Un micrófono es un transductor que convierte ondas sonoras en señales eléctricas, y hay tipos que incluyen micrófonos de medición para una cuantificación precisa del sonido y micrófonos acústicos para aplicaciones de audio generales. Los micrófonos de medición están calibrados para su uso en campos como la investigación acústica, mientras que los micrófonos acústicos están optimizados para grabación y transmisión.
Un micrófono es un transductor que convierte ondas sonoras en señales eléctricas. El principio básico de un micrófono implica el movimiento de un diafragma en respuesta a la presión del sonido. Este movimiento luego se convierte en una señal eléctrica a través de varios mecanismos según el tipo de micrófono. La señal resultante es una representación de la onda sonora en un formato eléctrico, que luego puede ser procesada por equipos de audio o de medición. En términos generales, los micrófonos se pueden clasificar en dos grupos principales según sus aplicaciones: micrófonos de medición y micrófonos acústicos (o de uso general).
Micrófonos de medición:
Micrófonos para grabación acústica:
Un micrófono de medición es un transductor calibrado diseñado para dispositivos que cuantifican el sonido, como los sonómetros. Estos micrófonos están diseñados para cumplir con estándares como IEC 61094, lo que garantiza mediciones de sonido precisas. Están calibrados individualmente y cada calibración se documenta en un gráfico que sirve como referencia vital durante toda la vida útil del micrófono. Los micrófonos de medición son conocidos por su alta precisión, estabilidad y confiabilidad, lo que los convierte en herramientas esenciales en campos como la investigación acústica, la evaluación del ruido ambiental y las pruebas de equipos de audio. Los ingenieros de audio, acústicos e investigadores utilizan micrófonos de medición que confían en estos dispositivos para realizar mediciones de sonido precisas en diversos campos.
Un micrófono acústico es un transductor diseñado para capturar ondas sonoras para diversas aplicaciones de audio, como grabación, transmisión y comunicación. A diferencia de los micrófonos de medición, que están calibrados para brindar precisión y exactitud en la cuantificación del sonido, los micrófonos acústicos están optimizados para uso general, priorizando cualidades como la respuesta de frecuencia, la sensibilidad y la durabilidad. Estos micrófonos convierten la energía acústica en señales eléctricas que pueden amplificarse, grabarse o transmitirse para reproducción, análisis o comunicación. Los micrófonos acústicos vienen en varios tipos, incluidos dinámicos, de condensador, de cinta y MEMS, cada uno de ellos adecuado para entornos y requisitos de audio específicos.
Los micrófonos de presión están diseñados para tener una respuesta de frecuencia uniforme a la presión sonora real presente en el diafragma del micrófono. Miden el nivel de presión sonora directamente, sin compensar la presencia del micrófono en el campo sonoro. Los micrófonos de presión se utilizan principalmente en cavidades cerradas, como mediciones de acopladores y calibraciones de audiómetros. También se utilizan para mediciones en paredes o superficies, donde el micrófono se puede montar al ras de la superficie circundante.
Los micrófonos de campo libre están diseñados para medir el sonido tal como existe en un espacio abierto, sin reflejos ni obstrucciones. Estos micrófonos explican cómo interactúan las ondas sonoras con el cuerpo del micrófono, proporcionando una respuesta de frecuencia que compensa estos efectos. Los micrófonos de campo libre se utilizan comúnmente en mediciones al aire libre o en entornos donde se requiere una representación precisa de la fuente de sonido. Se utilizan ampliamente en sonómetros, con configuraciones ajustadas para compensación de campo libre o de campo difuso dependiendo de si la medición se realiza en interiores o exteriores.
Los micrófonos de incidencia aleatoria están diseñados para medir en campos sonoros donde las ondas sonoras provienen de múltiples direcciones, como en una cámara de reverberación o en entornos altamente reflectantes. La influencia combinada de las ondas sonoras procedentes de todas direcciones depende de su distribución. Para los micrófonos de medición se ha definido una distribución estándar basada en consideraciones estadísticas, dando como resultado un micrófono de incidencia aleatoria estandarizado. Estos micrófonos están recomendados para mediciones de niveles de presión sonora según los estándares ANSI.
Los micrófonos infrasónicos están diseñados para detectar sonidos de muy baja frecuencia, normalmente por debajo de 20 Hz. Estos micrófonos se utilizan para monitorear fenómenos naturales como terremotos y actividad volcánica, estudiar las condiciones atmosféricas y monitorear industriales. Por lo general, vienen en tamaños más grandes, normalmente de alrededor de 1 pulgada, para detectar eficazmente sonidos de baja frecuencia.
Los micrófonos ultrasónicos, por otro lado, están diseñados para detectar sonidos de muy alta frecuencia, normalmente por encima de 20 kHz. Estos micrófonos se utilizan para aplicaciones como la detección de ecolocalización de murciélagos, la detección ultrasónica de defectos en materiales, el diagnóstico médico y la automatización industrial. Suelen ser más pequeños, alrededor de 1/4 de pulgada, para capturar con precisión los sonidos de alta frecuencia. Comprender los diferentes tipos de micrófonos y sus aplicaciones específicas ayuda a seleccionar el micrófono adecuado para mediciones precisas del nivel de sonido o grabaciones de audio de alta calidad.
Un micrófono MIRE (Microphone In Real Ear) es un micrófono especializado diseñado para medir el nivel de presión sonora dentro del canal auditivo. El propósito de las mediciones MIRE es evaluar los niveles de ruido provenientes de fuentes de sonido cercanas al oído, particularmente auriculares. Ejemplos de aplicaciones incluyen mediciones en cascos de pilotos y centros de llamadas. Otro uso importante es evaluar la efectividad de la protección auditiva midiendo los niveles de sonido debajo de los protectores auditivos.
Un micrófono inalámbrico y para exteriores generalmente se refiere a un sonómetro con un micrófono integrado diseñado para uso en exteriores y equipado con capacidades de transmisión inalámbrica. Estos sistemas están encerrados en carcasas protectoras que protegen el micrófono de elementos ambientales como el viento y la lluvia. Los medidores suelen incluir filtros de compensación para contrarrestar los efectos de la carcasa y protecciones de espuma en el rendimiento del micrófono. La función inalámbrica permite que el sonómetro transmita datos de audio a un receptor o estación de monitoreo sin necesidad de cables físicos, lo que facilita el monitoreo remoto y continuo del ruido ambiental.
Las principales características de un micrófono incluyen:
Según la norma IEC 61094, los micrófonos se clasifican como micrófonos de referencia de laboratorio o micrófonos de medición utilizados en mediciones de rutina. Esta norma utiliza abreviaturas específicas para indicar los tipos y tamaños de micrófonos:
Clasificaciones de micrófonos:
Por lo tanto, no existe una clasificación de micrófonos en Clase 1 o Clase 2; Estas clasificaciones se aplican a los sonómetros según IEC 61672-1. Los micrófonos en sí están clasificados según la norma IEC 61094 como micrófonos de referencia de laboratorio (LS) o micrófonos estándar de trabajo (WS).
Las características de un micrófono están influenciadas por la construcción, la interferencia, la ubicación, el envejecimiento y las condiciones ambientales. La construcción implica el diseño y los materiales utilizados, que afectan el rendimiento. La interferencia incluye vibraciones electromagnéticas y mecánicas que pueden introducir ruido. La ubicación afecta las características direccionales y la respuesta de frecuencia. El envejecimiento afecta a componentes como el diafragma, alterando la sensibilidad y la respuesta de frecuencia. Las condiciones ambientales como la temperatura, la humedad y la presión atmosférica también pueden afectar el rendimiento, lo que requiere una gestión cuidadosa para mantener la precisión.
La sensibilidad del micrófono es una medida de la eficacia con la que un micrófono convierte la presión del sonido acústico en una señal eléctrica. Normalmente se expresa en milivoltios por Pascal (mV/Pa), lo que indica la salida de voltaje producida por el micrófono para un nivel de presión sonora determinado. Por ejemplo, si un micrófono tiene una sensibilidad de 50 mV/Pa, significa que por cada Pascal de presión sonora (aproximadamente el nivel de presión sonora de aproximadamente 94 dB), el micrófono producirá una señal de salida de 50 milivoltios. Este valor ayuda a determinar qué tan bien funcionará el micrófono en diferentes entornos de sonido y cuánta amplificación podría ser necesaria para la aplicación deseada.
El rango dinámico de un micrófono se refiere al rango entre los niveles de presión sonora más bajos y más altos medibles que puede capturar con precisión. Un amplio rango dinámico es crucial porque permite que el micrófono maneje un amplio espectro de intensidades de sonido, desde sonidos muy bajos hasta sonidos extremadamente fuertes, sin distorsión ni pérdida de detalles.
Los cambios de temperatura pueden afectar la sensibilidad de los micrófonos de medición. Los micrófonos de alta calidad están diseñados para minimizar estos efectos, garantizando un rendimiento constante en un rango de temperaturas. El aumento de la presión ambiental disminuye la sensibilidad del micrófono, cuantificada por el coeficiente de presión ambiental, lo que ayuda a ajustar las mediciones en consecuencia. Comprender y compensar estos efectos mantiene mediciones de sonido precisas a pesar de los cambios ambientales.
El uso de un micrófono de medición implica varios pasos para realizar mediciones de sonido precisas:
Un preamplificador de micrófono es un dispositivo electrónico que se utiliza en la ruta de la señal entre un micrófono y placas de entrada o equipos de grabación. Sirven para amplificar señales débiles de micrófono a un nivel que pueda procesarse y analizarse de manera efectiva, asegurando una reproducción de sonido de alta calidad y mediciones de sonido precisas. Su función es vital para mantener la integridad de la señal, reducir el ruido y proporcionar la ganancia necesaria para diversas tareas de medición y audio.
Un cable de micrófono es un componente esencial en la cadena de señales de medición y audio y se utiliza para conectar un preamplificador de micrófono a una placa de entrada u otro equipo de audio. Estos cables están diseñados para mantener la integridad de la señal minimizando el ruido y las interferencias, asegurando que la señal de audio se transmita de forma clara y precisa. Los cables de micrófono de alta calidad suelen contar con blindaje y conexiones balanceadas para reducir aún más el impacto del ruido externo y las interferencias electromagnéticas.
Si un micrófono prepolarizado recibe un voltaje de polarización incorrecto, no se dañará, pero su sensibilidad cambiará. Estos micrófonos están diseñados para funcionar sin un voltaje de polarización externo porque contienen un material electreto incorporado que mantiene una carga permanente. La aplicación de un voltaje incorrecto puede afectar el rendimiento del micrófono y provocar mediciones de sonido inexactas.
La calibración de fábrica es crucial para medir micrófonos porque garantiza la precisión y confiabilidad del micrófono desde el principio. Durante la calibración de fábrica, cada micrófono se prueba meticulosamente según estándares precisos para establecer su sensibilidad exacta, respuesta de frecuencia y otros parámetros críticos. Este proceso implica comparar el rendimiento del micrófono con una referencia conocida, lo que permite realizar los ajustes necesarios para cumplir con estrictos requisitos de precisión.
Se utilizan 94 dB para la calibración del micrófono porque corresponde a un nivel de presión sonora de 1 Pascal, que es un punto de referencia conveniente. Este nivel de referencia estándar proporciona una base consistente y fácilmente replicable para medir y comparar la sensibilidad del micrófono. La calibración de micrófonos a 94 dB garantiza que sus índices de sensibilidad estén estandarizados, lo que permite un rendimiento preciso y confiable en diversas aplicaciones. Al utilizar este nivel de referencia, los fabricantes y usuarios pueden garantizar que los micrófonos produzcan una salida consistente cuando se exponen a una presión sonora conocida, lo que facilita mediciones de sonido precisas y mantiene la uniformidad en las pruebas y calibración de equipos de audio.
La recalibración periódica de los sonómetros con micrófonos, impulsada por regulaciones como IEC 61672-3, es una medida proactiva para garantizar que estos dispositivos sigan siendo precisos, confiables y cumplan con los estándares durante su vida útil operativa. Este proceso es esencial para mantener la validez y precisión de las mediciones de sonido en diversos contextos profesionales y regulatorios. La recalibración periódica ayuda a verificar el rendimiento, detectar cualquier desviación y garantizar la coherencia en las mediciones, manteniendo así la integridad de los datos recopilados para el monitoreo del ruido ambiental, evaluaciones de salud ocupacional y otras aplicaciones críticas.
Un actuador electrostático es un dispositivo utilizado en la calibración de micrófonos de condensador. Funciona aplicando una fuerza electrostática al diafragma del micrófono, simulando el efecto de las ondas sonoras. Este método permite un control y una medición precisos de la respuesta del micrófono a una entrada conocida, lo que facilita una calibración precisa. El actuador electrostático funciona colocando una rejilla conductora rígida cerca del diafragma del micrófono y aplicando un voltaje alterno entre ellas. Esto crea un campo electrostático que mueve el diafragma de manera similar a como lo haría la presión sonora. Variando la frecuencia y amplitud del voltaje aplicado, se puede medir la respuesta de frecuencia y la sensibilidad del micrófono.
Los micrófonos, en particular los que se utilizan para mediciones precisas, están calibrados por laboratorios acreditados según las normas ISO 17025. Estos laboratorios, como Svantek, se especializan en calibración y pruebas para garantizar la precisión y confiabilidad de los instrumentos de medición. La acreditación ISO 17025 significa que un laboratorio cumple con los estándares internacionales de competencia técnica y gestión de calidad, lo que garantiza que los resultados de la calibración sean precisos y trazables según estándares reconocidos.
