1.4 Характеристики акустических приемников

Акустический приемник — основная часть комплекса подслушивания, содержащая акустоэлектрический преобразователь, селективный усилитель, электроакустический преобразователь (динамик, телефонная головка). Наряду с последним в комплексе подслушивания могут быть использованы другие оконечные устройства ― средства записи (аудиомагнитофоны) и средства анализа сигналов (программные средства шумоочистки и др.).

Акустоэлектрический преобразователь акустической волны в воздушной среде называется микрофоном. Зачастую микрофоном называют весь акустический приемник, что не совсем корректно, однако является устоявшимся. Еще одна сложность состоит в том, что для некоторых видов микрофонов (например, электретных) можно четко отграничить акустическую антенну и сам микрофон (микрофонный капсюль) а для других видов микрофонов (электродинамических) это можно сделать не всегда. Поэтому можно сказать, что характеристики акустического приемника определяются совокупностью параметров акустической антенны и акустоэлектрического преобразователя, а именно:

• Диапазоном принимаемых частот;

• Чувствительностью;

• Динамическим диапазоном;

• Шириной диаграммы направленности;

• Массогабаритными характеристиками.

Микрофоны характеризуются следующими параметрами [8]:

Чувствительность микрофона — отношение напряжения на выходе микрофона к воздействующему на него звуковому давлению при определенной частоте (1000 Гц), выраженное в мВ/Па.

Диапазон рабочих частот ― диапазон частот, в котором микрофон воспринимает акустические колебания и в котором нормируются его параметры.

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.

Характеристика направленности — зависимость чувствительности микрофона (на определённой частоте) от угла между осью микрофона и направлением на источник звука. Графическое изображение характеристики направленности называется диаграммой направленности. Ширина диаграммы направленности оценивается в градусах на уровне 0,5 (0,7) от максимальной мощности электрического сигнала на выходе микрофона. У остронаправленных микрофонов, к которым относятся исследуемые микрофоны направленного действия, этот показатель составляет несколько десятков градусов, благодаря специальной конструкции акустической антенны, сужающей их диаграмму направленности.

Динамический диапазон акустического приемника определяется диапазоном в децибелах мощности сигнала на его входе, при котором обеспечивается допустимый уровень сигнала на выходе. Чем меньше динамический диапазон, тем большие искажения принимаемого сигнала будут наблюдаться в зависимости от изменения расстояния между источником сигнала и акустическим приемником.

Коэффициент направленного действия G показывает выраженную в децибелах степень увеличения уровня сигнала на выходе микрофона при замене ненаправленного микрофона направленным и постоянной величине акустического давления. Для человеческого уха, обладающего широкой диаграммой направленности (почти 180) G оценивается величиной в 6 дБ.

Индекс направленности показывает выраженную в децибелах разницу уровней мощности сигналов на выходе микрофона от двух источников звука: расположенного на оси, и другого — источника рассеянных звуковых волн, если оба создают в точке расположения микрофона одинаковое акустическое давление. Индекс направленности показывает величину подавления (дискриминации) шума, приходящего с боковых направлений, по отношению к сигналу, приходящему с направления, совпадающего с осью микрофона.

Параметры микрофона в значительной мере зависят от принципа его действия (выше уже были упомянуты некоторые виды микрофонов), но подробное рассмотрение видов микрофонов по принципу действия выходит за рамки настоящей курсовой работы. Достаточно сказать, что в современных направленных акустических приемниках часто используется электретные микрофоны, как имеющие повышенные электроакустические и технические характеристики и не нуждаются во внешнем источнике поляризующего постоянного напряжения. Перспективным направлением развития микрофонов является использование акустонанокапиллярного эффекта — изменение уровня заполнения капиллярного канала под воздействием звука, что позволит существенно улучшить характеристики микрофонов [9].