Um microfone é um transdutor que converte ondas sonoras em sinais elétricos, com tipos que incluem microfones de medição para quantificação precisa de som e microfones acústicos para aplicações gerais de áudio. Os microfones de medição são calibrados para uso em áreas como pesquisa acústica, enquanto os microfones acústicos são otimizados para gravação e transmissão.
Um microfone é um transdutor que converte ondas sonoras em sinais elétricos. O princípio básico de um microfone envolve o movimento de um diafragma em resposta à pressão sonora. Este movimento é então convertido num sinal eléctrico através de vários mecanismos, dependendo do tipo de microfone. O sinal resultante é uma representação da onda sonora em formato elétrico, que pode então ser processada por equipamento de áudio ou medição. Os microfones podem ser amplamente categorizados em dois grupos principais com base em suas aplicações: microfones de medição e microfones acústicos (ou de uso geral).
Microfones de medição:
Microfones para gravação acústica:
Um microfone de medição é um transdutor calibrado projetado para dispositivos que quantificam som, como medidores de nível sonoro. Esses microfones são projetados para atender padrões como IEC 61094, garantindo medições sonoras precisas. Eles são calibrados individualmente, com cada calibração documentada em um gráfico que serve como referência vital durante toda a vida útil do microfone. Os microfones de medição são conhecidos por sua alta precisão, estabilidade e confiabilidade, tornando-os ferramentas essenciais em áreas como pesquisa acústica, avaliação de ruído ambiental e testes de equipamentos de áudio. Microfones de medição são usados por engenheiros de áudio, acústicos e pesquisadores que confiam nesses dispositivos para medições sonoras precisas em vários campos.
Um microfone acústico é um transdutor projetado para capturar ondas sonoras para diversas aplicações de áudio, como gravação, transmissão e comunicação. Ao contrário dos microfones de medição, que são calibrados para precisão e exatidão na quantificação do som, os microfones acústicos são otimizados para uso geral, priorizando qualidades como resposta de frequência, sensibilidade e durabilidade. Esses microfones convertem energia acústica em sinais elétricos que podem ser amplificados, gravados ou transmitidos para reprodução, análise ou comunicação. Os microfones acústicos vêm em vários tipos, incluindo dinâmico, condensador, fita e MEMS, cada um adequado para ambientes e requisitos de áudio específicos.
Os microfones de pressão são projetados para ter uma resposta de frequência uniforme à pressão sonora real presente no diafragma do microfone. Eles medem o nível de pressão sonora diretamente, sem compensar a presença do microfone no campo sonoro. Microfones de pressão são usados principalmente em cavidades fechadas, como medições de acopladores e calibrações de audiômetros. Eles também são usados para medições em paredes ou superfícies, onde o microfone pode ser montado nivelado com a superfície circundante.
Os microfones de campo livre são projetados para medir o som tal como ele existe em um espaço aberto, sem reflexos ou obstruções. Esses microfones explicam como as ondas sonoras interagem com o corpo do microfone, fornecendo uma resposta de frequência que compensa esses efeitos. Microfones de campo livre são comumente usados em medições externas ou ambientes onde é necessária uma representação precisa da fonte sonora. Eles são amplamente utilizados em medidores de nível sonoro, com configurações ajustadas para compensação de campo livre ou campo difuso, dependendo se a medição é interna ou externa.
Os microfones de incidência aleatória são projetados para medição em campos sonoros onde as ondas sonoras vêm de múltiplas direções, como em uma câmara de reverberação ou em ambientes altamente refletivos. A influência combinada das ondas sonoras de todas as direções depende da sua distribuição. Para microfones de medição, foi definida uma distribuição padrão baseada em considerações estatísticas, resultando em um microfone de incidência aleatória padronizado. Esses microfones são recomendados para medições de nível de pressão sonora de acordo com os padrões ANSI.
Os microfones infrassônicos são projetados para detectar sons de frequência muito baixa, normalmente abaixo de 20 Hz. Esses microfones são usados para monitorar fenômenos naturais como terremotos e atividades vulcânicas, estudar condições atmosféricas e monitoramento industrial. Eles geralmente vêm em tamanhos maiores, normalmente em torno de 1 polegada, para detectar sons de baixa frequência com eficácia.
Os microfones ultrassônicos, por outro lado, são projetados para detectar sons de frequência muito alta, normalmente acima de 20 kHz. Esses microfones são usados para aplicações como detecção de ecolocalização de morcegos, detecção ultrassônica de falhas em materiais, diagnósticos médicos e automação industrial. Eles geralmente são menores, em torno de 1/4 de polegada, para capturar sons de alta frequência com precisão. Compreender os diferentes tipos de microfones e suas aplicações específicas ajuda a selecionar o microfone certo para medições precisas de nível de som ou gravações de áudio de alta qualidade.
Um microfone MIRE (Microphone In Real Ear) é um microfone especializado projetado para medir o nível de pressão sonora dentro do canal auditivo. O objetivo das medições MIRE é avaliar os níveis de ruído de fontes sonoras próximas ao ouvido, particularmente fones de ouvido. Exemplos de aplicações incluem medições em capacetes de pilotos e em call centers. Outro uso importante é avaliar a eficácia da proteção auditiva, medindo os níveis de som sob protetores auriculares.
Um microfone externo e sem fio normalmente se refere a um medidor de nível de som com um microfone integrado projetado para uso externo e equipado com recursos de transmissão sem fio. Esses sistemas são fechados em caixas protetoras que protegem o microfone de elementos ambientais como vento e chuva. Os medidores geralmente incluem filtros de compensação para neutralizar os efeitos do invólucro e proteções de espuma no desempenho do microfone. O recurso sem fio permite que o medidor de nível sonoro transmita dados de áudio para um receptor ou estação de monitoramento sem a necessidade de cabos físicos, facilitando o monitoramento remoto e contínuo do ruído ambiental.
As principais características de um microfone incluem:
De acordo com a norma IEC 61094, os microfones são classificados como microfones de referência de laboratório ou microfones de medição usados em medições de rotina. Este padrão usa abreviações específicas para indicar os tipos e tamanhos de microfones:
Classificações de microfone:
Portanto, não existe classificação de microfones em Classe 1 ou Classe 2; essas classificações se aplicam a medidores de nível sonoro conforme IEC 61672-1. Os próprios microfones são classificados de acordo com a norma IEC 61094 como microfones de referência de laboratório (LS) ou microfones padrão de trabalho (WS).
As características de um microfone são influenciadas pela construção, interferência, posicionamento, envelhecimento e condições ambientais. A construção envolve o design e os materiais utilizados, que afetam o desempenho. A interferência inclui vibrações eletromagnéticas e mecânicas que podem introduzir ruído. O posicionamento afeta as características direcionais e a resposta de frequência. O envelhecimento afeta componentes como o diafragma, alterando a sensibilidade e a resposta de frequência. Condições ambientais como temperatura, umidade e pressão atmosférica também podem afetar o desempenho, exigindo um gerenciamento cuidadoso para manter a precisão.
A sensibilidade do microfone é uma medida da eficácia com que um microfone converte a pressão sonora acústica em um sinal elétrico. É normalmente expresso em milivolts por Pascal (mV/Pa), indicando a saída de tensão produzida pelo microfone para um determinado nível de pressão sonora. Por exemplo, se um microfone tiver uma sensibilidade de 50 mV/Pa, isso significa que para cada Pascal de pressão sonora (aproximadamente o nível de pressão sonora de cerca de 94 dB), o microfone produzirá um sinal de saída de 50 milivolts. Este valor ajuda a determinar o desempenho do microfone em diferentes ambientes sonoros e quanta amplificação pode ser necessária para a aplicação desejada.
A faixa dinâmica de um microfone refere-se à faixa entre os níveis de pressão sonora mensuráveis mais baixos e mais altos que ele pode capturar com precisão. Uma ampla faixa dinâmica é crucial porque permite que o microfone lide com um amplo espectro de intensidades sonoras, desde sons muito baixos até sons extremamente altos, sem distorção ou perda de detalhes.
As mudanças de temperatura podem afetar a sensibilidade dos microfones de medição. Microfones de alta qualidade são projetados para minimizar esses efeitos, garantindo desempenho consistente em diversas temperaturas. O aumento da pressão ambiente diminui a sensibilidade do microfone, quantificada pelo coeficiente de pressão ambiente, o que ajuda a ajustar as medições adequadamente. Compreender e compensar esses efeitos mantém medições sonoras precisas, apesar das mudanças ambientais.
Usar um microfone de medição envolve várias etapas para medições sonoras precisas:
Um pré-amplificador de microfone é um dispositivo eletrônico usado no caminho do sinal entre um microfone e placas de entrada ou equipamento de gravação. Eles servem para amplificar sinais fracos de microfone a um nível que possa ser efetivamente processado e analisado, garantindo reprodução de som de alta qualidade e medições sonoras precisas. Seu papel é vital para manter a integridade do sinal, reduzir o ruído e fornecer o ganho necessário para diversas tarefas de áudio e medição.
Um cabo de microfone é um componente essencial na cadeia de sinal de áudio e medição, usado para conectar um pré-amplificador de microfone a uma placa de entrada ou outro equipamento de áudio. Esses cabos são projetados para manter a integridade do sinal, minimizando ruídos e interferências, garantindo que o sinal de áudio seja transmitido de forma clara e precisa. Cabos de microfone de alta qualidade normalmente apresentam blindagem e conexões balanceadas para reduzir ainda mais o impacto do ruído externo e da interferência eletromagnética.
Se um microfone pré-polarizado receber a tensão de polarização errada, ele não será danificado, mas sua sensibilidade mudará. Esses microfones são projetados para operar sem tensão de polarização externa porque contêm um material de eletreto integrado que mantém uma carga permanente. Aplicar uma voltagem incorreta pode afetar o desempenho do microfone, levando a medições de som imprecisas.
A calibração de fábrica é crucial para medir microfones porque garante a precisão e a confiabilidade do microfone desde o início. Durante a calibração de fábrica, cada microfone é meticulosamente testado em relação a padrões precisos para estabelecer sua sensibilidade exata, resposta de frequência e outros parâmetros críticos. Este processo envolve a comparação do desempenho do microfone com uma referência conhecida, permitindo quaisquer ajustes necessários para atender aos rigorosos requisitos de precisão.
94 dB é usado para calibração do microfone porque corresponde a um nível de pressão sonora de 1 Pascal, que é um ponto de referência conveniente. Este nível de referência padrão fornece uma linha de base consistente e facilmente replicável para medir e comparar a sensibilidade do microfone. A calibração de microfones a 94 dB garante que suas classificações de sensibilidade sejam padronizadas, permitindo um desempenho preciso e confiável em diversas aplicações. Ao usar esse nível de referência, fabricantes e usuários podem garantir que os microfones produzam uma saída consistente quando expostos a uma pressão sonora conhecida, facilitando medições sonoras precisas e mantendo a uniformidade nos testes e calibração de equipamentos de áudio.
A recalibração periódica de medidores de nível sonoro com microfones, orientada por regulamentações como a IEC 61672-3, é uma medida proativa para garantir que esses dispositivos permaneçam precisos, confiáveis e em conformidade com os padrões durante sua vida útil operacional. Este processo é essencial para manter a validade e precisão das medições sonoras em diversos contextos profissionais e regulatórios. A recalibração regular ajuda a verificar o desempenho, detectar qualquer desvio e garantir a consistência nas medições, mantendo assim a integridade dos dados coletados para monitoramento de ruído ambiental, avaliações de saúde ocupacional e outras aplicações críticas.
Um atuador eletrostático é um dispositivo usado na calibração de microfones condensadores. Funciona aplicando uma força eletrostática ao diafragma do microfone, simulando o efeito das ondas sonoras. Este método permite controle e medição precisos da resposta do microfone a uma entrada conhecida, facilitando a calibração precisa. O atuador eletrostático funciona colocando uma grade condutora rígida próxima ao diafragma do microfone e aplicando uma tensão alternada entre eles. Isso cria um campo eletrostático que move o diafragma de maneira semelhante à pressão sonora. Variando a frequência e a amplitude da tensão aplicada, a resposta de frequência e a sensibilidade do microfone podem ser medidas.
Os microfones, especialmente aqueles utilizados para medições precisas, são calibrados por laboratórios credenciados pelas normas ISO 17025. Esses laboratórios, como o Svantek, são especializados em calibração e testes para garantir a precisão e a confiabilidade dos instrumentos de medição. A acreditação ISO 17025 significa que um laboratório atende aos padrões internacionais de competência técnica e gestão de qualidade, garantindo que os resultados da calibração sejam precisos e rastreáveis de acordo com padrões reconhecidos.
Um consultor autorizado da SVANTEK irá ajudá-lo com os detalhes, como os acessórios necessários para sua tarefa de monitoramento de ruído.
