Конструкция чувствительного микрофона с параболическим рефлектором

Как известно, для улучшения чувствительности микрофона можно применить трубку с определенной длиной и диаметром. Альтернативой трубе, существенно повышающей направленность микрофона и снижающей акустические помехи, может служить параболический концентратор звука - параболический рефлектор.

При прослушивании источника звука, находящегося на значительном расстоянии, микрофон помещается в фокус рефлектора. Очевидно, что размеры, качество поверхности и, конечно, параметры микрофона и усилителя влияют на конечный результат. Из технической литературы известны примеры регистрации с помощью подобных конструкций направленных микрофонов звуковой информации очень низкой интенсивности, например, тиканье часов на расстоянии в несколько метров.

Микрофон с параболическим рефлектором и чувствительный, малошумящий усилитель являются стандартными средствами, используемыми, например, учеными орнитологами при дистанционной записи птичьих звуков. Кстати, вот и опять пример двойного использования электронных средств: благородное - наука, техника, связь, быт, иное -промышленный шпионаж с применением разнообразных электронных средств или, если угодно, - коммерческая разведка.

Возвращаясь к опытам с трубой, необходимо отметить, что большей дальности можно достичь оптимизацией размеров и формы трубы, однако еще большей - заменой трубы группой специально рассчитанных акустических резонаторов и использованием параболического концентратора звука - параболического рефлектора.

Еще один демонстрационный опыт дистанционного прослушивания звуков, но уже с использованием достаточно простых акустических резонаторов. Этот пример неоднократно упоминается в разных научно-технических изданиях и стал уже почти классическим. Он интересен тем, что относительно легко реализуется и дает впечатляющий результат.

Акустические резонаторы представляют собой алюминиевые трубки. В зависимости от своей длины и диаметра каждая трубка имеет определенную резонансную частоту. При совпадении частоты звука и собственной резонансной частоты трубки происходит усиление данной частотной компоненты звука.

Использование нескольких трубок с разными резонансными частотами обеспечивает усиление нескольких частотных составляющих акустического сигнала. Строго говоря, каждая из трубок выполняет усиление не только резонансной частоты, но и тех частот, что находятся рядом с резонансной частотой. Однако близлежащие частоты усиливаются существенно меньше.

Достаточное количество трубок при оптимальном подборе их резонансных частот позволяет перекрыть весь частотный диапазон, т.е. можно обеспечить резонансное усиление всех частот выбранного диапазона.

Один из вариантов такого набора акустических резонаторов предусматривает использование 7 труб-резонаторов, изготовленных из алюминиевых труб диаметром 10 мм. Резонансная частота каждой из труб определяется ее длиной (L= 165/f):

На рисунке 1 представлено взаимное расположение 7 труб-резонаторов (а) и конструкция направленного микрофона на основе данного набора таких резонаторов (б).

Набор акустических резонаторов оканчивается параболическим концентратором, в фокусе которого находятся данные резонаторы. Параболический концентратор - рефлектор осуществляет передачу звука на электрический микрофон, который подключен к высокочувствительному, но малошумящему микрофонному УНЧ.

Рис. 1 Направленный микрофон на основе набора акустических резонаторов: а - взаимное расположение 7 труб-резонаторов, б - конструкция направленного микрофона.

Применение такого направленного микрофона позволяет существенно увеличить дальность акустического получения звуковой информации. При использовании чувствительного микрофона с оптимальной диаграммой направленности, малошумящего усилителя с большим коэффициентом усиления (80-100дб), фильтра, например, многополосного эквалайзера, обеспечивающего оптимизацию АЧХ, и описанного набора акустических труб-резонаторов с параболическим концентратором дальность прослушивания звуковых сигналов составляет несколько сотен метров.

Большее число резонаторов позволяет создать более совершенный, более качественный, более чувствительный микрофон с острой диаграммой направленности. Это повышает качество звука и увеличивает дальность прослушивания звуковых волн. По некоторым научно-техническим источникам с помощью подобных средств удается осуществлять прослушивание на расстоянии 1 км и даже более.

Литература: Рудомедов Е.А., Рудометов В.Е - Электроника и шпионские страсти-3.