v roku 1877, ktorý sa stal známym vďaka vynálezu gramofónu. Základom všetkých mikrofónov je citlivá membrána, ktorá sa vplyvom zvuku rozkmitá. Pohyb tejto membrány sa sníma využitím rôznych javov a metód, ako napríklad elektromagnetickou indukciou, zmenou kapacity (rezonancie obvodu), zmenou vlastností materiálov mechanickými vplyvmi, či dokonca využitím Dopplerovho javu.

Kondenzátorový mikrofón

Asi najjednoduchší typ mikrofónu, jeho základom je kondenzátor, ktorého jedna strana je pevne uchytená a druhú stranu tvorí priamo membrána mikrofónu. Vzdialenosť týchto strán sa mení vplyvom rozkmitania membrány akustickým signálom, čím sa mení aj kapacita kondenzátora. Táto zmena sa dá snímať napríklad ak je takýto kondenzátor súčasťou rezonančného obvodu. Rezonančná frekvencia sa mení, preto sa mení aj výstupné napätie obvodu. Takýto mikrofón vyžaduje vlastné napájanie rezonančného obvodu a demodulátor výstupného napätia. Zdokonalenou verziou tohto mikrofónu je elektretový mikrofón, ktorý sa využíva v mnohých súčasných zariadeniach.

Kondenzátorový mikrofón

Kondenzátorový mikrofón

Dynamický mikrofón

Dynamický mikrofón využíva na svoju funkciu elektromagnetickú indukciu. Zvukové vlny rozhýbu jemnú cievku okolo permanentného magnetu, čím vznikne indukované napätie. Takýto typ mikrofónu teoreticky nevyžaduje zvlášť napájanie, avšak jeho súčasťou je predzosilňovač.

Dynamický mikrofón

Dynamický mikrofón

Uhlíkový mikrofón

Jeho hlavnou časťou je stlačený uhlíkový prášok, ktorý sa chová ako elektrický odpor. Na tento prášok sa prenáša vlnenie zvuku, čím sa mení jeho odpor. Tento mikrofón vyžaduje vlastné napájanie, je veľmi citlivý na vonkajšie vplyvy, napríklad otrasy pri ktorých vzniká šum. Je však odolný voči poškodeniu, pretože nemá pohyblivé časti.

Piezoelektrický mikrofón

Tento mikrofón využíva piezoelektrický jav. Je to jav, pri ktorom niektoré materiály po stlačení vytvárajú elektrické napätie. Tento jav je využitý napríklad aj v zapaľovačoch. Ak sa takýto materiál rozochveje vplyvom zvuku, generuje slabé napätie podobne ako dynamický mikrofón.

Laserový mikrofón

Zaujímavá koncepcia mikrofónu, ktorú môžeme často vidieť v špionážnych filmoch. Jej princíp spočíva v tom, že na objekt (napríklad okno) namierime laser. Ak okno vibruje vplyvom zvuku, tieto vibrácie modulujú odrazený lúč laseru (Dopplerov efekt). Ak tento signál zachytíme a vhodne demodulujeme, dostaneme zvukový signál, napríklad rozhovor v miestnosti. Tento mikrofón je realizovateľný, ale iba v laboratórnych podmienkach. Laser totiž musí byť dokonale upevnený a objekty rozvibrujú skôr prechádzajúce autá, alebo zapnuté stroje ako ľudská reč.

Optické vlákno, ako mikrofón

Ďalšia pozoruhodná koncepcia mikrofónu. Podobne ako laserový mikrofón využíva moduláciu svetelného lúča vplyvom Dopplerovho efektu. Jedným optickým vláknom privádzame lúč svetla na membránu, od ktorej sa odráža do druhého vlákna. Ak sa membrána chveje, lúč sa odráža so zmenenou vlnovou dĺžkou do prijímača, kde sa demoduluje na elektrický signál. Takýto mikrofón ma veľkú výhodu v tom, že nevyžaduje žiadne napájanie, nevyužíva žiadny druh poľa, preto nie je rušený jeho signál a ani tento mikrofón neruší žiadne prístroje.

Technológií na zachytávanie a detekciu zvuku existuje mnoho. Ich vývoj urýchľujú aj vlády, ktoré využívajú najnovšie technológie na odpočúvanie. Možno už teraz využívajú také technológie o akých sa nám ani nesníva a možno by bol nimi zaskočený aj James Bond.

Žiadne komentáre

Pridaj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Vyžadované polia sú označené *