Un microphone est un transducteur qui convertit les ondes sonores en signaux électriques, notamment des microphones de mesure pour une quantification précise du son et des microphones acoustiques pour les applications audio générales. Les microphones de mesure sont calibrés pour être utilisés dans des domaines tels que la recherche en acoustique, tandis que les microphones acoustiques sont optimisés pour l’enregistrement et la diffusion.
Un microphone est un transducteur qui convertit les ondes sonores en signaux électriques. Le principe de base d’un microphone implique le mouvement d’un diaphragme en réponse à la pression acoustique. Ce mouvement est ensuite converti en signal électrique via différents mécanismes selon le type de microphone. Le signal résultant est une représentation de l’onde sonore dans un format électrique, qui peut ensuite être traité par un équipement audio ou de mesure. Les microphones peuvent être globalement classés en deux groupes principaux en fonction de leurs applications : les microphones de mesure et les microphones acoustiques (ou à usage général).
Microphones de mesure :
Microphones pour enregistrement acoustique :
Un microphone de mesure est un transducteur calibré conçu pour les appareils qui quantifient le son, tels que les sonomètres. Ces microphones sont conçus pour répondre à des normes telles que la norme CEI 61094, garantissant des mesures sonores précises. Ils sont calibrés individuellement, chaque calibrage étant documenté sur un tableau qui sert de référence vitale tout au long de la durée de vie du microphone. Les microphones de mesure sont connus pour leur grande précision, leur stabilité et leur fiabilité, ce qui en fait des outils essentiels dans des domaines tels que la recherche acoustique, l’évaluation du bruit ambiant et les tests d’équipements audio. Les microphones de mesure sont utilisés par les ingénieurs du son, les acoustiques et les chercheurs qui s’appuient sur ces appareils pour des mesures sonores précises dans divers domaines.
Un microphone acoustique est un transducteur conçu pour capturer les ondes sonores pour diverses applications audio, telles que l’enregistrement, la diffusion et la communication. Contrairement aux microphones de mesure, qui sont calibrés pour la précision et l’exactitude de la quantification du son, les microphones acoustiques sont optimisés pour une utilisation générale, en donnant la priorité à des qualités telles que la réponse en fréquence, la sensibilité et la durabilité. Ces microphones convertissent l’énergie acoustique en signaux électriques qui peuvent être amplifiés, enregistrés ou transmis pour la lecture, l’analyse ou la communication. Les microphones acoustiques sont disponibles en différents types, notamment dynamiques, à condensateur, à ruban et MEMS, chacun étant adapté à des environnements et à des exigences audio spécifiques.
Les microphones à pression sont conçus pour avoir une réponse en fréquence uniforme à la pression acoustique réelle présente au niveau du diaphragme du microphone. Ils mesurent directement le niveau de pression acoustique, sans compenser la présence du microphone dans le champ sonore. Les microphones à pression sont principalement utilisés dans des cavités fermées, telles que les mesures de coupleurs et les étalonnages d’audiomètres. Ils sont également utilisés pour les mesures sur des murs ou des surfaces, où le microphone peut être monté au ras de la surface environnante.
Les microphones en champ libre sont conçus pour mesurer le son tel qu’il existe dans un espace ouvert, sans réflexions ni obstructions. Ces microphones tiennent compte de la façon dont les ondes sonores interagissent avec le corps du microphone, fournissant une réponse en fréquence qui compense ces effets. Les microphones à champ libre sont couramment utilisés dans les mesures en extérieur ou dans les environnements où une représentation précise de la source sonore est requise. Ils sont largement utilisés dans les sonomètres, avec des réglages ajustés pour une compensation en champ libre ou en champ diffus selon que la mesure est effectuée en intérieur ou en extérieur.
Les microphones à incidence aléatoire sont conçus pour mesurer dans des champs sonores où les ondes sonores proviennent de plusieurs directions, comme dans une chambre réverbérante ou dans un environnement hautement réfléchissant. L’influence combinée des ondes sonores provenant de toutes les directions dépend de leur répartition. Pour les microphones de mesure, une distribution standard basée sur des considérations statistiques a été définie, aboutissant à un microphone à incidence aléatoire standardisé. Ces microphones sont recommandés pour les mesures de niveau de pression acoustique selon les normes ANSI.
Les microphones infrasoniques sont conçus pour détecter les sons de très basse fréquence, généralement inférieurs à 20 Hz. Ces microphones sont utilisés pour la surveillance de phénomènes naturels tels que les tremblements de terre et l’activité volcanique, l’étude des conditions atmosphériques et la surveillance industrielle. Ils sont généralement de plus grande taille, généralement autour de 1 pouce, pour détecter efficacement les sons basse fréquence.
Les microphones à ultrasons, quant à eux, sont conçus pour détecter les sons à très haute fréquence, généralement supérieurs à 20 kHz. Ces microphones sont utilisés pour des applications telles que la détection de l’écholocation de chauves-souris, la détection de défauts par ultrasons dans les matériaux, les diagnostics médicaux et l’automatisation industrielle. Ils sont généralement plus petits, environ 1/4 de pouce, pour capturer avec précision les sons haute fréquence. Comprendre les différents types de microphones et leurs applications spécifiques aide à sélectionner le bon microphone pour des mesures précises du niveau sonore ou des enregistrements audio de haute qualité.
Un microphone MIRE (Microphone In Real Ear) est un microphone spécialisé conçu pour mesurer le niveau de pression sonore à l’intérieur du conduit auditif. Le but des mesures MIRE est d’évaluer les niveaux de bruit provenant de sources sonores proches de l’oreille, en particulier les écouteurs. Les exemples d’application incluent des mesures dans les casques de pilotes et les centres d’appels. Une autre utilisation importante est l’évaluation de l’efficacité des protections auditives en mesurant les niveaux sonores sous les casques antibruit.
Un microphone extérieur et sans fil fait généralement référence à un sonomètre avec un microphone intégré conçu pour une utilisation en extérieur et équipé de capacités de transmission sans fil. Ces systèmes sont enfermés dans des boîtiers de protection qui protègent le microphone des éléments environnementaux tels que le vent et la pluie. Les vumètres incluent souvent des filtres de compensation pour contrecarrer les effets du boîtier et des protections en mousse sur les performances du microphone. La fonction sans fil permet au sonomètre de transmettre des données audio à un récepteur ou à une station de surveillance sans avoir besoin de câbles physiques, facilitant ainsi la surveillance à distance et continue du bruit ambiant.
Les principales caractéristiques d’un microphone sont les suivantes :
Selon la norme CEI 61094, les microphones sont classés soit comme microphones de référence de laboratoire, soit comme microphones de mesure utilisés dans les mesures de routine. Cette norme utilise des abréviations spécifiques pour désigner les types et tailles de microphones :
Classement des microphones :
Par conséquent, il n’existe pas de classification des microphones en classe 1 ou classe 2; ces classifications s’appliquent aux sonomètres selon la norme CEI 61672-1. Les microphones eux-mêmes sont classés selon la norme CEI 61094 en tant que microphones de référence de laboratoire (LS) ou microphones étalons de travail (WS).
Les caractéristiques d’un microphone sont influencées par la construction, les interférences, l’emplacement, le vieillissement et les conditions environnementales. La construction implique la conception et les matériaux utilisés, qui affectent les performances. Les interférences comprennent les vibrations électromagnétiques et mécaniques qui peuvent introduire du bruit. Le placement affecte les caractéristiques directionnelles et la réponse en fréquence. Le vieillissement a un impact sur des composants tels que le diaphragme, modifiant la sensibilité et la réponse en fréquence. Les conditions environnementales telles que la température, l’humidité et la pression atmosphérique peuvent également affecter les performances, nécessitant une gestion minutieuse pour maintenir la précision.
La sensibilité du microphone est une mesure de l’efficacité avec laquelle un microphone convertit la pression acoustique en signal électrique. Elle est généralement exprimée en millivolts par Pascal (mV/Pa), indiquant la tension de sortie produite par le microphone pour un niveau de pression acoustique donné. Par exemple, si un microphone a une sensibilité de 50 mV/Pa, cela signifie que pour chaque Pascal de pression acoustique (environ le niveau de pression acoustique à environ 94 dB), le microphone produira un signal de sortie de 50 millivolts. Cette valeur aide à déterminer les performances du microphone dans différents environnements sonores et le degré d’amplification qui pourrait être requis pour l’application souhaitée.
La plage dynamique d’un microphone fait référence à la plage entre les niveaux de pression acoustique mesurables les plus bas et les plus élevés qu’il peut capturer avec précision. Une large plage dynamique est cruciale car elle permet au microphone de gérer un large spectre d’intensités sonores, des sons très faibles aux sons extrêmement forts, sans distorsion ni perte de détails.
Les changements de température peuvent affecter la sensibilité des microphones de mesure. Les microphones de haute qualité sont conçus pour minimiser ces effets, garantissant ainsi des performances constantes sur une plage de températures. Une pression ambiante accrue diminue la sensibilité d’un microphone, quantifiée par le coefficient de pression ambiante, ce qui permet d’ajuster les mesures en conséquence. Comprendre et compenser ces effets permet de maintenir des mesures sonores précises malgré les changements environnementaux.
L’utilisation d’un microphone de mesure implique plusieurs étapes pour des mesures sonores précises :
Un préamplificateur de microphone est un appareil électronique utilisé dans le chemin du signal entre un microphone et des cartes d’entrée ou un équipement d’enregistrement. Ils servent à amplifier les signaux faibles des microphones à un niveau qui peut être traité et analysé efficacement, garantissant ainsi une reproduction sonore de haute qualité et des mesures sonores précises. Leur rôle est essentiel pour maintenir l’intégrité du signal, réduire le bruit et fournir le gain nécessaire pour diverses tâches audio et de mesure.
Un câble de microphone est un composant essentiel de la chaîne des signaux audio et de mesure, utilisé pour connecter un préamplificateur de microphone à une carte d’entrée ou à un autre équipement audio. Ces câbles sont conçus pour maintenir l’intégrité du signal en minimisant le bruit et les interférences, garantissant ainsi que le signal audio est transmis de manière claire et précise. Les câbles de microphone de haute qualité comportent généralement un blindage et des connexions symétriques pour réduire davantage l’impact du bruit externe et des interférences électromagnétiques.
Si un microphone prépolarisé reçoit une mauvaise tension de polarisation, il ne sera pas endommagé, mais sa sensibilité changera. Ces microphones sont conçus pour fonctionner sans tension de polarisation externe car ils contiennent un matériau électret intégré qui détient une charge permanente. L’application d’une tension incorrecte peut affecter les performances du microphone, conduisant à des mesures sonores inexactes.
L’étalonnage en usine est crucial pour mesurer les microphones car il garantit la précision et la fiabilité du microphone dès le départ. Lors de l’étalonnage en usine, chaque microphone est méticuleusement testé par rapport à des normes précises pour établir sa sensibilité exacte, sa réponse en fréquence et d’autres paramètres critiques. Ce processus implique de comparer les performances du microphone avec une référence connue, permettant ainsi les ajustements nécessaires pour répondre à des exigences strictes de précision.
94 dB sont utilisés pour l’étalonnage du microphone car ils correspondent à un niveau de pression acoustique de 1 Pascal, ce qui constitue un point de référence pratique. Ce niveau de référence standard fournit une base de référence cohérente et facilement reproductible pour mesurer et comparer la sensibilité du microphone. L’étalonnage des microphones à 94 dB garantit que leurs valeurs de sensibilité sont standardisées, permettant des performances précises et fiables dans diverses applications. En utilisant ce niveau de référence, les fabricants et les utilisateurs peuvent garantir que les microphones produisent un son cohérent lorsqu’ils sont exposés à une pression acoustique connue, facilitant ainsi des mesures sonores précises et maintenant l’uniformité des tests et de l’étalonnage des équipements audio.
Le réétalonnage périodique des sonomètres équipés de microphones, régi par des réglementations telles que la norme CEI 61672-3, est une mesure proactive visant à garantir que ces appareils restent précis, fiables et conformes aux normes tout au long de leur durée de vie opérationnelle. Ce processus est essentiel pour maintenir la validité et la précision des mesures sonores dans divers contextes professionnels et réglementaires. Un réétalonnage régulier permet de vérifier les performances, de détecter toute dérive et d’assurer la cohérence des mesures, garantissant ainsi l’intégrité des données collectées pour la surveillance du bruit ambiant, les évaluations de la santé au travail et d’autres applications critiques.
Un actionneur électrostatique est un appareil utilisé dans l’étalonnage des microphones à condensateur. Il fonctionne en appliquant une force électrostatique sur le diaphragme du microphone, simulant l’effet des ondes sonores. Cette méthode permet un contrôle et une mesure précis de la réponse du microphone à une entrée connue, facilitant ainsi un calibrage précis. L’actionneur électrostatique fonctionne en plaçant une grille conductrice rigide à proximité du diaphragme du microphone et en appliquant une tension alternative entre elles. Cela crée un champ électrostatique qui déplace le diaphragme de la même manière que le ferait la pression acoustique. En faisant varier la fréquence et l’amplitude de la tension appliquée, la réponse en fréquence et la sensibilité du microphone peuvent être mesurées.
Les microphones, notamment ceux utilisés pour des mesures précises, sont calibrés par des laboratoires accrédités selon les normes ISO 17025. Ces laboratoires, comme Svantek, se spécialisent dans l’étalonnage et les tests pour garantir l’exactitude et la fiabilité des instruments de mesure. L’accréditation ISO 17025 signifie qu’un laboratoire répond aux normes internationales en matière de compétence technique et de gestion de la qualité, garantissant que les résultats d’étalonnage sont précis et traçables aux normes reconnues.
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