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Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 MICRÓFONOS Transforma señales acústicas en señales eléctricas, operación que realiza en dos fases. TRANSDUCTOR ACÚSTICO-MECÁNICO TRANSDUCTOR MECANO-ELÉCTRICO Onda de Presión Oscilación Mecánica Tensión Eléctrica Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 MICRÓFONOS TECNOLOGÍA Transductor Estructura Acondicionamiento acústico-eléctrico CARACTERÍSTICAS • Sensibilidad • Fidelidad • Directividad • Impedancia Eléctrica APLICACIÓNMedidas Acústicas Registro Sonoro Refuerzo Sonoro Comunicación Vigilancia Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Sensibilidad Se define como la relación entre la tensión que entrega el micrófono en circuito abierto (sin carga) y la presión eficaz que incide sobre el diafragma. Tension en c.a.(V o mV) Presion Eficaz(Pa o bar) S µ = • Depende de la frecuencia • Normalmente se indica su valor a 1000 Hz • Se expresa normalmente en mV/Pa ó mV/µbar • Cuando se expresa en dB la referencia es: 1 V/Pa ó 1V/ µbar Fidelidad Capacidad para traducir exactamente la onda de presión (uniformidad de la sensibilidad en la banda de trabajo). • Respuesta en Frecuencia gráficamente • Gama de frecuencia (25-18000 –3dB) • Regularidad (± 3 dB) • Distorsión (THD 3% 139 dBSPL) Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Directividad Indica la variación de la sensibilidad en función de la dirección de incidencia de la onda sonora. 10 10 max S( , )( ) 20·log ( , )=20·logD R S θ ϕθ θ ϕ= • Factor de Directividad 2 0 2 0 ( ) 1 ( )· 2 RQ R sen d π θ θ θ θ = ∫ 2 0 0 4· 2 0 ( , ) 1 ( , ) 4· RQ R d π θ ϕ θ ϕ π = Ω∫ • Diagrama de Directividad Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Clasificación de los Micrófonos Según la Directividad • Omnidireccionales • Direccionales • Unidireccionales o Cardióide • Bidireccionales • Supercardioide • Hipercardioide ¿Cómo se consigue una u otra característica directiva? • Configuración del Acoplo mecano-acústico • Combinando las salidas de varias cápsulas • Mediante Redes Inversoras ¿Qué utilidad tiene la directividad? • Discriminar sonidos (voces, instrumentos, partes de instrumentos,.....) Micrófonos Direccionales Parámetros Directivos • Eficiencia de Energía Media • Arco de Captura a 3 dB • Arco de Captura a 6 dB • Sensibilidad Lateral • Relación Delante-Atrás • Factor de Distancia Energia Captada por Mic Directivo Energia Captada por Mic Omnidireccional DE = 3 dB 10 max ( )20·log 3 dBS S θ − = − 6 dB 10 max ( )20·log 6 dBS S θ − = − 10 ( 90º )20·log ( 0º ) S S θ θ = = 10 ( 180º )20·log ( 0º ) S S θ θ = = 1 ( )·( ) ( )·( ) 1omni direccional FD DE FD DE FD DE = = = 32· dBθ − 62· dBθ − Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Micrófonos Direccionales Patrones Directivos y sus Características Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Micrófonos Direccionales A la vista del patrón directivo del micrófono MD 441U de Sennheiser calcula los siguientes parámetros • Arco de Captura a 3 dB para (1000 Hz y 4000 Hz) • Arco de Captura a 6 dB para (1000 Hz y 4000 Hz) • Sensibilidad Lateral para (1000 Hz y 4000 Hz) • Relación Delante-Atrás para (1000 Hz y 4000 Hz) • Respuesta en frecuencia para 0º • Respuesta en frecuencia para 90º Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Micrófonos Direccionales A la vista del patrón directivo del micrófono MKH 70 de Sennheiser calcula los siguientes parámetros • Arco de Captura a 3 dB para (1000 Hz y 4000 Hz) • Arco de Captura a 6 dB para (1000 Hz y 4000 Hz) • Sensibilidad Lateral para (1000 Hz y 4000 Hz) • Relación Delante-Atrás para (1000 Hz y 4000 Hz) • Respuesta en frecuencia para 0º • Respuesta en frecuencia para 90º Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Clasificación de los Micrófonos Según el Acoplo Mecano-Acústico • Micrófono de Presión CARACTERÍSTICAS • Diafragma terminado en cavidad con orifico de igualación • “omnidireccionales – calidad del sonido no depende de la dirección” • Preservan las cualidades reverberantes • La distorsión de onda es mínima Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Micrófono de Presión • Tamaño del diafragma, longitud de onda y dirección de incidencia • Difracción (a) y Resonancia de la cavidad frontal (b) • Directividad y respuesta en frecuencia típicas Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Clasificación de los Micrófonos Según el Acoplo Mecano-Acústico • Micrófono de Gradiente CARACTERÍSTICAS • Diafragma sometido a diferencia de presiones, movimiento por efecto gradiente • Fuerza mecánica proporcional a la velocidad del movimiento • Sonidos de direcciones 90º ó 270º provocan gradiente nulo • Sonidos incidentes desde 0º ó 180º provocan máximo gradiente • Bidireccionales con cambio de fase de 180º entre incidencia frontal y trasera. Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Micrófono de Gradiente P(x) = P1P(x+∆l) = P2 ∆l 2 1 1 2 P PP P dx P P l x x ∂ ∂ = + ⇒ − = − ∆ ∂ ∂ • El diafragma moverá al transductor mecano-eléctrico con una fuerza · · · · · ·cosD D D D P Pf P S l S l S x x θ → ∂ ∂ = = − ∆ = − ∆ ∂ ∂ 0 · · · · ·cosD Df j u l Sρ ω θ= − ∆ para una excitación sinusoidal y onda plana Micrófono de Gradiente • Efecto de Proximidad Onda esférica (micrófono en campo cercano de la fuente sonora) ( )2 · · · · ·cos 1 · · · D Df u l S c k rP u c k r ω ρ θ ρ = ∆ + = • El gradiente de presión es función de la relación ∆l/λ Es necesario usar un sistema controlado por masa para compensar y aplanar la respuesta ·M MZ j Mω= Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Clasificación de los Micrófonos Según el Acoplo Mecano-Acústico • Micrófono Combinado de Presión y Gradiente CARACTERÍSTICAS • Cavidad con apertura controlada al exterior • La onda trasera se desfasa mediante redes acústicas • Variando las redes es posible obtener distintos patrones directivos • Responde a la vez a presión y al gradiente de presión • El patrón directivo se mantiene para un cierto margen de frecuencias Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Micrófono Combinado de Presión y Gradiente Red Inversora de Bajas Frecuencias Volumen pequeño tras diafragma Cavidad 2 de gran volumen 1 1 · ACω →∞ 1 2 1 · A A R Cω 1 1 1 1 1 · ·cos 1 11 · A A D A A AD R d M cP P jR M X θ ω + = ⎡ ⎤ − +⎢ ⎥ ⎣ ⎦ B 1 ·(1 ·cos )DP P A B θ= + 1/A Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Micrófono Combinado de Presión y Gradiente Red Inversora de Altas Frecuencias 1 1 1 1 1 1 ·1 ·cos · ·; · · · D D AD A A A A AD AD AD A f P A B S Z RdB A c C R R ZZ R j C θ= + = = ⎛ ⎞+ − ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ • Como A depende de la frecuencia necesitamos redes para BF y AF • El patrón directivo depende de la frecuencia Tema 2 - MicrófonosELECTROACÚSTICA-EUITT ehp-2005 Micrófono Combinado de Presión y Gradiente Doble Cápsula Microfónica • Una cápsula funcionando a presión (omnidireccional) y otra a gradiente (bidireccional) • Se combinan las salida de ambas cápsulas controlando la contribución de cada uno. • Es posible sintetizar varios patrones directivos constantes con la frecuencia 1 2( ) ·cosR R Rθ θ= +
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