Направленный микрофон органного типа

Использование явления резонанса звуковых волн в направленных системах приводит к увеличению уровня сигнала звуковой энергии, который поступает в микрофон.

Простой направленный микрофон представляет собой набор из 7 алюминиевых трубок диаметром 10 мм. Длина трубки определяет резонансную частоту звукового сигнала.

Длина трубки в мм, резонансная частота в Гц.

Рис. 5. Направленный микрофон органного типа.

Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система. Дальнейшее усиление сигнала происходит за счет использования высокочувствительного микрофонного усилителя

Этот направленный микрофон перекрывает диапазон частот 300 — 3300 Гц, т. е. основной информационный диапазон речевого сигнала.

Если необходимо получить более качественное восприятие речи, то необходимо расширить диапазон принимаемых частот. Это можно сделать путем увеличения количества резонансных трубок, например, до 37 штук (рис. 6). Такая резонансная система перекрывает диапазон частот от 180 до 8200 Гц.

Рис. 6. Резонансная система из 37 трубок.

Однако эффективная дальность используемых остронаправленных микрофонов обычно не превышает 15—20 м. Реально же, в условиях городского шума, можно рассчитывать на расстояние порядка 5—6 м.

Теоретически создать микрофон с узкой диаграммой направленности, удовлетворяющей дальности снятия информации с расстояния 100—150 м, возможно. Вопрос только в том, что с ним делать, как использовать его основное преимущество — острую диаграмму направленности.

Попробуйте удержать на одном месте солнечный зайчик, пляшущий, скажем, на стене в 50 м от вас. Трудно? Так вот, размер «акустического пятна», которым нужно будет накрывать рот говорящего, будет у нашего микрофона не намного больше этого зайчика. На расстоянии 100 м, даже если микрофон жестко закрепить, случайный порыв ветpa, вибрация от проезжающего рядом транспорта и т. п. будут уводить «прицел» на некоторое расстояние. Допустим, что ось диаграммы направленности микрофона сместилась относительно своего первоначального положения всего на 1 ° (рис.7).

Рис. 7. Расчет отклонения оси диаграммы направленности микрофона.

Как видно из этого рисунка, при расстоянии 100 м центр «акустического пятна» переместился на 1,7 м. На самом деле направленный микрофон смещается не на один, а на несколько градусов (результат посчитайте сами). А если при этом еще и источник звука перемещается, то шансы получения информации с такого расстояния стремятся к нулю.

Лазерные акустические системы разведки

Если окна и форточки в выделенном помещении будут закрыты, прослушать разговоры, ведущиеся в нем, с использованием направленных микрофонов невозможно. Однако в этом случае возможно прослушивание разговоров с использованием лазерных акустических систем разведки (ЛАСР), иногда называемых «лазерными микрофонами».

На рис. 8 изображен простейший вариант подобной системы. Луч лазера падает на стекло окна под некоторым углом. На границе стекло − воздух происходит модуляция луча звуковыми колебаниями. Отраженный луч улавливается фотодетектором, который расположен на оси отраженного луча, и осуществляется амплитудная демодуляция отраженного излучения. Система довольно простая, но требует тщательной юстировки и на практике используется довольно редко.

Рис. 8. Простейший вариант схемы построения ЛАСР.

Более сложный способ, использующий сплиттер (делитель) пучка позволяет совместить лазер и детектор (рис. 9). Отпадает необходимость в тщательной юстировке системы. Применение сплиттера позволяет свести падающий и отраженный луч в одну точку.

Рис. 9. Вариант схемы построения ЛАСР с использованием сплиттера (делителя) пучка.

В целях обеспечения скрытности работы в ЛАСР используются лазеры, работающие в ближнем инфракрасном, не видимом глазу диапазоне длин волн (0,75 – 1,1 мкм).

Дальность действия лазерных акустических систем разведки при приеме диффузно отраженного излучения не превышает нескольких десятков метров. При приеме зеркально отраженного луча дальность разведки может составлять несколько сот метров, а при использовании триппель-призм она может превышать 500 м.

Рис. 10. Триппель-призма

Триппель-призма - псевдоотражающий элемент, который обеспечивает возврат излучения в исходном направлении вне зависимости от угла падения на входе. Материал Стекло К8 Допуск на размеры 0.1 мм Допуск на углы 2 угл. сек Качество обработки поверхности /10; 20-10 scratch/dig Рабочие апертуры до 80 мм

К типовой лазерной акустической системе разведки относится система SIM-LAMIC (фото 10), которая состоит из передатчика, на основе полупроводникового лазера мощностью 5 мВт, работающего в диапазоне 0,82 мкм (фокусное расстояние объектива 135 мм), и приемника лазерного излучения на основе малошумящего PIN-диода (фокусное расстояние объектива 500 мм), закамуфлированного под стандартную зеркальную камеру. Передатчик и приемник устанавливаются на специальных треногах. При переноске вся система размещается в обычном кейсе. Аналогичная система, но работающая в диапазоне длин волн от 1,75 – 1,84 мкм, представлена на фото 11.

Фото 10. Лазерная акустическая система разведки SIM-LAMIC.