Inom akustikområdet är ett membran ett transduktor avsedd att troget konvertera mekanisk rörelse och ljud. Det är vanligtvis konstruerat av ett tunt membran eller ark av olika material. Ljudvågornas varierande lufttryck ger vibrationer till diafragman som sedan kan fångas upp som en annan energiform (eller tvärtom).
Förstå mikrofonmembran: Hjärtat i mikrofonteknik
A mikrofon diafragma är huvudkomponenten i en mikrofon som omvandlar akustisk energi (ljudvågor) till elektrisk energi (audiosignal). Det är ett tunt, känsligt stycke material, vanligtvis cirkulär till formen, gjord av mylar eller andra specialmaterial. Membranet rör sig sympatiskt med de luftstörningar som orsakas av ljudvågor, och denna rörelse omvandlas sedan till en elektrisk ström som kan matas in i processutrustning.
Vikten av membrandesign
Utformningen av ett mikrofonmembran är av yttersta vikt, eftersom det i hög grad kan påverka egenskaperna hos ljudsignalen som produceras. Följande är några kritiska faktorer att tänka på när du designar ett mikrofonmembran:
- Storlek: Membranets storlek kan variera från litet (mindre än en tum i diameter) till mycket större, beroende på typen av mikrofon och frekvensintervallet den behöver fånga.
- Material: Materialet som används för att tillverka membranet kan variera beroende på mikrofonens behov. Några vanliga material inkluderar mylar, metall och band.
- Typ: Det finns olika typer av membran, inklusive dynamik, kondensator (kondensator) och band. Varje typ har sina egna unika egenskaper och användningsområden.
- Form: Diafragmans form kan påverka hur det vibrerar sympatiskt med luftstörningar som orsakas av ljudvågor.
- Massa: Diafragmans massa är en kritisk ingrediens i dess förmåga att röra sig sympatiskt med ljudvågor. Ett rörligt membran med låg massa är i allmänhet att föredra för de flesta typer av mikrofoner.
De tekniska skillnaderna mellan diafragmatyper
Följande är några tekniska skillnader mellan de vanligaste typerna av mikrofonmembran:
- Dynamisk: En dynamisk mikrofon använder ett membran som är fäst vid en rörlig spole. När ljudvågor träffar membranet får det spolen att röra sig, vilket genererar en elektrisk ström.
- Kondensor (kondensator): En kondensatormikrofon använder ett membran som placeras framför en metallplatta. Membranet och plattan bildar en kondensator och när ljudvågor träffar membranet gör det att avståndet mellan membranet och plattan förändras, vilket genererar en elektrisk ström.
- Band: En bandmikrofon använder ett membran som är gjord av en tunn metallremsa (bandet). När ljudvågor träffar bandet vibrerar det sympatiskt, vilket genererar en elektrisk ström.
Membranets roll i mikrofonprestanda
Membranet är huvudelementet i en mikrofon som omvandlar akustisk energi till elektrisk energi. Dess förmåga att effektivt omvandla ljudvågor till en elektrisk ström är avgörande för mikrofonens övergripande prestanda. Följande är några nyckelfaktorer att tänka på när man utvärderar prestandan hos ett mikrofonmembran:
- Känslighet: En mikrofons känslighet hänvisar till nivån av elektrisk uteffekt som den producerar som svar på en given ljudnivå. Ett känsligare membran kommer att producera en starkare elektrisk signal för en given ljudnivå.
- Frekvenssvar: Frekvenssvaret hos en mikrofon hänvisar till dess förmåga att exakt fånga en rad frekvenser. Ett väldesignat membran kommer att kunna fånga ett brett spektrum av frekvenser utan att introducera betydande distorsion eller andra artefakter.
- Polärt mönster: Det polära mönstret för en mikrofon hänvisar till riktningen för dess känslighet. Ett väldesignat membran kommer effektivt att kunna fånga ljud från önskat håll samtidigt som det minimerar känsligheten för ljud från andra håll.
The Bottom Line
Mikrofonmembranet är en kritisk komponent i alla mikrofoner, och dess design- och prestandaegenskaper kan i hög grad påverka kvaliteten på ljudsignalen som produceras. När man utvärderar olika typer av mikrofoner är det viktigt att vara mycket uppmärksam på membranets design och prestanda, eftersom det är en av de viktigaste komponenterna i hela mikrofonenheten.
Bemästra membranprestandafaktorer för mikrofoner
- Större membran tenderar att ha en mer utökad frekvensrespons och bättre lågfrekvent känslighet, vilket gör dem idealiska för inspelning av musik och sång.
- Mindre membran är mer känsliga för högfrekventa ljud och används ofta för inspelning av akustiska instrument och som overheadmikrofoner i trumset.
Materialvärlden: Diafragmamaterialets inverkan på ljudkvaliteten
- Materialet som används för att tillverka membranet kan avsevärt påverka mikrofonens ljudkvalitet.
- Aluminiummembran används ofta i dynamiska mikrofoner och ger ett varmt, naturligt ljud.
- Bandmikrofoner använder vanligtvis tunn aluminiumfolie eller andra ledande material för att skapa ett membran som reagerar bra på högfrekventa ljud.
- Kondensatormikrofoner använder ofta en tunn polymerfilm eller elektretmaterial för att skapa ett diafragma som är mycket känsligt för ljudvågor.
Electric Dreams: Rollen av elektrisk laddning i diafragmaprestanda
- Kondensatormikrofoner kräver en elektrisk laddning för att fungera, som tillförs av en DC-spänning genom mikrofonens kontakt.
- Den elektriska laddningen på membranet gör att det vibrerar som svar på inkommande ljudvågor, vilket skapar en elektrisk signal som kan förstärkas och spelas in.
- Elektretkondensatormikrofoner har en permanent elektrisk laddning inbyggd i membranet, vilket gör dem mer bekväma och enklare att använda.
Att sätta ihop allt: Hur membranprestandafaktorer påverkar ditt mikrofonval
- Att förstå membranets prestandafaktorer är nyckeln till att välja den bästa mikrofonen för dina behov.
- Större membran är idealiska för inspelning av musik och sång, medan mindre membran är bättre för akustiska instrument och trumset.
- Materialet som används för att tillverka membranet kan avsevärt påverka mikrofonens ljudkvalitet, med aluminium, band och polymer som vanliga val.
- Formen på membranet kan direkt påverka mikrofonens ljudkvalitet och prestanda, med plana ytor som ger ett mer naturligt ljud och böjda ytor som skapar ett mer färgat ljud.
- Den elektriska laddningen på membranet är avgörande för kondensatormikrofoner, med elektretkondensatormikrofoner som är ett populärt val för deras bekvämlighet och användarvänlighet.
Den akustiska principen: tryck kontra tryckgradient
När det kommer till mikrofoner finns det två huvudtyper av akustiska principer som används för att detektera ljudvågor: tryck och tryckgradient. Här är vad du behöver veta om dessa två metoder:
- Tryckmikrofoner: Dessa mikrofoner känner av ljudvågor genom att mäta förändringarna i lufttrycket som uppstår när ljudvågor träffar mikrofonens membran. Denna typ av mikrofon är också känd som en rundstrålande mikrofon eftersom den plockar upp ljudvågor från alla håll lika.
- Tryckgradientmikrofoner: Dessa mikrofoner känner av ljudvågor genom att mäta skillnaderna i lufttryck mellan fram- och baksidan av mikrofonmembranet. Denna typ av mikrofon är också känd som en riktad mikrofon eftersom den är känsligare för ljud som kommer från vissa riktningar än andra.
Hur tryck- och tryckgradientmikrofoner fungerar
För att förstå skillnaderna mellan tryck- och tryckgradientmikrofoner är det viktigt att förstå hur varje typ av mikrofon fungerar:
- Tryckmikrofoner: När ljudvågor når mikrofonens membran får de membranet att vibrera fram och tillbaka. Denna rörelse ger förändringar i lufttrycket som detekteras av mikrofonens givare. Den resulterande ljudsignalen är i huvudsak en direkt representation av ljudvågorna som träffar mikrofonens membran.
- Tryckgradientmikrofoner: När ljudvågor når mikrofonens membran får de membranet att vibrera fram och tillbaka på ett symmetriskt sätt. Men eftersom den bakre delen av membranet utsätts för en annan akustisk miljö än den främre, kommer amplituden och fasen för vågen som når baksidan av membranet att skilja sig från framsidan. Detta orsakar en skillnad i hur membranet reagerar på ljudvågorna, vilket detekteras av mikrofonens givare. Den resulterande ljudsignalen är en komplex blandning av de direkta ljudvågorna och de åtföljande fas- och amplitudskillnaderna.
Förstå polära mönster
En av de kritiska skillnaderna mellan tryck- och tryckgradientmikrofoner är hur de upptäcker ljudvågor, vilket påverkar mikrofonens känslighet och riktningsegenskaper. En mikrofons polära mönster beskriver hur den reagerar på ljud som kommer från olika håll. Här är de tre mest populära polära mönstren:
- Cardioid: Detta mönster är mest känsligt för ljud som kommer från framsidan av mikrofonen och mindre känsligt för ljud som kommer från sidorna och baksidan.
- Dubbelriktad: Detta mönster är lika känsligt för ljud som kommer från mikrofonens fram- och baksida men mindre känsligt för ljud som kommer från sidorna.
- Rundstrålande: Detta mönster är lika känsligt för ljud som kommer från alla håll.
Toppadress kontra sidoadress mikrofonmembran
Toppadressmikrofoner är designade med membranet placerat vinkelrätt mot mikrofonens kropp. Denna design gör det lättare att placera mikrofonen och är särskilt användbar för podcasting och handhållen inspelning. Den främsta fördelen med toppadressmikrofoner är att de låter användaren se membranet, vilket gör det lättare att placera mikrofonen och rikta den i rätt riktning.
Vanliga märken och modeller av toppadress- och sidoadressmikrofoner
Det finns ett stort antal mikrofonmärken och modeller på marknaden, var och en med sin egen unika design och egenskaper. Några av de mest populära märkena och modellerna av toppadressmikrofoner inkluderar Rode NT1-A, AKG C414 och Shure SM7B. Några av de mest populära märkena och modellerna av sidoadressmikrofoner inkluderar Neumann U87, Sennheiser MKH 416 och Shure SM57.
Den bästa mikrofonen för dina behov
I slutändan kommer den bästa mikrofonen för dina behov att bero på ett antal faktorer, inklusive din inspelningsmiljö, vilken typ av ljud du spelar in och din budget. Det är viktigt att göra din research och kolla in recensioner och ljudprover innan du gör ett köp. Några viktiga punkter att tänka på när du väljer en mikrofon inkluderar:
- Diafragmans känslighet
- Mikrofonens polära mönster
- Kroppsdesign och storlek på mikrofonen
- Prispunkten och övergripande valuta för pengarna
The Moving-Coil Diaphragm: Ett dynamiskt mikrofonelement
Principen bakom det rörliga spolmembranet är baserad på närhetseffekten, där ju närmare membranet är ljudkällan, desto högre är mikrofonens känslighet. Membranet är vanligtvis tillverkat av plast eller aluminium och placeras i en kapsel som är fäst vid mikrofonkroppen. När ljudvågor träffar membranet vibrerar det, vilket gör att den bifogade spolen rör sig i magnetfältet, vilket skapar en elektrisk ström som skickas genom mikrofonkablarna.
Vilka är fördelarna och nackdelarna?
fördelar:
- Rörliga spolmembran är i allmänhet mindre känsliga än kondensormembran, vilket gör dem mindre benägna att ta upp oönskat bakgrundsljud.
- De är extremt hållbara och tål höga ljudtrycksnivåer utan distorsion.
- De är vanligtvis billigare än kondensatormikrofoner, vilket gör dem till ett utmärkt alternativ för dem som har en budget.
Nackdelar:
- Rörliga spolmembran är inte lika känsliga som kondensormembran, vilket innebär att de kanske inte tar upp lika mycket detaljer i ljudet.
- De kräver en starkare signal för att fungera, vilket kan vara ett problem om du spelar in något som är naturligt låg i volym.
- Jämfört med bandmembran kanske de inte har ett lika naturligt ljud.
Hur jämför det med andra diafragma?
- Jämfört med bandmembran är rörliga spolmembran generellt mer hållbara och kan hantera högre ljudtrycksnivåer utan distorsion.
- Jämfört med kondensormembran är rörliga spolmembran mindre känsliga och kräver en starkare signal för att fungera, men de är också mindre benägna att ta upp oönskat bakgrundsljud.
Vilka varumärken använder Moving-Coil-membran?
- Shure SM57 och SM58 är två av de vanligaste mikrofonerna som använder rörliga spolmembran.
- Electro-Voice RE20 är en annan populär dynamisk mikrofon som använder ett rörligt spolmembran.
Sammantaget, är ett membran med rörlig spole ett bra val?
Om du behöver en mikrofon som är hållbar, klarar av höga ljudtrycksnivåer utan distorsion och som är mindre benägen att ta upp oönskat bakgrundsljud, kan ett membran med rörlig spole vara ett bra val. Men om du behöver en mikrofon som är känsligare och kan fånga upp fler detaljer i ljudet, så kan ett kondensatormembran vara ett bättre alternativ. Allt beror på vad du behöver mikrofonen till och vad din budget är.
The Ribbon Diaphragm: Ett delikat element som skapar utmärkt ljud
Några av fördelarna med att använda en bandmembranmikrofon inkluderar:
- Utmärkt ljudkvalitet: Bandmembranets förmåga att ta upp naturligt, ofärgat ljud gör det till ett populärt val för inspelning av instrument och sång i studion.
- Brett frekvensområde: Ribbon-mikrofoner har vanligtvis ett bredare frekvensområde än andra mikrofontyper, vilket gör att de kan fånga ett bredare spektrum av ljud.
- Mindre storlek: Ribbon-mikrofoner är vanligtvis mindre än traditionella kondensator- och dynamiska mikrofoner, vilket gör dem till ett utmärkt val för inspelning i trånga utrymmen.
- Vintage ljud: Ribbon-mikrofoner har ett rykte om sig att producera ett varmt, vintage-ljud som många tycker är tilltalande.
- Isolerat ljud: Ribbon-mikrofoner är designade för att fånga upp ljud från sidorna, snarare än fram- och baksidan, vilket möjliggör mer isolerad ljudfångst.
- Passiv design: Eftersom bandmikrofoner är passiva kräver de inte fantomström eller andra externa strömkällor för att fungera.
Vilka är huvudtyperna av bandmembranmikrofoner?
Det finns två huvudtyper av bandmembranmikrofoner:
- Passiva bandmikrofoner: Dessa mikrofoner kräver ingen extern kraft för att fungera och är vanligtvis mer känsliga och känsliga än aktiva bandmikrofoner.
- Aktiva bandmikrofoner: Dessa mikrofoner har inbyggda förförstärkarkretsar som förstärker signalen från bandet, vilket resulterar i en starkare utgångsnivå. Aktiva bandmikrofoner kräver vanligtvis fantomkraft för att fungera.
Kondensatormembranet (kondensator) i mikrofoner
Kondensatormembranet är extremt känsligt och kan ta upp även de minsta ljud. Denna känslighet beror på det faktum att membranet vanligtvis är tillverkat av ett mycket tunt material, vilket gör att det kan vibrera lättare. Dessutom kräver kondensormikrofonen en strömkälla, vanligtvis tillförd genom en fantomströmkälla, vilket gör att den kan skapa en starkare elektrisk signal.
Varför anses det vara en kondensator?
Kondensatormembranet anses vara en kondensator eftersom det använder kapacitansprinciperna för att skapa en elektrisk signal. Kapacitans är förmågan hos ett system att lagra en elektrisk laddning, och i fallet med kondensormembranet skapar förändringen i avståndet mellan de två metallplattorna en förändring i kapacitansen, som sedan omvandlas till en elektrisk signal.
Vad är innebörden av DC och AC i förhållande till kondensormembranet?
DC står för likström, vilket är en typ av elektrisk ström som flyter i en riktning. AC står för växelström, vilket är en typ av elektrisk ström som ändrar riktning med jämna mellanrum. När det gäller kondensormembranet kan strömkällan som matar spänningen till systemet vara antingen DC eller AC, beroende på mikrofonens design.
Vilken roll har kondensormembranet vid inspelning?
Kondensatormembranet spelar en avgörande roll vid inspelning genom att omvandla ljudvågor till en elektrisk signal som kan lagras och manipuleras. Dess känslighet och förmåga att fånga ett brett spektrum av frekvenser gör den till ett populärt val för inspelning av sång och akustiska instrument, såväl som för att fånga omgivande ljud i ett rum eller en miljö. Dess konsekventa och naturliga ljudkaraktär gör den också till ett utmärkt val för att fånga den sanna essensen av ett framträdande.
Slutsats
Så, det är vad ett diafragma är och hur det fungerar i en mikrofon. Det är ett känsligt stycke material som omvandlar akustisk energi till elektrisk energi. Det är den viktigaste delen av mikrofonen, så du måste veta vad det är nu när du vet hur det fungerar. Så var inte rädd för att ställa frågor om du är osäker och kom alltid ihåg att hålla den i rörelse! Tack för att du läste och jag hoppas att du lärde dig något nytt!
Jag är Joost Nusselder, grundaren av Neaera och en innehållsmarknadsförare, pappa och älskar att testa ny utrustning med gitarr i hjärtat av min passion, och tillsammans med mitt team har jag skapat djupgående bloggartiklar sedan 2020 för att hjälpa trogna läsare med inspelningar och gitarrtips.
