Mikrofone sind Geräte, die zum Aufzeichnen von Audio verwendet werden. Sie wandeln Schallwellen in elektrische Signale um, die von anderen Audiogeräten oder Computern übertragen und verarbeitet werden können.
Es gibt verschiedene Arten von Mikrofonen, von denen jede nach ihrem eigenen Prinzip arbeitet. Einer der gebräuchlichsten Typen ist ein dynamisches Mikrofon. Es besteht aus einer magnetisierten Membran, einer Wicklung und einem starken Permanentmagnetfeld. Wenn eine Schallwelle auf die Membran trifft, beginnt sie zu schwanken, verändert das Magnetfeld und erzeugt ein elektrisches Signal.
Eine andere Art von Mikrofon ist ein Kondensatormikrofon. Es verwendet eine dünne leitfähige Platte und ein elektrostatisches Feld. Wenn eine Schallwelle auf die Platte trifft, beginnt sie unter der Einwirkung der Ladung zu schwanken, wodurch sich die Kapazität des Mikrofons ändert und das akustische Signal in ein elektrisches umwandelt.
Jeder Mikrofontyp hat seine eigenen Vor- und Nachteile, abhängig von den spezifischen Aufnahmebedingungen. Zum Beispiel verfügen dynamische Mikrofone über eine hohe Festigkeit und Rauschunterdrückungsfähigkeit, was sie zu einer idealen Wahl für den Einsatz im Freien oder in lauten Umgebungen macht. Kondensatormikrofone hingegen sorgen für einen klareren und detaillierteren Klang und werden häufig für Studioaufnahmen und den professionellen Einsatz verwendet.
Funktionsprinzip von Mikrofonen:
Das Grundprinzip von Mikrofonen besteht darin, akustische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Es basiert auf der Verwendung verschiedener Technologien und Arbeitsprinzipien, einschließlich dynamisch, Elektret, Kondensator und Piezoelektrisch.
Dynamische Mikrofone arbeiten nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Im Inneren des Mikrofons befindet sich eine Spule, die sich im Magnetfeld eines Permanentmagneten befindet. Wenn die Schallschwingungen auf die Spule fallen, beginnt sie sich in einem Magnetfeld zu bewegen und erzeugt ein elektrisches Signal, das proportional zur Intensität des Schalls ist.
Elektretmikrofone verwenden einen Elektretkondensator, der eine stationäre elektrostatische Ladung ist. Wenn Schallwellen auf die Oberfläche des Elektrets gelangen, beginnt es zu schwanken, ändert seine Ladung und erzeugt ein elektrisches Signal, das dann verstärkt und zur weiteren Verarbeitung weitergegeben wird.
Kondensatormikrofone bestehen aus zwei Platten – Metall und elektrostatisch. Schallschwingungen verursachen eine Änderung des Abstands zwischen ihnen, was zu einer Änderung der Kondensatorkapazität und zur Erzeugung eines elektrischen Signals führt. Ein solches Mikrofon kann mit sehr hoher Empfindlichkeit und Genauigkeit arbeiten.
Piezoelektrische Mikrofone verwenden Materialien mit piezoelektrischen Eigenschaften. Wenn Schallwellen auf sie wirken, beginnen sie zu schwanken und ein elektrisches Signal zu erzeugen. Solche Mikrofone werden häufig in Modi mit geringer Empfindlichkeit verwendet.
Die Arbeit von Mikrofonen ist ein grundlegendes Element in der Audioingenieurwesen und Telekommunikation. Sie werden häufig in verschiedenen Bereichen eingesetzt, einschließlich Studioaufnahmen, Rundfunk, Konferenzgespräche, Telefonie und anderen Bereichen, die Audio- oder Sprachdaten erfordern.
Hauptgeräte und ihre Arbeit
Hauptmikrofon-Geräte:
- Membran
- Spule
- Kondensatormembranelement
- Piezoelektrisches Element
Wenn Schallwellen auf die Membran des Mikrofons treffen, beginnt sie zu schwanken. Durch Schwingungen der Membran verschiebt sich die Mikrofonspule und erzeugt ein variables Magnetfeld. Diese Änderung des Magnetfeldes bewirkt eine Änderung der Spannung an der Spule, die dann verstärkt und in ein Signal umgewandelt wird, das für das Aufnahmegerät oder die Audioübertragung verständlich ist.
Kondensatormikrofone verwenden ein Kondensatormembranelement, das aus zwei Platten besteht: einem festen und einem beweglichen. Schallwellen verursachen Membranschwankungen, die den Abstand zwischen den Platten verändern und die Kapazität des Kondensators verändern. Eine Änderung der Kapazität führt zu einer Änderung der Spannung zwischen den Platten, die dann in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.
Piezoelektrische Mikrofone verwenden ein piezoelektrisches Element, um akustische Energie in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Wenn Druck auf einen Piezokristall wirkt, der ein piezoelektrisches Element ist, ändert sich die Form und das Volumen des Kristalls, was zu einer elektrischen Ladung führt.
Funktionsweise der Mikrofone:
Die Grundlage des Mikrofons besteht darin, Veränderungen des akustischen Drucks in Veränderungen der elektrischen Spannung umzuwandeln. Dazu verwenden Mikrofone verschiedene Betriebsprinzipien:
| Mikrofontyp | Die Beschreibung |
|---|---|
| Winkelmikrofon | Das Arbeitsprinzip basiert auf der Änderung des Winkels zwischen den Platten in einem elektrostatischen Kondensator, wenn Schallwellen einwirken. |
| Piezoelektrisches Mikrofon | Verwendet die Eigenschaft eines piezoelektrischen Materials, um eine elektrische Ladung zu erzeugen, wenn sie mechanisch darauf einwirkt. |
| Elektrodynamisches Mikrofon | Basierend auf der Arbeit eines elektromagnetischen Generators, bei dem Schallschwingungen Schwingungen einer dünnen Membran verursachen, die in einem Magnetfeld verankert ist. |
| Kondensatormikrofon | Hat zwei geladene Platten – eine statische und eine bewegliche Platte, die durch ein Dielektrikum getrennt ist. Wenn sich der Schalldruck zwischen den Platten ändert, ändert sich die Kapazität und damit die Spannung. |
| Hochfrequenzmikrofon | Verwendet das Prinzip der Radiowellenmodulation durch Amplitudenmodulation oder Frequenzmodulation, um ein Signal über einen Funkkanal zu senden. |
Jeder Mikrofontyp hat seine eigenen Besonderheiten und wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt – von der Studiomusikaufnahme bis hin zur Rundfunkübertragung und Telefonie.
Konvertieren von Schallwellen in ein elektrisches Signal
Das Hauptprinzip von Mikrofonen besteht darin, mechanische Schwingungen in elektrische Schwingungen umzuwandeln. Im Inneren des Mikrofons befindet sich eine Blende, die das Hauptelement ist, das für die Umwandlung des Klangs verantwortlich ist.
Wenn eine Schallwelle auf die Membran fällt, beginnt sie unter dem Einfluss des Schalldrucks zu schwanken. Diese Membranschwankungen erzeugen ein sich änderndes elektrisches Feld oder eine elektrische Ladung. Die Bewegung der Membran bewirkt, dass sich die Kapazität oder Spannung im Mikrofon ändert, was zu einer Änderung des elektrischen Signals führt.
| Mikrofontyp | Arbeitsprinzip |
|---|---|
| Dynamisches Mikrofon | Wandeln Sie den Klang mit einer magnetisierten Spule um, die sich in einem Magnetfeld bewegt |
| Elektret-Mikrofon | Wandeln Sie den Klang mit einer magnetisierten Membran um, die sich in einem elektrostatischen Feld bewegt |
| Kondensatormikrofon | Wandeln Sie den Klang um, indem Sie den Abstand zwischen zwei geladenen Platten ändern |
Jeder Mikrofontyp hat seine eigenen Eigenschaften bei der Umwandlung von Schallwellen in ein elektrisches Signal. Die Wahl des Mikrofontyps hängt von den spezifischen Anforderungen und Aufgaben ab, die vor ihm gestellt werden.
Arten von Mikrofonen:
Es gibt verschiedene Arten von Mikrofonen, von denen jedes seine eigenen Merkmale und Anwendungen hat:
| Mikrofontyp | Die Beschreibung |
|---|---|
| Dynamisch | Verwendet eine stationäre Spule und ein magnetisches Element, um Schallschwingungen in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Es ist einfach zu bedienen und zuverlässig genug, hat aber ein breites Richtungsdiagramm und hat keine hohe Empfindlichkeit. |
| Elektret | Enthält einen Elektretfilm, auf den die Ladung während der Produktion aufgetragen wird. Schallschwingungen verändern den Abstand zwischen dem Elektretfilm und der Platte, was eine Änderung des elektrischen Feldes erzeugt und den Ton in ein Signal umwandelt. Elektretmikrofone haben eine gute Empfindlichkeit und einen guten Frequenzbereich, erfordern jedoch eine Stromversorgung. |
| Kondensator | Das Schlüsselelement ist eine dünne Membran und eine massive Rückplatte. Zwischen ihnen wird ein elektrischer Spalt erzeugt, der, wenn er einem Schall ausgesetzt wird, seine Kapazität ändert. Der Betrieb erfordert externe Stromversorgung, da Kondensatormikrofone sehr empfindlich sind und eine Signalverstärkung erfordern. Sie haben eine hohe Klangqualität und einen breiten Frequenzbereich und werden daher häufig in Studioumgebungen verwendet. |
| Band | Verwendet einen dünnen Metallfilm, der zwischen den magnetischen Polen gespannt ist. Wenn Schallwellen auf die Membran treffen, beginnt sie sich zu bewegen, was eine Änderung des Magnetfeldes erzeugt und den Schall in ein elektrisches Signal umwandelt. Bandmikrofone haben eine gute Empfindlichkeit und einen natürlichen Klang, haben jedoch eine geringere Richtungsgrafik und erfordern eine sorgfältigere Handhabung. |
| Piezoelektrisch | Enthält einen Piezokristall, der ein elektrisches Signal erzeugt, wenn Druck ausgeübt wird. Diese Art von Mikrofon wird häufig für die Aufnahme von Musikinstrumenten verwendet, da sie eine gute Empfindlichkeit und einen breiten Frequenzbereich aufweist. |
