Мікрофон дальньої дії. мікрофони спрямовані
Як зробити простий спрямований стерео мікрофон з всякого мотлоху?
Я вже описував одну конструкцію мікрофона, призначеного для ЦФК, але його експлуатація виявила ряд недоліків, про які розказано нижче. Тому я спробував виготовити більш досконалу модель.
В результаті, вийшло два різних мікрофона, Один моно, а інший стереофонічний.
Найцікавіші ролики на Youtube
 |
 |
 |
 |
Пролог.
Перший мій саморобний мікрофон мав надто нерівномірне АЧХ через резонанс, що виникає в трубці. Крім цього, він дозволяв записувати тільки моно звук. Було вирішено побудувати більш досконалу модель мікрофона, але як завжди обійтися без токарно-фрезерних робіт.
В ході роздумів прийшло кілька ідей по виготовленню трубки щілинного мікрофона без використання верстатів, та й самої трубки.
Трубка щілинного мікрофона з шайб.
Трубу щілинного мікрофона можна виготовити з шайб великого діаметру. Якщо в кожній шайбі просвердлити по два отвори, то можна за допомогою двох шпильок зібрати багатошаровий сандвіч, а розмір щілин відрегулювати за допомогою дрібних шайб.
У цій ідеї, на мій погляд, є тільки один істотний недолік. Для того щоб з достатньою точністю просвердлити в кожній шайбі отвори, довелося б виготовити невеликий кондуктор.
Трубка щілинного мікрофона з транзисторних хомутів.
Якщо замість шайб використовувати хомути від транзисторів старого типу, то свердлити і зовсім нічого не доведеться. Залишиться тільки зібрати трубку.
Недолік труби, зібраної зі стандартних хомутів від транзисторів типу П213 ... П217 - велику вагу. Якщо ж застосувати дюралюмінієві хомути від транзисторів типу КТ801, то можна отримати досить легку трубку. Правда, в такій трубці буде складно розмістити відразу два мікрофонних капсуля, тому для стерео мокрофона доведеться шукати інше рішення.
Трубка щілинного мікрофона з металевої стрічки.
Трубку щілинного мікрофона можна виготовити з вузькою металевої стрічки, якщо згорнути її в кручені лінію на шаблоні потрібного діаметру. Тоді ширину щілин можна буде регулювати зміною кроку гвинта.
На основі цих ідей я виготовив два мікрофони - моно і стерео.
Цього разу я опустив деякі подробиці, що стосуються складання мікрофонів і виготовлення деталей, так як в їх уже докладно висвітлював.
Щілинний мікрофон з хомутів від транзисторів.
Це креслення, за яким був виготовлений щілинний мікрофон з транзисторних хомутів.
- Хомут від транзисторів - дюраль.
- Гайка - сталь, М2.
- Шайба-гровер - сталь, М2.
- Шпилька - сталь, М2.
- Прокладка - кембрік.
- Екранований кабель - Ø2мм.
- Прохідна втулка - гума Ø11мм.
- Корпус - шприц медичний - 5гр.
- Задня стінка - шприц медичний - 5гр.
Зібрати мікрофон з хомутів від транзисторів виявилося простіше простого. Ось, що було використано для збірки.
- Шайба-гровер - сталь, М2.
- Кабель екранований з роз'ємом Джек 3,5 мм.
- Гвинтові спіраль - припій Ø2мм.
- Оксамит.
- Капсуль електретного мікрофона - Ø10х7мм.
- Хомут від транзисторів типу КТ801, КТ602, КТ604.
- Шприц медичний - 5 гр.
- Шпилька, гайка - сталь, М2 (шпильки були виготовлені з велосипедної спиці).
Для того щоб зробити зовнішній вигляд більш презентабельним, я обтяг корпус мікрофона, виготовленого зі шприца, термоусадочної трубкою. Спочатку посадив передню частину, а в кінці збірки вставив кришку і посадив хвостову частину.
Ось що вийшло.
Спрямований щілинний стерео мікрофон з металевої стрічки.
Це креслення, за яким був виготовлений спрямований стерео мікрофон з металевої стрічки.
- Гвинт - М1,6х5.
- Гайка - М1,6.
- Хомут - сталь, S0,3мм. (Жерсть від консервної банки).
- Стрічка - сталь, S0,5х8х50мм.
- Гвинт - М1,6х5.
- Перегородка - шприц медичний 20гр.
- Втулка прохідна - гума Ø11мм.
- Вантаж - припій Ø2мм.
- Крпус - шприц медичний 20гр.
Для цього мікрофона знадобилося зовсім мало деталей.
- Кабель екранований моно - Ø2мм.
- Кабель екранований стерео - Ø3мм.
- Гвинт - М1,6х5.
- Втулка прохідна - гума Ø11мм.
- Хомут - сталь, S0,3мм. (З консервної банки).
- Гвинт, гайка, шайба - М1,6.
- Вантаж - припій Ø2мм.
- Капсуль електретного мікрофона - Ø6х6мм.
- Шприц медичний 20гр.
- Стрічка - сталь, S0,5х8х50мм.
- Термозбіжна трубка - ø8мм.
Для того щоб не займатися фарбуванням, я покрив сталеву стрічку термоусадочної трубкою, а потім звернув у кручені спіраль поз.1 на корпусі 10-ти грамового шприца.
З корпусу 20-ти грамового шприца я виготовив корпус мікрофона поз.3, а перегородку поз.2 з поршня того ж шприца.
На цьому етапі можна просвердлити три отвори для кріплення трубки до корпусу і нарізати різьбу.
Щоб зменшити довжину неекранованих проводів, що йдуть до мікрофонний капсуль, подовжив стерео шнур двома невеликими відрізками моно шнура. На зображенні видно, як це було зроблено. В якості ізоляції застосована щільний папір.
Корпус мікрофона, як і в попередній конструкції, був обтягнутий термоусадочної трубкою.
Ще одна картинка, яка пояснює порядок складання.
Ось що вийшло.
| Get the Flash Player to see this player. | ||
А ось, як це працює.
Дрібні подробиці.
При випробуваннях першої пари мікрофонних капсулів з'ясувалося, що їх АЧХ занадто сильно різняться. В очікуванні базарного дня, навіть зібрав невеликий стенд для перевірки мікрофонів без застосування пайки. Купив ще кілька капсулів по 0,4 $, щоб було з чого вибирати. Але, перша ж пара, взята з цієї покупки, виявилася узгодженої по АЧХ. Більше я експериментувати не став.
На сторінці: 25 25 50 75 100
Сортувати за: За замовчуванням Ім'ям від А до Я Ім'ям від Я до А Ціною: Низькі\u003e Високі Ціною: Високі< Низкие С низким рейтингом С высоким рейтингом Модели от А до Я Модели от Я до А
Мікрофон направленої дії «Super ear Rec» призначений для прослуховування та запису віддалених звуків, розташованих в зоні прямої видимості. Параболічна антена для концентрації звуків має посилення до 70 дБ - це означає, що Ви зможете почути тихі звуки на відстані до 50-100 метрів. Мікрофон оснащений вбудованим моноклем з 8-кратним збільшенням зображення, ...
Знятий з продажів
Мікрофон направленої дії з біноклем "Super ear 100" ідеально підходить для спостереження за життям лісових птахів і дикої природи. потужна система реєстрації звуку підсилює звук до 70 децибел і дозволяє чути навіть найслабше спів птахів, або тихий розмову, або шуми на відстані до 50-100 м. Для збільшення спрямованості і купчастості збору звуків в мікрофоні спрямованого ...
Знятий з продажів
Спрямований мікрофон «Super ear 50» підсилює звук до 50 децибел. Високочутливий мульти-елемент мікрофона збирає звуки для посилення на відстані до 50 метрів. Спрямований мікрофон «Super ear 50» допомагає чути звуки навколо вас на відкритому повітрі, в закритому приміщенні, скрізь, де це необхідно. Користувач надягає стерео навушники, включає мікрофон направленої ...
Знятий з продажів
Спрямований мікрофон Super ear micro призначений для уловлювання і посилення звукових сигналів навколо вас, він робить їх більш легкими для прослуховування. Super ear micro є самим мініатюрним зі своїх попередників, прилад зручний і легкий в експлуатації. Прилад стилізований під гарнітуру блютус, і тому Вам не важко буде бути непоміченим. Завдяки своїм невеликим р ...
Знятий з продажів
Показано з 1 по 4 з 4 (всього 1 сторінок)
Мікрофон направленої дії
Професійний мікрофон направленої дії призначений для уловлювання і посилення звукових сигналів - мови і будь-яких інших шумів. Компактні пристрої працюють на відстані від 20 до 100 метрів, фіксуючи навіть незначні шуми. Професійні спрямовані мікрофони можуть бути призначені як для щоденного використання в діловій сфері, так і для фіксування звуків живої природи - такі моделі часто оснащені додатковою оптикою. Якщо ви вирішили направляється мікрофон купити - значить, в будь-яких умовах якісний запис звуку забезпечена.
Мікрофон високої чутливості
Мікрофон високої чутливості - це професійне пристрій для фіксування і записи голосу, звуків живої природи та інших сигналів. Більшість моделей оснащено параболічної тарілкою, яка дозволяє посилити спрямованість звукового потоку. Мікрофон направленої дії купити можна в інтернет-магазині. Він поставляється в комплекті з навушниками і картою пам'яті: дані автоматично зберігаються після запису, і ви можете прослухати їх у будь-який момент прямо з пристрою. Направляється мікрофон купити - правильне рішення. Це дасть можливість використовувати його для широкого кола цілей: запис лекцій і ділових переговорів, звуків живої природи, концертів та інших заходів.
Мікрофон направленої дії купити
Мікрофон направленої дії купити - забезпечити можливості для покращення якості звуку в будь-яких умовах записи. Професійні пристрої призначені для фіксації голосу, звуків живої природи та іншої інформація, включаючи навіть незначні шуми - мікрофон направленої дії купити можна також для запису ділових переговорів або лекцій. Dicmarket пропонує мікрофон направленої дії купити на сторінках нашого магазину: товар буде протестований перед відправкою і доставлений зручним для вас способом.
Якщо потрібно потужний засіб прихованого прослуховування на відстані в лісі, для спостереження за птахами і природою, то спрямований мікрофон стане відмінним рішенням. Це професійне пристрій для спрямованого захоплення звуку, що дозволяє записати щебетання птахів, сопіння бобра, сопіння Йожик і варчаніе білочок - на відстані з фільтрацією від шумів.
|
||||||||||||
| |
Мікрофон направленої дії «Супер Вухо SD-REC» призначений для прослуховування та запису віддалених звуків, розташованих в зоні прямої видимості. Параболічна антена для концентрації звуків має посилення до 70 дБ - це означає, що Ви зможете почути тихі звуки на відстані до 50-100 метрів.
|
|||||||||||
Дистанційний мікрофон-навушник нагадує пістолет з локатором і приєднаними до нього навушниками. На протилежному кінці від ручки укріплений високочутливий мікрофон, здатний підсилювати звукові коливання, що знаходяться на деякій відстані. Залежно від моделі та її потужності відстань до об'єкта варіюється починаючи від 30 метрів і до 100 метрів і більше. На великих дистанціях звук послаблюється, тому спрямовані мікрофони мають високу порогової чутливістю. Але як негативного фактора в отримані дані домішується акустичний шум, здатний істотно знижувати рівень необхідного звуку. Більшість моделей спрямованих мікрофонів на значній відстані дозволяють за допомогою регулювання частоти звуку виділяти необхідний сигнал, при цьому відкидаючи непотрібний шум.
Пристрій обладнаний об'єктивом з оптичним збільшенням, що дозволяє детально розглянути що відбувається. Мікрофон «Супер вухо» продуманий до дрібниць, тому окуляр оснащується м'якою пластиною, що забезпечує комфортне зіткнення зі шкірою обличчя. Ціна в Москві на ці апарати залежить від їх можливостей і кількості виконуваних функцій.
Розрізняють декілька видів спрямованих мікрофонів:
- Параболічні.Працюють за принципом підсумовування сигналу, відбитого від зігнутої тарілки, виготовленої із спеціального матеріалу. Акустичний сигнал подається на мікрофон, посилюється і надходить на навушники. Хороший апарат, що забезпечує стійку роботу.
- плоскі акустичнірешітки передбачають отримання сигналу з декількох точок, розташованих на певній площині. Згодом дані підсумовуються, посилюються і надходять на вихід.
- трубчастівідрізняються від перших двох тим, що прийом сигналу здійснюється через щілини в трубі, згодом з'єднуючись в один потік. Залежно від довжини трубки на виході виходить сигнал різної якості.
- градієнтні заслужили не дуже хороші відгуки, так як отримання звуку відбувається шляхом віднімання сигналу, що надходить на 2 мікрофони.
Характеристики спрямованого мікрофона
Вибираючи дистанційний мікрофон для просушки птахів, потрібно звертати увагу на деякі параметри, щоб найкращим чином вирішити стоїть завдання.
Має значення також:
. в яких умовах потрібно прослушка;
. яку відстань від користувача до об'єкта захоплення;
. чи є необхідність запису;
. рівень шуму на об'єкті.
Відмінним універсальним варіантом стане мікрофон направленої дії Супер вухо. Це вибір справжніх професіоналів, що підтверджують відгуки експертів. Купити його можна в будь-якому місті, включаючи Москву.
Отже, мікрофон направленої дії Супер вухо 100 має наступні параметри:
. Посилення звуків на відстані до 100 метрів.На такій відстані, активний спрямований мікрофон вловлює навіть тихі звуки.
. Можливість запису звуку на знімну карту пам'яті SD. Мікрофон Супер вухо 100 має в базовій комплектації mini SD карту об'ємом 2 ГБ. Цього вистачить для запису великої кількості аудіоматеріалів.
. Вбудована оптична система. У мікрофон направленої дії Супер вухо сто вбудований оптичний монокуляр. З його допомогою можна восьмикратно наблизити об'єкт, для прихованого спостереження, крім прослушки.
. Можливість автономної роботи до 60 годин.Цей параболічний мікрофон працює від батарейки типу «Крона». Таким чином, можлива активна прослушка більше двох діб, без необхідності зміни батареї.
. Накладні навушники.Вони м'які і зручні. Ними комфортно користуватися тривалий час.
. Можливість прослуховування записів. Дистанційний мікрофон має функціональні кнопки на корпусі. З їх допомогою перемикаються записи.
. Доступна ціна. При своїй професійній спрямованості і потужних характеристиках, спрямований параболічний мікрофон Супер вухо сто купити нескладно. Він має невисоку вартість в порівнянні з закордонним професійним обладнанням подібного типу з аналогічними характеристиками.
. Універсальність застосування.Дистанційний мікрофон навушник з можливістю програвання записів, підійде для багатьох цілей;
- спостереження за тваринами в природному середовищі;
- допомога людям з проблемами слуху;
- сканування приміщення
. Простота в експлуатації.Користуватися параболічних мікрофоном зможе кожен, без будь-якої підготовки і складної настройки.
Спрямований мікрофон купити може абсолютно будь-яка людина, він забезпечить хорошу чутність і видимість віддаленого об'єкта.
На початку 90-х років спрямовані мікрофони викликали підвищений інтерес у організацій і приватних осіб, які займалися питаннями збору інформації за допомогою технічних засобів. Це було пов'язано з тим, що далеко не всі люди раніше мали справу з цією технікою, а різні буклети вітчизняних і зарубіжних фірм рекламували «універсальний засіб отримання інформації». У технічних описах наводилися фантастичні дані про дальність знімання інформації (до2000 м ) І коефіцієнтах спрямованої дії (до 50 дБ) при досить скромних габаритах (не більше півметра) і відносно невисокій вартості (50 ... 800 $). Під враженням від таких характеристик у потенційних клієнтів в голові виникали плани безпечного і простого перехоплення мовної інформації за допомогою чудового спрямованого мікрофона.
У той же час багато хто став побоюватися, що їх переговори будуть «зчитуватися з стекол вікон офісів, квартир і автомобілів», та й на вулиці тепер будь-які зустрічі не представлялися конфіденційними. Розпалюванню пристрастей сприяли «шпигунські» фільми, науково-популярні статті в різних виданнях, виступи «фахівців з великим практичним стажем роботи зі спецтехнікою».
В результаті, в 1991-1994 роках в Росії спостерігався масовий попит на спрямовані мікрофони. Їх брали як новоутворені спецслужби, які отримали право на оперативно-розшукову діяльність, так і приватні служби безпеки, детективні агентства, бандити і авантюристи всіх мастей. Однак результати спроб застосування мікрофонів бентежать. Про кілометрах ніхто вже не згадував, та й прослуховування розмови на відстані в100 м виходило вкрай рідко. Засмучені покупці звинувачували фірми в тому, що їм «підсунули неякісний товар», а продавці, в свою чергу, посилалися на невміння застосовувати техніку на практиці. Наслідком цього стало різке падіння інтересу до спрямованим мікрофонів з боку всіх потенційно зацікавлених в добуванні інформації осіб. Відповідно, необхідністю захисту інформації в разі можливого застосування даної техніки почали нехтувати, хоча в 1995-1996 роках на ринку Росії були представлені близько двох десятків типів спрямованих мікрофонів як вітчизняного, так і іноземного виробництва. Сотні одиниць виявилися в руках далеко не самих законослухняних громадян.
Для того щоб оцінити можливості спрямованих мікрофонів і ступінь небезпеки, яку вони можуть представляти в руках недобросовісних конкурентів, необхідно зрозуміти використовувані в приладах фізичні принципи. Бо без цих знань неможливо організувати успішний захист своїх секретів від подібних злочинних посягань.
У найбільш загальному вигляді будь-якої спрямований мікрофон можна уявити як певний комплекс, що складається з чутливого елемента (власне мікрофона), що здійснює акустико-електричне перетворення, і механічної системи (акустичної антени), що забезпечує спрямовані властивості комплексу.
мікрофон
Мікрофон (від грец.mikros - малий і phone - звук) - це електроакустичний прилад для перетворення звукових коливань в електричні.
Залежно від принципу дії мікрофони ділять на наступні типи:
>- порошкові вугільні;
\u003e - електродинамічні;
\u003e - електростатичні (конденсаторні і електретних);
\u003e - напівпровідникові;
>- п'єзоелектричні;
\u003e - електромагнітні.
Порошковий вугільний мікрофон вперше був сконструйований російським винахідником М. Махальський в 1878 році і пізніше, незалежно від нього, П. М. Голубіцким в 1883-м. Принцип дії такого мікрофона заснований на тому, що вугільна або металева мембрана під дією звукових хвиль коливається, змінюючи щільність і, отже, електричний опір вугільного порошку, що знаходиться в капсулі і прилеглого до мембрани. Внаслідок нерівномірного механічного тиску сила струму, що протікає через мікрофон, змінюється в акустичний сигнал. Однак в інтересах знімання інформації мікрофони даного типу практично не використовуються через їх низьку чутливість і великий нерівномірності амплітудно-частотної характеристики.
Електродинамічний мікрофон котушкового типу винайшли американські вчені Е. Венте і А. Терас в 1931 році. У ньому застосована діафрагма з полістирольної плівки або алюмінієвої фольги. Котушка, зроблена з тонкого дроту, жорстко пов'язана з діафрагмою і постійно знаходиться в кільцевому зазорі магнітної системи. При коливаннях діафрагми під дією звукової хвилі витки котушки перетинають магнітні силові лінії і в обмотці наводиться електрорушійна сила (ЕРС), що створює змінну напругу на виході мікрофона. Замість котушки може використовуватися стрічка з дуже тонкої (близько 2 мкм) металевої фольги.
У конденсаторному мікрофоні, винайденому американським ученим Е. Венте в 1917 році, звукові хвилі діють на тонку металеву мембрану, змінюючи відстань і, отже, електричну ємність між мембраною і металевим нерухомим корпусом, які представляють собою пластини електричного конденсатора. При підведенні до пластин постійної напруги зміна ємності викликає поява струму через конденсатор, сила якого змінюється в такт з коливаннями звукових частот.
Електретний мікрофон, винайдений японським вченим Егуті на початку 20-х років XX століття, за принципом дії і конструкції схожий з конденсаторним. Тільки роль нерухомої обкладки конденсатора і джерела постійної напруги в ньому грає пластина з Електрети. Недоліком такого мікрофона є високий вихідний опір, яке призводить до великих втрат сигналу, тому в корпус елемента, як правило, вбудовують істоковий повторювач, що дозволяє знизити вихідний опір до величини не більше 3 ... 4 кОм.
У п'єзоелектричному мікрофоні, вперше сконструйованому радянськими вченими С. Н. Ржевкіним і А. І. Яковлєвим в 1925 році, звукові хвилі впливають на платівку з речовини, що володіє п'єзоелектричними властивостями (наприклад, з сегнетової солі), викликаючи на її поверхні поява електричних зарядів.
В електромагнітному мікрофоні звукові хвилі впливають на мембрану, жорстко пов'язану зі сталевим якорем, що знаходяться в зазорі обмотка нерухомої котушки. В результаті впливу акустичних хвиль на таку систему на висновках обмотки з'являється ЕРС. Дані вироби так само, як і порошкові вугільні мікрофони, не набули широкого поширення через велику нерівномірності амплітудно-частотної характеристики.
Узагальнені характеристики перерахованих типів мікрофонів наведені в табл. 1.3.4.
Таблиця 1.3.4. Основні характеристики акустичних приймачів-мікрофонів
Тип мікрофону / Діапазон частотної характеристики, Гц / Нерівномірність відтворюваних частот, дБ / Осьова чутливість на частоті 1 кГц, МВМ 2 / н
Порошкові вугільні /300...3400 / 20/1000
Електродинамічні /30...15 000/12/1
Конденсаторні /30...15 000/5/5
Електретні /20...18 000/2/1
П'єзоелектричні /100...5000 / 15/50
Електромагнітні / 300 ... 5000/20/5
Найчастіше в спрямованих мікрофонах застосовуються чутливі елементи (мікрофони) електретного типу, так як вони мають найкращі електроакустичні характеристики: широкий частотний діапазон; малу нерівномірність амплітудно-частотної характеристики; низький рівень спотворень, викликаних нелінійними і перехідними процесами, а також високу чутливість і низький рівень власних шумів.
Точність відтворення перехоплюваних акустичних сигналів (розбірливість мови) залежить не тільки від типу мікрофона. Важливе значення мають і характеристики електронного блоку, що складається з мікрофонного підсилювача і головних телефонів. У більшості ж випадків, з економічних міркувань фірми, які постачають спрямовані мікрофони, комплектують їх дешевими електронними блоками, відповідними апаратурі 3-го класу побутової техніки. Тому власники таких засобів часто змушені самі підбирати акустичний підсилювач і головні телефони з необхідними параметрами.
Однак найголовніше в спрямованих мікрофонах - це властивості його акустичної антени.
акустичні антени є саме тими основними елементами, які визначають вигляд і основні характеристики комплексів дистанційного перехоплення мовної інформації. Призначення їх полягає в посиленні звуків, що приходять по основному напрямку, і істотне послаблення всіх інших акустичних сигналів.
В даний час розроблено декілька модифікацій антен, відповідно до яких існує така класифікація спрямованих мікрофонів (рис. 1.3.27):
Рис. 1.3.27. Класифікація спрямованих мікрофонів
>- комбіновані;
>- групові, в тому числі:
>- лінійні групи мікрофонів;
>- трубчасті приймачі органного типу;
>- трубчасті щілинні приймачі;
\u003e - фазовані решітки;
>- мікрофони з параболічним рефлектором.
Для порівняльної оцінки якості перерахованих вище спрямованих мікрофонів використовують технічні характеристики, Основними з яких є характеристика спрямованості і індекс спрямованості.
Характеристика, або діаграма, спрямованості - це чутливість мікрофона в залежності від кутаq між робочої віссю мікрофона і напрямком на джерело звуку. Її визначають або на низці частот, або в межах смуги частот. Зазвичай використовують нормовану характеристику спрямованостіR (Q ), Тобто залежність відносини чутливості Е q виміряної під кутом q, до осьової (максимальної) чутливості Еoc.
R (q) \u003d Е q / Еос
Більшість мікрофонів має осьову симетрію, тому характеристика спрямованості для них однакова у всіх площинах, що проходять через вісь мікрофона. Графічне представлення характеристик спрямованості часто дають в полярних координатах (рис. 1.3.28).
Індекс спрямованості показує виражену в децибелах різницю рівнів потужності сигналів на виході мікрофона від двох джерел звуку: одного (наприклад, голоси людини), розташованого на осі, і іншого - джерела розсіяних звукових хвиль (наприклад, шуму автотраси), якщо обидва створюють в точці розташування мікрофона однакове акустичний тиск. Іншими словами, індекс спрямованості показує величину придушення (дискримінації) шуму, що приходить з бічного напрямку, по відношенню до сигналу, що приходить з напряму, що збігається з віссю мікрофона.
Ненаправлений мікрофон не пригнічує шуму, тому його індекс спрямованості дорівнює нулю(Qнм \u003d 0 дБ).
Коефіцієнт спрямованої дії показує виражену в децибелах ступінь збільшення рівня сигналу на виході мікрофона при заміні ненаправленного мікрофона спрямованим і постійної величини акустичного тиску.
Рис. 1.3.28. Характеристика спрямованості мікрофона
комбіновані мікрофони
Ці пристрої є найпростішим видом спрямованих мікрофонів, тому що являють собою систему, що складається з двох типів акустичних приймачів-мікрофонів. Зазвичай це приймачі тиску і градієнта тиску, що реагують відповідно на величину і зміна величини акустичного сигналу.
Найпростіша комбінація цих приймачів, найбільш часто застосовується на практиці, складається з одного мікрофона-приймача тиску і одного мікрофона-приймача градієнта тиску, що розташовуються якомога ближче один до одного (зазвичай один над іншим) і так, щоб їх осі були паралельні.
Змінюючи параметри мікрофонів, можна отримувати різні характеристики спрямованості і відповідно індекси спрямованості (рис. 1.3.29) всієї системи. Найбільший індекс досягається для випадку, коли діаграма має вигляд гіперкардіоїда (Q гк \u003d 6 дБ).
групові мікрофони
Відповідно до класифікації, наведеної на рис. 1.3.27, до групових акустичним приймачів відносяться лінійні групи, трубчасті 1 мікрофони і фазовані решітки.
Розглянемо їх більш детально.
Рис. 1.3.29. Види характеристик спрямованості для комбінованих мікрофонів:
1 - окружність для приймача тиску; 2 - кардіоїда для комбінованого приймача з однаковою чутливістю приймачів тиску і градієнта тиску; 3 - суперкардіоіда; 4 - гіперкардіоїда; 5 - косинусоид (вісімка) для одного приймача градієнта тиску
Лінійна група приймачів (мікрофонів) - це кілька мікрофонів, зазвичай розташовуються в ряд по прямій горизонтальній лінії так, щоб їх осі були паралельні один одному (рис. 1.3.30), іноді мікрофони розташовують по невеликій дузі. Електричні виходи акустичних приймачів послідовно з'єднують в спеціальному змішувачі.
Характеристика спрямованості такої лінійної групиR (Q ) З N елементів визначається як добуток характеристики спрямованості одиночного приймачаR 1 (q ) На характеристику групи:
R (q) \u003d R 1 (q),
де х \u003d р (d / l) sin q, a d - відстань між окремими приймачами.
Чим менше відношення довжини хвиліl акустичного сигналу до довжини групиl \u003d (N - 1) / d , Тим вже буде основною пелюстка діаграми спрямованості і більше індекс спрямованості. Однак слід мати на увазі, що при надмірній довжині групи (порівнянної з відстанню від приймача до джерела звуку) будуть позначатися інтерференційні явища з-
Рис. 1.3.30. Загальний вигляд лінійної групи мікрофонів
за великий різниці ходу звукових хвиль від джерела до входів окремих мікрофонів, що входять до складу групи.
Чисельне значення ширини основної пелюстки визначається зі співвідношення:
Так, наприклад, для групового приймача, що складається з шести ненапрямлених мікрофонів, розташованих по прямій лінії з крокомd \u003d 10 см (l \u003d 50 см ) І частотою сигналуf \u003d 1000 Гц (l \u003d 33 см ), Ширина основної пелюстки становить величинуq 1 \u003d 41 °. Розрахунок індексу спрямованості для цієї групи дає величину 8 дБ.
Основний недолік такого типу спрямованих мікрофонів - це забезпечення спрямованих властивостей тільки в площині, що проходить через осі мікрофонів; в ортогональної площині характеристика така ж, як і у одиночного мікрофона.
Трубчастий мікрофон органного типу так само використовує властивості групових антен. Його вигляд схематично представлений на рис. 1.3.31.
Такий мікрофон має в своєму складі кілька десятків тонких трубок 1 з довжинами від декількох сантиметрів до метра і більше. Ці трубки збирають в пучок - довгі по середині, короткі - на зовнішній поверхні. Кінці трубок з одного боку утворюють плоский зріз 2, що входить в предкапсюльний обсяг 4. Сам мікрофонний капсуль 3 вибирається, як правило, електродинамічного або електромагнітного типу (приймача тиску) в залежності від необхідного частотного діапазону. Звукові хвилі, що приходять до приймача по осьовому напрямку, проходять в трубки і надходять в предкапсюльний обсяг в однаковій фазе.Іх амплітуди складаються арифметично:
де N - кількість трубок,a U - амплітуди звукових хвиль. Звукові хвилі фонового шуму, що приходять під кутом 6 до осі, виявляються зсунутими по фазі, так як трубки мають різну довжину, тому
амплітуди цих хвиль складаються геометрично:
де Дф - величина різниці фаз для будь-якої пари звукових хвиль, при-\u003e. які йшли по трубках, довжини яких відрізняються на величинуd:
Рис. 1.3.31. Будова трубчастого мікрофону органного типу:
1 - звукові трубки; 2 - зріз трубок; 3 - капсуль мікрофона; 4 - предкапсюльний обсяг
Характеристика спрямованості для такого спрямованого мікрофона визначається зі співвідношення, аналогічного для лінійної групи приймачів:
R (q) \u003d sinNx / (Nsin x),
де х \u003d p (dmin / l) (1 cos q), dmin - різниця в довжині між найближчими за розміром трубками.
Наведені міркування справедливі у випадку, якщо в трубці не утворюються резонансні коливання. З цією метою вхідні отвори трубок або їх кінці у капсуля закривають за допомогою пробокіз пористого поглинача.
Основною перевагою таких спрямованих мікрофонів є високий індекс спрямованості (близько 8 дБ, при цьому шуми, діючі з бічних напрямків, послаблюються по відношенню до сигналу майже в 10 разів). Основний недолік - досить великі геометричні розміри (максимальна довжина трубок близько90 см).
На сьогоднішній день подібні пристрої практично не використовуються, за винятком декількох експериментальних виробів.
Трубчастий щілинний приймач (іноді його називають приймачем біжучої хвилі) - являє собою трубку з отворами або суцільний осьової прорізом по всій довжині. З деяким наближенням таку трубку можна розглядати як безліч трубок різної довжини, тому трубчастий щілинний мікрофон і відносять до приймачів групового типу.
Якщо звук приходить по осі, то шляхи його поширення по трубці і через отвори однакові і складові звукового тиску від тих, хто прийшов коливань синфазних і, отже, сума їх, що впливає на діафрагму мікрофонного капсуля, максимальна. Якщо ж звук приходить під кутомq v . осі трубки, то різниця шляху звуку по всій трубці і шляхи від входу в трубку до входу в отвір, що знаходиться на відстаніd , Зумовить зрушення фаз, який визначається як. У свою чергу, це створює зрушення фаз різної величини між коливаннями, які прийшли через різні отвори, що призводить, як і в попередньому випадку, до зменшення результуючого тиску на діафрагму.
Слід зазначити, що чим вищий спрямованість потрібно отримати, тим більше повинна бути довжина звукопріемного елемента (трубки), так як індекс спрямованості збільшується зі збільшенням відношення довжини трубки до довжини хвилі випромінювання, що приймається. Для того щоб не утворювалося стоячих хвиль, зовнішній кінець звукопріемного елемента (трубки) закривають поглинає тканиною.
Даний тип спрямованого мікрофона набув найбільшого поширення. Причин цього можна назвати декілька:
\u003e - простота виготовлення і, як наслідок, низька вартість;
\u003e - наявність в країні декількох виробників даної техніки;
\u003e - простота в застосуванні;
\u003e - можливість організації різних варіантів камуфляжу.
Розглянемо як приклад кілька типів спрямованих мікрофонів трубчастого щілинного типу.
Вітчизняний гостронаправлених мікрофон МД-74 складається з власне мікрофона динамічного типу і прилеглої до нього трубки довжиною0,8 м . У стінках трубки (рис. 1.3.32) виконано ряд отворів через рівні проміжки. Для компенсації падіння чутливості мікрофона на вищих частотах через велику поглинання їх в трубці навколо кожного з отворів встановлюються концентратори - рупоркі. Розміри їх підібрані таким чином, щоб забезпечити підйом частотної характеристики на вищих частотах діапазону до 10 ... 12 дБ. Основні параметри мікрофона наведені в табл. 1.3.5.
В іншому направленому мікрофоні трубчастого типу КМС-19-05 рупоркі відсутні. Він призначений для професійного запису звуку при роботі на відносно великих відстанях від джерела (до100 м ), В умовах підвищеного навколишнього шуму. Основні його параметри також наведені в таблиці. Блок посилення на ременях розміщується на боці оператора, що створює певну зручність в роботі. Однак досвід роботи з такими мікрофонами показує, що декларовані100 м дальності можливо отримати тільки в тихій поза межами міста. В щодо
Таблиця 1.3.5. Основні характеристики деяких трубчастих щілинних спрямованих мікрофонів
Тип мікрофону / Номінальний діапазон частот, Гц / Нерівномірність частотної характеристики, ДБ / Чутливість холостого ходу на частоті 1000 Гц, мВ / Па / Спрямовані властивості / Зовнішні розміри, мм / Маса, кг
МД-74 /10...10000 / 8 / 1,2 / остронаправленной (індекс спрямованості на частотах вище 125 Гц-не менше 6 дБ / 071х810 / 0,5
КМС-19-05 /20...20 000/8/45 / остронаправленной / 024х850 / 0,28
КМС-1909 /20...20 000/8/30 / Односторонньо спрямований (кут розкриття 115 ° при спаді на 6 дБ) / 024х203 / 0,19
МКЕ-802/50 .., 15 000/7/13 / суперкардіоіда / 022х292 / 0,185
тихому міському дворі - порядку30 м , А на досить жвавій вулиці - 10 ... 15 м. Можна припускати, що подібні дальності притаманні всім спрямованим мікрофонів даного типу як вітчизняного, так і іноземного виробництва.
Слід зазначити, що багато спрямовані мікрофони трубчастого типу комплектуються вітрозахисним чохлом, зазвичай з поролону, завдяки чому знижується чутливість до перешкод від вітрових атмосферних впливів.
До базуватися грат можна віднести всі описані вище пристрої, але за усталеною в даний час термінології до них відносять вироби, які мають площину, на якій розташовані відкриті торці звуководом; вони забезпечують синфазное складання звукових полів від джерела в деякому акустичному сумматоре, на виході якого розташований мікрофон (рис. 1.3.33). Якщо звук приходить з осьового напрямку, то всі сигнали, що поширюються по звуководом, будуть в фазі, і додавання в акустичному сумматоре дасть максимальний результат. Якщо напрямок на джерело звуку не осьовий, а під деяким кутом до осі, то сигнали від різних точок приймальні площині будуть різними за фазою і результат їх складання буде менше; При цьому число прийомних точок може досягати декількох десятків. Очевидно, що подібна решітка
Ріс.1.3.32. Трубчастий щілинний спрямований мікрофон:
1 - мікрофон; 2 - підсилювач; 3 - звукові хвилі; 4 -щелі; 5 - вітрозахисний поролоновий чохол
є менш громіздкою, ніж мікрофон органного типу, але вона суттєво програє останньому в спрямованих властивості.
Коефіцієнт спрямованої дії для даного типу спрямованого мікрофона можна приблизно визначити за формулою:
де S - площа вхідний аппертурой, м 2;l - довжина хвилі звуку, м; N- число елементів решітки.
Треба відзначити, що дана формула може бути застосована при розташуванні елементів антеною решітки по фронту на відстані близько15 см.
Прикладом спрямованого мікрофона такого типу є виріб «Шерех». Воно відноситься до пристроїв, призначених для прослуховування
1 - мікрофон; 2 - підсилювач; 3 - звукова хвиля; 4 - торці звуководом;
5 - звуководом; 6 - акустичний мікрофон
і записи мовної інформації в умовах відкритого простору, в діапазоні частот 100 ... 10 000 Гц. Гранична паспортна дальність знімання інформації - 30-40 м при рівнях шуму 74 ... 76 дБ і мови 70 ... 74 дБ. Однак в залежності від шумової обстановки і рівня інформації дальність знімання буде змінюватися. Мікрофон виконаний у вигляді гнучкої пластини розміром 320х320 мм, що має на зовнішній поверхні (від оператора) велике число акустичних вхідних отворів. За рахунок звуководом і підсумкових пристроїв утворюється фазированная решітка, що дозволяє сформувати діаграму з шириною основної пелюстки близько 30 ... 40 ° на частоті 1 кГц. Коефіцієнт спрямованої дії становить близько 12 дБ.
Мікрофон, розміщений в спеціальному чохлі, може встановлюватися на тілі оператора, під одягом у варіанті груди-спина (фронт-тил). На поясі чохла розміщений маніпулятор, що складається з підсилювача низької частоти з автоматичним регулюванням посилення, джерела живлення і органів управління: включено-виключено з початкової установкою рівня корисного сигналу і два виходи на магнітофон і головні телефони. Функціональні можливості вироби можуть розширюватися за рахунок додаткової установки радіоканалу і інших сервісних пристроїв. Конструктивні особливості дозволяють легко камуфлювати мікрофон під папку, дипломат, картину і т. д.
Так як робота в приміщенні характеризується наявністю великої кількості перевідбиттів сигналів від різних елементів будівельних конструкцій у вигляді стін, стель, колон, то максимальна ефективність роботи такого спрямованого мікрофона досягається в приміщеннях з об'ємом більше500 м 3.
Рекомендується уникати використання двох шарів одягу поверх мікрофона, один з яких утеплений або виконаний зі шкіри (шкірозамінника). Корисний сигнал можна записувати без попереднього контролю, але при цьому слід пам'ятати, що відстань до джерела звуку не повинно, більш, ніж 4-5 разів, перевищувати відстань, при якому забезпечується необхідну якість запису, виконаною ненаправленим мікрофоном.
Відомі й інші зразки антенних решіток, виконані, наприклад, у вигляді бруска, який може камуфлювати під різні предмети. Оціночні розрахунки показують, що в залежності від геометричних розмірів бруска коефіцієнт спрямованої дії знаходиться в межах 2 ... 5 дБ.
Спрямовані мікрофони з параболічним рефлектором
Принцип дії подібних пристроїв досить простий і зрозумілий. Мікрофон розміщений у фокусі відбивача параболічної форми (рис. 1.3.34). Звукові хвилі з осьового напрямку, відбиваючись від параболічного дзеркала, підсумовуються в фазі в фокальній точці. виникає усиле-
Рис. 1.3.34. Параболічний спрямований мікрофон:
1 - мікрофон; 2 - підсилювач; 3 - звукова хвиля
ня звукового поля. Чим більше діаметр дзеркала, тим більше посилення може забезпечити пристрій. Якщо напрямок приходу звуку не осьовий, то додавання відбитих від різних частин параболічного дзеркала звукових хвиль, що приходять в фокус, дасть менший результат, оскільки не всі складові будуть у фазі. Ослаблення тим сильніше, чим більше кут приходу звуку по відношенню до осі. Створюється, таким чином, кутова вибірковість по прийому.
Коефіцієнт спрямованої дії для даного тіпанаправленного мікрофона можна приблизно визначити за формулою:
де S е - ефективна поверхня антени.
Поняття ефективної поверхні тісно пов'язане з максимальною потужністю, яка може бути залучена приймальні антеною з падаючої плоскої акустичної хвилі. При виконанні ряду умов (D\u003e 1, де D - діаметр рефлектора; суміщення максимуму діаграми спрямованості з напрямком приходу хвилі і т. д.) можна наближено вважати, щоS е »S, де S - площа вхідний аппертурой, м 2.
Як правило, фірмами-виробниками поставляється в комплекті блок посилення з системою автоматичного регулювання посилення і виходами на навушники і магнітофон, іноді акустичні фільтри. При роботі параболічну антену з мікрофоном можна тримати в руках або закріпити на тринозі.
Як приклади спрямованих мікрофонів з параболічним відбивачем розглянемо кілька систем. Портативний параболічний приймачPRO-200 призначений для дистанційного прийому звукових хвиль. Має високу чутливість і гострої діаграмою спрямованості параболічного дзеркала. Обладнаний додатковим регульованим фільтром, що дозволяє здійснювати частотну селекцію сигналу по ширині та становищу її спектра на осі частот. Паспортна дальність -1 км (?). Очевидно, що в рекламних цілях вона приведена для найкращих умов прийому: тиха відкрита місцевість, ніч, людина говорить у повний голос. Є можливість підключення до магнітофона. Харчування - від вбудованого акумулятора або зовнішнього зарядного пристрою від мережі 220 В. Діаметр дзеркала - 60 і75 см (Якість прийому поліпшується зі збільшенням діаметра).
Значення коефіцієнта спрямованої дії (КНД) антени в залежності від діаметра дзеркала і частоти прийнятого акустичного сигналу наведені в табл. 1.3.6.
Таблиця 1.3.6. Значення коефіцієнта спрямованої дії антени в залежності від діаметра дзеркала і частоти прийнятого акустичного сигналу
Частота, Гц / КНД при діаметрі дзеркала0,6 м / КНД при діаметрі дзеркала0,75 м
500 /1 /11
1000 /15 /17
5000 /19 /31
10000 /35 /37
Інший спрямований мікрофон (типу А-2) має параболічний відбивач діаметром43 см , Забезпечений підсилювачем і навушниками. Паспортна дальність дії на відкритій місцевості також заявлена \u200b\u200bблизько1 км (!). Коефіцієнт посилення електронного блоку - не менше 80 дБ. Є система автоматичного регулювання посилення з динамічним діапазоном вхідних сигналів 40 дБ. Харчування від стандартної батарейки 9 В. Передбачено роз'єм для підключення магнітофона.
Параболічні спрямовані мікрофони РК375 і РК390 (виробництво Німеччини) мають наступні параметри.
РК375: габарити - 0600х300 мм, маса -1,2 кг , Коефіцієнт посилення - 90 дБ, харчування - 5В, автономність - 75 годин.
РК390, відповідно: 0130х100 мм,1,1 кг , 70 дБ, 9 В, 50 годин. Паспортна дальність - до50 м (Пунктуальності німців можна позаздрити).
Особливості оперативного застосування спрямованих мікрофонів такі, що людина без спеціальної підготовки не зможе їх таємно використовувати, так як необхідно не тільки правильно розташуватися щодо об'єкта розвідки та джерел шумів, але при цьому і самому не бути обна-
Рис. 1.3.35. Спрямовані мікрофони для дистанційної записи перехоплюваних акустичної інформації:
а - параболічний; б - трубчастий щілинний
ружені. Останнє практично неможливо в разі використання спрямованих мікрофонів з параболічними відбивачами через їх істотних розмірів.
Зарубіжні фахівці рекомендують застосовувати такі мікрофони тільки в умовах обмеженої видимості і при відносно низьких рівнях навколишніх шумів - вночі, в парках, сільській місцевості і т. П. При цьому чесно інформують, що акустичний телескоп може не вловлювати звуки на великому (заявленому) відстані, якщо він використовується недалеко від автомагістралей або в місцях з підвищеним рівнем фонового шуму.
Тому подібні системи рідко застосовуються для знімання інформації. Їх використовують в основному журналісти, вчені, кінематографісти і т. Д. Навіть в рекламних проспектах виробників спецтехніки вказується, що подібні мікрофони незамінні при спортивних змаганнях, полюванні, екскурсіях на природі, для двосторонньої дискретної зв'язку.
Зовнішній вигляд деяких типів спрямованих мікрофонів представлений на рис. 1.3.35.
Перспективи розвитку спрямованих мікрофонів
Конструкція спрямованих мікрофонів безперервно удосконалюється, так як проблема дистанційній запису мови стає все більш актуальною в рамках розвитку систем негласного знімання інформації. Однак революційного перевороту (в сенсі збільшення радіусу перехоплення до кілометрів) в даній області техніки не передбачається. У той же час можна виділити наступні напрямки поліпшення характеристик спрямованих мікрофонів:
1. Можлива поява приладів, здатних до адаптивної просторово-часової фільтрації акустичних перешкод. Об'єктивною основою таких приладів є досягнення в області цифрової багатоканальної обробки даних (спеціалізований комп'ютер стане такою ж звичною складовою частиною спрямованого мікрофона, як навушники);
2. Прогрес в області високочутливих акустичних сенсорів принципово дозволяє в найближчому майбутньому створити мікрофони з порогової чутливістю -10 ...- 15 дБ, що дозволить дещо підвищити дальність перехоплення акустичної інформації (при відсутності акустичних перешкод і шумів);
3. Можлива поява принципово нових пристроїв, що використовують нелінійні і параметричні ефекти для реалізації органолептичних прихованих антен великого розміру, здатних збільшити коефіцієнт спрямованої дії до 25 дБ і більше.
Особливості застосування спрямованих мікрофонів
Так як на дальність ведення розвідки впливають не тільки параметри мікрофонів, а й умови, в яких застосовуються ці пристрої, слід знати деякі особливості використання спрямованих мікрофонів.
НА ВІДКРИТОМУ МІСЦЕВОСТІ
До відкритої місцевості зазвичай відносять ділянки, що не мають яскраво виражених огороджувальних конструкцій, які створюють замкнутий обсяг.
Як правило, це вулиці, площі, стадіони, двори, парки, зали літніх. кафе, пляжі і т. п. До роботи на відкритих майданчиках відносять і прослуховування розмов, які ведуться в приміщеннях, якщо перехоплення ведеться через відкрите вікно, кватирку або опущене скло автомобіля.
Основними обмеженнями на ведення негласного знімання інформації в таких умовах є загасання, яке відчуває сигнал при його поширенні, і високий рівень фонових шумів.
Величина загасання обумовлюється рядом факторів, які залежать як від характеристик самого звуку, так і від властивостей середовища поширення. Всі їх ділять на дві великі групи.
В першу входять фактори, пов'язані з законами поширення акустичних хвиль. А саме:
\u003e - при поширенні в необмеженому середовищі від джерела кінцевих розмірів інтенсивність звуку зменшується обернено пропорційно квадрату пройденої відстані;
\u003e - неоднорідності середовища (краплі дощу, гілки дерев та інші перешкоди) викликають розсіювання звукових хвиль, що приводить до ослаблення сигналу в «основному» напрямку;
\u003e - на поширення звуку в атмосфері впливають турбулентності, розподілу температури і тиску, сила і швидкість вітру, які викликають викривлення звукових променів, а іноді взагалі порушують передачу звуку.
Дійсно, звукова хвиля, потрапляючи на межу розділу двох шарів атмосфери з різними характеристиками, частково відбивається, а частково проникає в інший шар. При цьому переломлення хвилі відбувається відповідно до закону фізики, в якому йдеться, що ставлення кута падіння до кута заломлення (визначається відношенням швидкостей поширення звукових коливань в цих середовищах (шарах):
sin j 1 / sin j 2 \u003d C 1 / C 2
гдеС1, і С2 - швидкості звуку в обох середовищах.
Якщо параметри обох шарів близькі один до одного, то фактично вся енергія переходить з одного середовища в іншу іj 1 »j 2 . Коли ж параметри різні, має місце викривлення звукових променів.
Саме з цієї причини оператор часто змушений розміщувати мікрофон якомога вище над поверхнею землі, щоб забезпечити максимальну дальність перехоплення акустичних сигналів.
Друга група пов'язана з фізичними процесами в речовині - незворотними переходами звуковий енергії в інші форми (головним чином в тепло). Можна виділити наступні фактори, що визначають ступінь поглинання звукових хвиль:
\u003e - поглинання звуку зростає пропорційно квадрату частоти (тому коливання з частотами вище 1000 Гц загасають особливо швидко);
\u003e - ступінь поглинання зростає при зменшенні відносної вологості повітря (так, наприклад, при вологості 50% акустичні сигнали з частотою 10 кГц загасають тільки на 14 дБ на кожні100 м , А при зменшенні вологості до 15% загасання зростає вдвічі і досягає 28 дБ; вітер, дощ і сніг можуть додати ще 8 ... 10 дБ на кожні100 м).
Строго кажучи, відкритих просторів, в яких звукові хвилі поширювалися б безперешкодно в усіх напрямках, практично немає, так як завжди мають місце відображення від земної поверхні, стін найближчих будівель, предметів і т. П. Однак ці переотражения можна врахувати, а іноді і просто знехтувати ними, якщо вони незначні через високого коефіцієнта поглинання (наприклад, від снігового покриву).
Високий рівень акустичних шумів - інша специфіка відкритих просторів.
Для здійснення оцінки впливу їх на якість фіксації акустичної інформації використовують поняття рівня гучності, під яким розуміють рівень равногромкого з заважає сигналом чистого тону на частоті 1000 Гц, виражений в децибелах. За одиницю рівня приймають 1 (один) Фон, тобто:
Lg [Фон] \u003d L 1000Гц [Дб].
У табл. 1.3.7 наведено рівні гучності різних шумів в залежності від дальності джерела. Порівнюючи наведені значення з рівнем звичайної мови, який становить 65 ... 75 дБ, роблять висновок про ступінь впливу акустичних перешкод на якість перехоплення.
Деякі граничні дальності реєстрації наведені в табл. 1.3.8.
З вищесказаного випливає, що на дальність фіксації мовної інформації на відкритій ділянці місцевості впливають такі чинники: напрямок і сила вітру, температура і вологість повітря, характер рельєфу, наявність будівель, рослинність, рівні фонових шумів. Дальність ведення розвідки збільшується, якщо вітер дме з боку джерела звуку, вночі і рано вранці, в похмуру погоду, особливо після дощу, у водній поверхні, в горах, взимку (при відсутності снігопаду). Звук поглинається (стає слабкішим) в жарку сонячну погоду, під час снігопаду, дощу, в лісі, чагарнику і на місцевості з піщаним ґрунтом, при наявності штучних і природних перешкод.
Слід ще раз підкреслити, що наведені цифри відносяться до ідеальної обстановці і відкритого простору, а в реальних міських умовах практично неможливо проводити знімання інформації з відстаней, що перевищують 10 ...15 м на галасливій вулиці, 15 ...25 м - в інших випадках. У заміських умовах - це 30 ... 100 м. В принципі, необхідно запам'ятати просте правило: якщо оператор чує мова своїм вухом, але не може розібрати лише окремі слова, то за допомогою гарного спрямованого мікрофона можливо здійснити перехоплення і звукозапис розмови; в іншому випадку ніякої спрямований мікроф9н не допоможе.
В ПРИМІЩЕННЯХ
Відмінною особливістю застосування спрямованих мікрофонів в приміщеннях є більш складне звукове поле корисного сигналу, що представляє із себе суперпозицію складової «прямого» звуку, створеної звуковими хвилями, які не зазнали жодного відображення, і складових, створених кількома відбитими звуковими хвилями. Поле відбитих звукових хвиль майже завжди близько до дифузного.
Таблиця 1.3.7. Рівні гучності різних джерел шуму
Джерело шуму і місце його вимірювання / Рівень гучності, дБ
Гучний автомобільний гудок на відстані 8м /95...100
Електропоїзд на естакаді на відстані6 м / 90
Шум в поїзді метро під час руху /85...90
Автобус (повний хід) на відстані5 м /85...88
Трамвай на відстані 10-20 м /80...85
Тролейбус на відстані5 м / 77
Вантажний автомобіль на відстані 520 м /60...75
Легковий автомобіль на відстані 520 м /50...65
Гучна вулиця без трамвайного руху /60...75
Звичайний середній шум на вулиці /55...60
Те ж, в момент затишшя днем \u200b\u200b/ 40
Тиха вулиця (без руху транспорту) /30...35
Тихий сад / 20
Деревообробна фабрика /96...98
Зал при масових сценах /75...95
Гучні збори /65...70
Шепіт на відстані1 м / 20
Розмова на відстані 1 м: гучний / звичайний /65...70/55...60
коридори /35...40
кафе /50...52
Таблиця 1.3.8. Граничні дальності акустичної реєстрації
Вид діяльності / / Межі чутності, м
Кроки людини по грунту / /30...100
Голосна розмова / /200...300
Неголосний розмова / /100...200
Гучний крик / /1000...1500
Акустичні шуми в приміщеннях так само, як і на відкритій місцевості, істотно обмежують динамічний діапазон прийнятої інформації, знижують розбірливість мови. Ці шуми створюються як людьми, так і вібраціями, проникаючими в приміщення ззовні (з вулиці або з сусідніх приміщень). Рівні шумів, що створюються людьми, залежать від кількості їх у приміщенні, гучності розмов і т. Д. Рівні шумів (вібрацій), що проникають зовні, визначаються звукоізоляцією приміщення і рівнями зовнішніх шумів.
У табл. 1.3.9 наведені санітарні норми допустимих рівнів акустичних шумів, характерних для різних типів приміщень. Наведені цифри дозволяють скласти уявлення про умови перехоплення мовної інформації за допомогою спрямованих мікрофонів. Тут доречно ще раз нагадати, що рівень звичайної мови на відстані1 м становить 65 ... 75 дБ.
Таблиця 1.3.9. Рівні шумів, що відповідають санітарним нормам, для житлових і робочих приміщень
Тип приміщення / Норма, дБ
Для сну та відпочинку / 35
Для розумової роботи без власних джерел шуму (конструкторські бюро, кімнати програмістів, лабораторії для теоретичних робіт та обробки експериментальних даних) / 45
Для конторського праці з джерелами шуму (принтери), цехової адміністрації, а також приміщення, де джерелом шуму є люди (касові і довідкові зали) / 55
Виробничі приміщення, гаражі, механічні майстерні / 80
У загальному випадку краща якість перехоплення інформації в приміщенні забезпечується при розміщенні спрямованого мікрофона робочої віссю на джерело сигналу (людини або групу людей), а тилом до джерел акустичних перешкод. При цьому оператор повинен прагнути зайняти максимально тихе місце (уникаючи кути, де особливо багато перевідбиттів сигналів) в зоні дії прямого звуку.
Для підвищення дальності перехоплення цікавлять мовних сигналів в різній обстановці використовуються спрямовані мікрофони.
При прослуховуванні джерела мови істотне значення має навколишній шумовий фон, різний для міських і заміських, денних і нічних умов.
Спрямований мікрофон володіє діаграмою спрямованості, що забезпечує підвищену чутливість в певному напрямку (десятки градусів) значно вище, ніж в інших напрямках.
Така спрямованість дозволяє істотно послабити сигнали і перешкоди приходять з інших напрямків і, відповідно, виділити сигнал, що цікавить абонента з напряму головного пелюстка діаграми спрямованості і чим цей пелюстка вже, тим якісніше можна це зробити.
В даний час в якості спрямованих мікрофонів використовуються чотири основних конструкції:
Мікрофон з інтерференційним елементом,
Мікрофон з акустичним відбивних дзеркалом,
Мікрофонна решітка,
Суперкардіоїдна (гіперкардіоїдний) мікрофони,
Градієнтні мікрофони.
Основними частинами кожного направленого мікрофона є:
Інтерференційний елемент або параболічний рефлектор;
Акустоелектричних перетворювач (мікрофон);
Мікрофонний підсилювач, об'єднані в один конструктивний вузол.
Мікрофон з інтерференційним елементом виконується у вигляді трубчастого або щілинного типу.
У першому випадку спрямованість формується за допомогою системи трубок різної довжини, спрямованих в одну і ту ж сторону. Зовнішні кінці трубок відкриті, внутрішні сходяться у загального датчика тиску. Прийняті з головного напрямку сигнали підсумовуються, з інших напрямків - віднімаються (рис.6.11).
Діаграми спрямованості для різних відносин довжини звукової хвилі до довжини трубки наведені на ріс.6.12.
Рис. 6.12. Діаграми спрямованості антени біжучої хвилі для хвиль різної довжини.
Крім того у вигляді окремого блоку виконуються зазвичай підсилювач з підключеними до нього телефонами і магнітофоном. Спрямований мікрофон з інтерференційним елементом представляє конструкцію з трубчастої фазированной приймальні акустичної антени навантаженої на високочутливий мікрофон або грати мікрофонів, включених послідовно.
Інтерференційна система збирається з певної кількості трубок з довжинами від декількох сантиметрів до метра і більше (розміри трубок для різних ділянок діапазонів звукових частот наведені в таблиці 6.7).
Ці трубки збираються в пучок - довгі по середині, короткі - по зовнішній поверхні пучка.
З одного боку (там, де розташовується мікрофон) кінці трубок утворюють плоский зріз входить в предкапсюльний обсяг (рис.6.11, б).
Як електроакустичного перетворювача використовують приймач тиску - мікрофонний капсуль електродинамічного, електромагнітного або конденсаторного типу.
Діаграма спрямованості интерференционного елемента визначається збігом або різницею фаз звукових коливань, що надходять з трубок в предкапсюльное простір.
Варіант розміщення виборчої системи, складеної з 7 спрямованих трубок, наведено на рис. 6.116.
Мікрофон розташовується в фокусі параболічного улавливателя. Подальше посилення сигналу відбувається за рахунок використання високочутливого мікрофонного підсилювача.
Цей спрямований мікрофон перекриває діапазон частот від 300 Гц до 3300 Гц, тобто основний інформаційний діапазон мовного сигналу.
Якщо необхідно отримати більш якісне сприйняття мови, то необхідно розширити діапазон частот. Це можна зробити шляхом збільшення кількості резонансних трубок, наприклад, до 37 штук. У табл. 6.7 наведені розрахункові дані для використання у виборчій системі від 1 до 37 трубок.
Таблиця 6.7
| № | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Ь, мм | 550 | 400 | 300 | 200 | 150 | 100 | 50 |
| Р, Гц | 300 | 412 | 550 | 825 ^ | 1І00 | 1650 | 3300 |
Наведена в табл. 6.7 резонансна система перекриває діапазон частот від 180 Гц до 8200 Гц. Варіант розміщення резонансних трубок наведено на ріс.6.Ів, де трубки розташовуються "равликом".
Стосовно до максимального набору трубок (п \u003d 37) для частоти 1000 Гц (сі \u003d 2,5 см) індекс спрямованості у інтерференційної системи виходить рівним 8 дб.
Акустична антенна система щілинного мікрофона складається з порожнистої трубки з системою прийомних отворів, розташованих на поверхні трубки (ріс.б.ІЗа).
Рис.6.13. Схема щілинного мікрофона.
В одному з кінців трубки встановлюють мікрофон, який перетворює звукові сигнали, що прийшли від прийомних отворів в трубці в сумарний електричний сигнал.
Слід зазначити, що габаритні розміри щілинних мікрофонів до
Рис. 6.136. Конструкція гостроспрямованої мікрофона "Верес".
статочно компактні - наприклад довжина антенного елемента лежить в межах 40-60 см.
Прикладами таких мікрофонів є пристрої типу "Верес", "Тунель", "Флейта" і т.п. Комплекс спеціальних гостронаправлених мікрофонів "Верес" призначений для роботи з пристроями магнітного запису при прийомі звукових сигналів від віддалених джерел. До його складу входять: гостронаправлених мікрофон, електронний підсилювач і навушники.
Прилад забезпечує номінальний діапазон частот 300 - 5000 Гц, при чутливості 40 мВ / Па.
Рівень еквівалентного звукового тиску, обумовленого власними шумами, не більше 20 дБ.
Коефіцієнт підсилення не менше 60 дБ.
Довжина гостроспрямованої мікрофона 460 або 660 мм. Склад комплекту показаний на ріс.6.136. Істотне значення для роботи поза приміщенням мають вітрозахисні чохли інтерференційних елементів.
На ріс.6.14 показаний зразок спрямованого мікрофона, призначеного для роботи в польових умовах.
В (Л.1) відзначається, що за допомогою спрямованих щілинних мікрофонів, типу "Тунель" або "Флейта", можна прослухати і записати на магнітофон мовні сигнали на видаленні 15-20 метрів в міських умовах. При цьому обмежуючим дальність фактором є не спрямованість акустичної системи, а власні шуми елек-третний мікрофонної голівки.
Спрямований мікрофон з дзеркалом складається з відбиває акустичну хвилю поверхні і чутливого малошумяще-го мікрофона, розташованого в фокусі відбиває (параболоїда) (рис.
6.15 і 6.16), підсилювача, телефонів для прослуховування і диктофона для запису акустичних сигналів.
Принцип отримання діаграми спрямованості мікрофона з параболічним дзеркалом наведено на ріс.6.15.Геометрія дзеркала забезпечує фокусування на мікрофоні звукових променів, що знаходяться в певному куті 0.
Фокусування відбитого звуку в область фокуса де розташований мікрофон відбувається при довжинах звукових хвиль, менших поперечного розміру поверхні, що відбиває. Для виконання цієї умови доводиться використовувати дзеркала з діаметром відбиває рівному 0,3 - 0,6 метра (ріс.6.16.).
Рис. 6.16. Конструкції спрямованих мікрофонів з параболічним дзеркалом.
На практиці використовуються також мікрофони з подвійними відбивають дзеркалами (ріс.6.166).
Як мікрофонної решітки використовують групу датчиків тиску, розташованих (як правило) в одній площині.
Сигнали з датчиків в найпростішому випадку підсумовуються, але існують і більш складні способи електронної обробки сигналів.
На рис.6 Л 7.Приведите сімейство діаграм спрямованості прямокутної підсумовує решітки для різних відносин довжини звукової хвилі до довжини сторони решітки.
Як видно з наведених кривих на ріс.6.17, мікрофонні решітки мають більшу спрямованістю, ніж спрямовані мікрофони з інтерференційним елементом.
Діаграма спрямованості є однією з найважливіших характеристик спрямованого мікрофона. Вона дозволяє оцінювати ефективність застосування мікрофона в різних акустичних умовах.
В умовах низькочастотного міського фону, відносно рівномірно приходить на мікрофон з усіх боків, спрямованість мікрофона дозволяє знизити рівень фону в стільки разів, у скільки площа під діаграмою спрямованості мікрофона при даній довжині хвиль менше всій площі графіка. З рис. 6.17 видно, що в умовах міського звукового фону, довжина антени біжучої хвилі і довжини сторін мікрофонної решітки повинні бути не менше 0,3 - 0,5 метра.
Випробування експериментальної мікрофонної решітки показали на можливість прослуховування і запису мови в умовах міста з відстані до 50 метрів при розмірах решітки 450x350 мм.
В даний час розроблені конструкції спрямованих мікрофонів з можливістю передачі перехопленої інформації по радіоканалу. Прикладом такої системи є РМК112 "Кейс".
Спрямований мікрофон з акустичною гратами, закамуфльованій у верхній кришці кейса, забезпечує контроль акустичної інформації на видаленні 40 м від об'єкта з можливістю одночасного запису на диктофон і передачею по радіоканалу з кварцовою стабілізацією частоти. Максимум діаграми спрямованості (ріс.6,18.) Розташований перпендикулярно площині верхньої кришки кейса.
Ріс.6.17 Діаграми спрямованості мікрофонної решітки для хвиль різної довжини.
Рис. 6.18. Конструкція (а) і діаграма спрямованості (б) мікрофона РМК112.
Подібний мікрофон має наступні основні характеристики:
ширина діаграми спрямованості мікрофона:
в діапазоні частот - 35 град .; на центральній частоті (2 кГц) - 20 град .; коефіцієнт посилення акустичної решітки + 10 дБ;
смуга пропускання звукових частот 600 -4000 Гц;
дальність дії мікрофона - до 40 м;
робоча частота передавача для передачі інформації 416,5 - 423,5 МГц; робоча потужність передавача 10 мВт; вид модуляції \\\\ ТМ; дальність передачі 200 м: напруга живлення: внутрішнє - аккум. 3,6 В; зовнішнє - 6 В;
час безперервної роботи - 20 год .; габарити кейса - 100x350x420 мм.
Для запису інформації кейс комплектується диктофоном "Болу 727" або магнітофоном "ТР-6".
Управління записом магнітофона і комутацією харчування блоку радіоканалу здійснюється приховано встановленими перемикачами, розташованими в замку на передній панелі кейса.
Використовуючи поєднання мікрофонів з різною спрямованістю можна отримати комбінований мікрофон з направленою діаграмою. Так, наприклад, поєднання датчика градієнта тиску, який володіє діаграмою спрямованості у вигляді вісімки, з датчиком тиску дозволяє отримати комбінований датчик з діаграмою спрямованості у вигляді кардіоїди. Поєднання узгоджену пару кардіоїдних мікрофонів дозволяє створити так називаеммий суперкард іоідний мікрофон. Можливі характеристики подібних мікрофонів наведені на рис. 6.19.
На практиці використовується також поєднання кардіо-їдного мікрофона з інтерференціон-
Ріс.6.19. Діаграми спрямованості кардіоїдну і суперкардіоїдна мікрофонів.
[- кардіоідний мікрофон; II - суперкардіоїдна мікрофон.
вим елементом, що дозволяє створити мікрофон забезпечує перехоплення мовних сигналів в умовах міста на відстанях 12-15 метрів (наприклад БЕЙХНЕ1МКН815Т ФРН).
