میکروفن دستگاه یا حسگری است که صدا را به جریان وسیگنال‌های الکتریسیته تبدیل می‌کند. در سال ۱۸۷۶، امیل برلاینر نخستین میکروفن را اختراع کرد که به عنوان فرستنده‌ی صدا در تلفن‌ها به کار برده شد . میکروفن‌ها کاربردهای زیادی از مصارف خانگی در تلفن، آیفن وحتی سمعک گرفته تا مصارف پیشرفته تر مثل سیستم های تشخیص گفتار ، استفاده در سالن های اجتماعات و نیز کاربردهای غیر صوتی (خارج از محدوده شنوایی انسان ) مانند بررسی فراصوت و سیستم‌های عیب یابی دارند.

انواع میکروفن از نظر رابط

• میکروفن با ارتباط کابلی

• میکروفن با ارتباط بی سیم

• میکروفن دارای حافظه

میکروفن با ارتباط کابلی

این میکروفونها که متداولترین نوع می باشند، با یک رشته کابل که در داخل خود از دورشته سیم و یک شبکه محافظ نویز یا شیلد تشکیل شده است، به دستگاه ثبت صدا متصل می شوند.

   

میکروفن با ارتباط بی سیم  (VHF یا UHF)

در سال ۲۰۰۳ ارتباطات بی سیم یکصدمین سالگرد تولد خود را جشن گرفت. صد سال پیش و در تاریخ ۱۹ ژوئن ۱۹۰۳ نخستین پیام تلگراف بدون سیم برفراز آتلانتیک تا انگلستان توسط رئیس جمهور روزوولت مخابره شد و این نقطه آغاز ارتباطات بی سیم و تولد آن به شمار می‌رود، بطوریکه امروزه ارتباطات بی سیم به گونه‌ای در ابعاد زندگی ما نفوذ کرده است.

یک سیستم میکروفن بی سیم، معمولاً متشکل از سه بخش اصلی شامل: میکروون، فرستنده و گیرنده است. اما آنچه که قابلیت حذف سیم را نسبت به سیستم‌های میکروفن معمولی به این تجهیزات می‌بخشد، قطعاً اجزاء فرستنده و گیرنده آن می‌باشند. بخش فرستنده این تجهیزات معمولاً در قالب یک مجموعه و به همراه بخش میکروفن و فاقد سیم، ادغام و عرضه می‌شوند.

در سیستم‌های جدید میکروفن بدون سیم، دو آنتن مختلف، یکی بر روی بخش فرستنده و دیگری بر روی قسمت گیرنده وجود دارد. هنگامیکه فاصله فرستنده از آنتن گیرنده بیش از حد مجاز افزایش می‌یابد، در این حالت صدا و سیگنال‌های رادیویی دچار تحریف و نویز می‌شوند. به علاوه استفاده از امواج بالای فرکانسی باند (UHF) که دارای طول موج کوتاه تری نسبت به (VHF) می‌باشند، باعث کاهش بازتابش سیگنالها در محیط مورد استفاده می‌شود.

میکروفونهای دارای حافظه :

این مدل میکروفونها از یک میکروفون، بخش تبدیل آنالوگ به دیجیتال یا A/D و بخش ذخیره ساز تشکیل شده اند. صدایی که توسط میکروفون جذب می شود پس از تقویت، به سیگنال دیجیتال تبدیل می شود و با توجه به کد کننده (Codec) تعبیه شده در دستگاه، بصورت فایل بر روی حافظه موجود بر روی آن ذخیره می شود. بعبارت دیگر ضبط کننده صدا بر روی خود میکروفون نصب شده است که به این دستگاهها Voice Recorder نیز می گویند.

انواع میکروفن از نظر هسته داخلی :

• میکروفن داینامیک

• میکروفن خازنی

• میکروفن نواری

• میکروفن کریستالی

• میکروفن ذغالی

• میکروفن الکترومغناطیسی

• میکروفن تفنگی یا GUN

• میکروفن یو اس بی

میکروفن داینامیک :

عمومی ترین نوع میکروفن که همه در سالن های کنفرانس ، مجالس اجرای زنده و… دیده ایم میکروفن ها باهسته داینامیکی هستند. در این نوع میکروفن، نوسانات ناشى از موج صوتی، دیافراگمى را که سیم‌پیچ کوچکى بدان متصل شده مرتعش مى‌کند. این سیم‌پیچ در میدان مغناطیسى حرکت مى‌کند، از این‌رو جریانى الکتریکى در آن القاء مى‌شود که موج این جریان با صداى اصلى مطابقت دارد. گستره فرکانس این نوع میکروفن‌ها حدود ۴۰ تا  ۱۸۰۰۰ هرتز است.

معمولاً این میکروفن‌ نسبت به فرکانس‌هاى بالا یک‌ جهته است، در حالى که نسبت به فرکانس‌هاى پائین فاقد جهت است، بدین ترتیب هنگامى که موضوع‌ها از محور میکروفن (خط مرکزی) خارج مى‌شوند، فرکانس‌هاى بالاى صداى آنها بریده مى‌شود. از این عیب میکروفن مى‌توان در مورد منابع صوتى زیر و تند و تیز استفاده فراوان برد.

     

میکروفن دینامیک با طرح جالب خود مصارف بى‌شمارى دارد: بوم صدا، بوم دستی، رومیزى و پایه‌ای، آویز و در صحنه‌هاى خارج از استودیو. این میکروفن غالباً در مواردى که کیفیت صدا حساسیت چندانى ندارد یا در نزدیکى منابع صوتى بلند قرار دارد ( اجرا های زنده) به‌کار مى‌رود.

میکروفونهای خازنی Condenser (الکترواستاتیک یا الکتروکاندستور) :

در این نوع میکروفن، دیافراگم فلزى کاملاً کشیده و نازک در نزدیکى سطحى فلزى و صاف قرار گرفته است. زمانی که صدا به دیافراگم می رسد این قطعه به لرزش در آمده و فاصله بین دو صفحه خازن تغییر کرده و در نتیجه ظرفیت خازن تغییر می کند، بدین صورت که با نزدیک شدن صفحات عمل شارژ و با دور شدن صفحات عمل دشارژِ رخ می دهد. تغییرات ظرفیت خازن، باعث تغییر جریان در مدار می شود. با عبور جریان در دو سر این مقاومت یک ولتاژ الکتریکی ظاهر می شود باین وسیله توانسته ایم تغییرات فشار صوتی را به تغییرات فشار الکتریکی تبدیل نمائیم.

         

در اینجا Condenser به معنای ذخیره کننده یا همان Capacitor بکار رفته است. یک المان الکترونیکی که انرژی الکتریکی را به صورت میدان الکتریکی در خود ذخیره می کند. در این نوع میکروفن از تکنولوژی خازن برای تبدیل انرژی ارتعاشی ناشی صدا به انرژی الکتریکی استفاده می شود.
هرگاه در عمل ضبط صدا بهترین کیفیت ممکن مورد نظر باشد، می توان از میکروفونهای خازنی استفاده نمود. چون حرکت دیافراگم آن با جرم بسیار کم می تواند در برابر کوچکترین ارتعاشات پاسخ سریع (Transienty Response) بدهد. و حتی این میکروفون می تواند آنقدر سریع عمل می کند که صدای ضربه کوچک Impulse را مانند صدای یک جرقه و یا خزیدن مار برروی برگها ر ا دریافت نماید، و این یکی از دلایل برتری میکروفون الکترواستاتیک بر الکتروداینامیک است. در ضمن میکروفون الکترواستاتیک (خازنی) باعث می شود که صدای ترجمه شده یا تبدیل شده خیلی نزدیک به صدای اصلی باشد ولی میکروفون الکتروداینامیک صدا را تیره می سازد.

میکروفن خازنى دارای حساسیت بیش از حد می باشد که در مقابل منابع صوتى بلند مجاور دچار واپیچیدگى خواهد شد. این میکروفن کیفیت بسیار خوبى از صدا تولید مى‌کند و نسبت به صداهاى گذرا واکنش بسیار بالائى دارد. پاسخ فرکانس در پهنای نوار ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ هرتز خطی است. از میکروفن خازنى براى صدابردارى بسیار حساس ، ضبط موسیقی در استودیوها و آزمایشگاههای تحقیقاتی آکوستیک استفاده مى‌شود (صدابردارى در صحنه‌هاى متحرک و ایستا) به‌ویژه هنگامى که منبع صوتى در فاصله دور قرار دارد . از طرف دیگر مى‌توان این میکروفن را به‌عنوان بوم صدا، بوم دستی، پایه‌اى و آویز نیز به‌کار گرفت.

برتری های میکروفون الکترواستاتیک عبارتند از:
* وسیع بودن پهنای باند Frequency Response.
* خطی بودن پهنای باند.
* پاسخ سریع در برابر ارتعاشات ضربه ای Impulse.
* سطح نویز آنها خیلی پایین است. (سطح نویز یک میکروفون ناشی از الکترونهایی است که در اثر برخورد به یکدیگر در عنصر مورد نظر (میکروفون) ایجاد می شود).
* محکم بودن دیستورشن (Distortion): هرگونه تغییر ناگهانی و ناخواسته در خروجی یک دستگاه نسبت به ورودی.

معایب میکروفونهای خازنی
* در برابر حرارت، دود سیگار، گرد و غبار و دخانیات، رطوبت و … خراب می شود.
* در مقابل ضربه بسیار آسیب پذیر هستند و حتماً باید در جعبه آن را حمل کرد و درست در موقع استفاده باید آنرا باز کرد.
* احتیاج به منبع تغذیه دارند (جهت شارژ کردن خازن و انتقال سیگنال به اولین طبقه).
* میکروفونهای خازنی به دو دلیل احتیاج به منبع تغذیه دارند:
* خازن برای عملکرد احتیاج به شارژ دارد تا تغییر فاصله بین جوشنها باعث ایجاد یک جریان متغییر و این جریان متغیر در دو سر یک مقاومت تشکیل یک ولتاژ متغییر می دهد. از آنجا که امپدانس خروجی این میکروفون زیاد است ولتاژ بسیار ناچیزی در خورجی را بیشتر از چند میلیمتر نمی توان منتقل کرد. پس احتیاج به یک پیش تقویت کننده Pre Amplifire داریم. که با بهترین طراحی بعد از کپسول قرار می گیرد.

مطلبی که باید به آن توجه کرد آن حساسیت میکروفونهای الکترواستاتیک در مقایسه با میکروفونهای الکتروداینامیک درب رابر ارتعاشات مکانیکی زیاد است بنابراین در جایی که باید میکروفون را حرکت داد بهترین راه این است که از میکروفونهای الکتروداینامیک استفاده کرد. مگر در مواقعی که واقعاً احتیاج به کیفیت خوب در صدابرداری باشد. میکروفونهای الکترواستاتیک گاهی اوقات در یمک محفظه از نظر مکانیکی عایق می شوند و ارتعاشات مکانیکی به آنها منتقل نمی شود. حساسیت میکروفونهای خازنی نسبت به وزش باد خیلی بیشتر از میکروفونهای الکتروداینامیک است.
توصیه خیلی مهم در باره این میکروفونها آن است که به دلیل نازک بودن صفحه متحرک (ممبران) آن، نباید در ضبط انفجارات و صداهای شدید از ان استفاده نمود. چون این عمل باعث کاهش حساسیت آن و یا پاره شدن ممبران آن می گردد.
در ضمن باید در نظر داشت آن است که این نوع میکروفون و میکروفون الکتروداینامیک، همیشه در حال کار هستند پس باید همیشه آنها را در جعبه های ضد صدا قرار داد تا از استهلاک آن جلوگیری کرد.

میکروفن الکترت Electret Capsule (نوع خاصى از میکروفن خازنى) :

این نوع میکروفن کاربرد وسیعى به ‌عنوان میکروفن شخصى یا میکروفن مخفى دارد و داراى کفیت خوبى در صدابردارى است. این نوع نسبتاً ارزان و کوچک میکروفن داراى دیافراگم پلاستیکى است که بار الکترو استاتیک دایم دارد؛ از این‌رو به ولتاژ قطبى نیاز نخواهد داشت. تقویت‌کنندهٔ کوچکى که با باترى کار مى‌کند در محفظه میکروفن کار گذاشته شده است. در اثر کهنه شدن و کار کردن زیاد، اشکالاتى در عملکرد این میکروفن پدید مى‌آید؛ از جمله، از بین رفتن فرکانس‌هاى بالا، کاهش حساسى و افزایش نوفه زمینه. اختلالات در این میکرون بر اثر رطوبت زیاد، بخار، حرارت و گرد و خاک سرعت بیشترى مى‌گیرد.

میکروفن نوارى :

در میکروفن نوارى، یک نوار فلزى نازک و موج‌دار بین قطب‌هاى یک مغناطیس قرار گرفته است. هنگامى که موج صوتى به این نوار برخورد مى‌کند اختلاف فشار هواى دو طرف این نوار باعث حرکت آن مى‌شود. ارتعاشات نوار جریان الکتریکى تولید مى‌کند. (این اختلاف فشار ــ‌حرکت نوارــ با سرعت ذرات در موج صوتى برابر است، از این‌رو گاهى میکروفن‌هاى نوارى را میکروفن‌هاى شتابى نیز مى‌نامند.)

میکروفون های ریبون به جای سطح فشار صدا (SPL) به سرعت مولکول های هوا واکنش نشان می دهند و در آن ها المان معلق و بسیار کوچکی در یک میدان مغناطیسی قوی حرکت می کنند.

در مقایسه با میکروفن دینامیک، میکروفن نوارى داراى معایبى است. بزرگ‌تر و سنگین‌تر بوده و در مقابل حرکت هوا بسیار حساس است و نیز در بوم صدا یا به‌عنوان میکروفن دستى کاربردى ندارد. هم‌چنین در نزدیکى منابع صوتى بلند دچار اضافه بار مى‌شود. از این‌رو هنگام استفاده در مقابل منبع صوتى با زاویه قرار مى‌گیرد.
این میکروفن براى صدابردارى ثابت، گفتگو و موسیقى یا به صورت پایه‌اى و آویزان مناسب است. واکنش فرکانسى آن نسبت به صداهاى گذرا بسیار خوب است و از کیفیت صداى خوبى برخوردار است. واکنش فرکانسى آن در همهٔ محدودهٔ شنوائى یکسان است (۳۰ تا ۱۸۰۰۰ هرتز). در نزدیکى منابع صوتی، بر فرکانس‌هاى پائین تأکید مى‌کند و از این پدیده مى‌توان در صدابردارى از افرادى که آهنگ صداى آنها زیر است، استفاده کرد.

میکروفون کریستالی یا پیزوالکتریک (Pizoelectric Mic) :

بعضی از عناصر مانند بلور کوارتز، نمک راشل و دی هیدروفسفاتت آمونیم و مواد سرامیکی ریخته شده از قبیل تیتانات دوباریم، دارای خاصیت پیزوالکتریک هستند. یکی از بلورها که در مقابل حرارت پایدار و بصورت خطی کار می نماید. بلور کوارتز می باشد که در الکتروآکوستیک از آن برای ساختن میکروفون، بلندگو و پیکاپهای گرام استفاده می شود. نوع بلوری که بیشتر بکار می رود بلور با برش X نامیده یم شود که مانند شکل از بلور طبیعی بریده ایم شود. میکروفون کریستالی، میکروفونی می باشد که در آن از خاصیت پیزوالکتریک بعضی از کریستالها استفاده می شود بدین معنی که تغییرات فشار وارد بر روی این نوع کریستال جریان متناوبی متناسب با فشار وارده در دو سر کریستال ایجاد می کند.

دو نوع میکروفون کریستالی وجود دارد :

۱٫ فشار صوت مستقیماً بر صفحه کریستال تأثیر می نماید که دارای بازده بسیار کم در حدود ۴/۰ ولت برای هر میکروبار می باشد.
۲٫ فشار صوت به یک ممبران فلزی وارد می شود و حرکات ممبران بوسیله میله ای که در پشت آن قرار دارد به کریستال منتقل می شود.

  

که البته نوع دوم دارای بازده بیشتری در حدود یک تا دو میلی ولت بر میکروبار می باشد. از میکروفون پیزوالکتریک تا ۸ سال پیش در ضبط صوتهای خانگی استفاده میشد. ولی هم اکنون دیگر استفاده نمی شود زیرا عرض باند آن حدود ۷ تا ۸ کیلوهرتز می باشد که پهنای باند آن کم است.
نوع دوم میکروفون که ارتعاشات صوت توسط دیافراگم به کریستال منتقل می شود و اختلاف پتانسیل دریافتی در خروجی زیاد می شود ولی پهنای باند نوار فرکانس نسبت به حالت اول کمتر می باشد.

پهنای باند نوار پاسخ فرکانس میکروفون کریستالی بین ۲۰ تا ۱۰۰۰۰ هرتز که حدود ۵ دسی بل نسبت به حساسیت متوسط تغییرات دارد. حساسیت متوسط میکروفون ۵۰ دسی بل برای یک ولت در هر میکروبار است.

میکروفون های ذغالی (کربن دار) :

میکروفون های ذغالی تشکیل شده از یک مخزن ذرات ذغال، این ذرات ذغال ممکن است به اشکال مختلف هندسی تهیه شود. روی ذرات ذغال یک شاخکی قرار دارد که به دیافراگم یا ممبران متصل است که اگر در مقابل این ممبران یل دیافراگم صوت ایجاد کنیم مرتعش می گردد. ارتعاشات حاصل در ممبران، دقیقاً همان مشخصات ارتعاشات منبع صوت را دارا می باشد. و این تغییرات فشار عیناً به شاخک انتقال می یابد. تغییرات ایجاد شده در ممبران یا شاخک باعث تغییر مقدار فشردگی ذرات ذغال به یکدیگر شده که در نتیجه مقاومت الکتریکی مجموعه مخزن تغییر می یابد. و مشاهده می کنیم که متناسب با همان تغییرات فشار وارده روی ممبراتن جریان I که از مدار عبور می کند تغییر می یابد. یعنی توانسته ایم تغییرات فشار صورت را تبدیل به جریان الکتریسیته نمائیم. که این جریان متغییر را می توان بصورت فشار الکتریکی از دو سر مقاومت باز دریافت کرد.

  

این ساده ترین و ارزانترین میکروفون است که از سال ۱۹۸۴ تا کنون از آن استفاده می شود. این میکروفون دارای بازده با راندمان زیادی است. بنابراین بدون طبقات تقویت کننده می توان از آن استفاده نمود. ولی در شرایط حرفه ای از آن استفاده نمی شود چون از نظر پهنای باند فرکانسی مطلوب نمی باشد یعنی پهنای باند آن وسیع نیست و کیفیت مطلوب و خوبی را دارا نمی باشد بنابراین از آن فقط برای انتقال سخن در تلفن و در رادیو فقط در ارتباطات داخلی بین افراد استفاده می شود.

میکروفون ذغالی از لحاظ پاسخی فرکانسی Frequency Response دارای دو اشکال اساسی و مهم می باشد:

عرض باند آن (پهنای باند فرکانسی) محدود است به این ترتیب که هم از نظر فرکانس های بالا و پایین در عبورش محدودیت دارد. پهنای باند فرکانسی این میکروفون بین HZ300 تا HZ3500 نیز می باشد.
همین عرض باند نیز خطی نیست. منظور از خطی نبودن همان تغییرات سطح دامنه باند فرکانسی نیز می باشد. همانطور که بیانم شد از این میکروفون در صنعت تلفن استفاده می شود چرا که در این جا، فقط هدف ما رساندن پیام می باشد و کیفیت صدا برای ما مطرح نیست. حتی این نوع میکروفون در دستگاههای خانگی نیز استفاده نمی شود.

میکروفن الکترومغناطیسی :

میکروفن الکترومغناطیسی تشکیل شده است از هسته آهنی، ممبران و سیم پیچ با عبور جریان از سیم پیچ هسته مغناطیس می شود و شار مغناطیسی تولید شده در مسیر خود از صفحه ممبران نیز عبور می کند. این میکروفن ها دارای یک ممبران یا یک پرده قابل ارتعاش است که بسیار سبک از جنس آهن ساخته می شود و در این نوع میکروفن در مسیر عبور شار مغناطیسی قرار دارد. با به حرکت در آمدن پوسته بر اثر امواج صوتی مقاومت مغناطیسی در مسیر عبور شار تغییر کرده و در نتیجه، تغییر جریان در مدار خواهیم داشت و به این صورت امواج صوتی به امواج الکتریکی تبدیل می شوند. این میکروفن می تواند پاسخ فرکانس خیلی خوبی داشته باشد ونیز دیستورشن (نویز) آن بهتر از نوع ذغالی یا کریستالی است ولی وزن آن در مقایسه با نوع دینامیکی قابل توجه است.

میکروفن تفنگی یا GUN :
این میکروفن با زاویه بسته است و دارای یک لوله بلند مشبک می باشد. هنگامی که این لوله دقیقا به سمت منبع صدا هدف گیری شده باشد، امواج صوتی به طرف انتهای آن حرکت کرده و توسط میکروفن دریافت می شوند. منابع صدایی که از جهات مختلف به سوی این محفظه می آیند نه تنها از مقابل بلکه از زوایای دیگر از طریق سوراخهای جانبی به میکروفن رسیده و در نتیجه اختلاف فاز حاصل از اختلاف مسیر پیموده شده، یکدیگر را خنثی می کنند. هر چه طول لوله بلندتر باشد زاویه آن بسته تر می شود. این میکروفن باید ثابت باشد چون اگر حرکت کند منبع صدا از زاویه دریافت خارج می شود و صدا بسیار افت میکند. اگر طول لوله کوتاهتر و زاویه بازتر باشد به آن MINIGUN می گویند.

میکروفن یو اس بی :

میکروفن های یو اس بی(USB) یکی از پیشرفت های جدید در فناوری میکروفن هستند و دارای تمام اجزای میکروفن های سنتی می باشند: کپسول، دیافراگم و غیره. تفاوت این میکروفون در داشتن دو مدار اضافی است: یک پری آمپ داخلی و یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (A/D).
پری آمپ اتصال میکروفن به میکسر یا پری آمپ میکروفن خارجی را غیرضروری می سازد. مبدل A/D خروجی میکروفن را از آنالوگ (ولتاژ) به دیجیتال (داده) تبدیل می کند، تا بتواند به طور مستقیم وارد رایانه شود و توسط نرم افزار ضبط خوانده شود. این میکروفن ضبط دیجیتال پرتابل را بسیار آسان می کند. تنها کافی است میکروفن را به رایانه متصل کنید، نرم افزار ضبط صدارا اجرا نمایید و کلید ضبط را بزنید!