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Microfone: tipos, características e usos

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.

O que é um microfone?

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).

Principais tipos de microfones

Microfones para medições:

  • Microfones condensadores: Operam segundo o princípio da capacitância, com o diafragma e a placa traseira formando um capacitor. As vibrações do diafragma induzidas pelo som alteram a capacitância, gerando um sinal de tensão correspondente. Eles são comumente usados devido à sua alta sensibilidade e resposta de frequência precisa e podem ser de campo livre ou de pressão, dependendo dos requisitos de medição.
    • Polarizados externamente: Requerem uma tensão CC externa para polarização e são altamente precisos, usados em medições sonoras de precisão.
    • Microfones MEMS digitais: oferecem saída digital, reduzindo a suscetibilidade a interferências, ideais para aplicações de medição modernas onde o processamento digital é preferido.
  • Microfones MEMS:
    • Microfones MEMS analógicos: Fornecem saída analógica e são valorizados por seu pequeno tamanho, durabilidade e integração em dispositivos modernos, como os produzidos pela Svantek.
    • Microfones MEMS digitais: oferecem saída digital, reduzindo a suscetibilidade a interferências, ideais para aplicações de medição modernas onde o processamento digital é preferido.

Microfones para gravações acústicas:

  • Microfones dinâmicos: Operam com base em indução eletromagnética. Eles são robustos, duráveis e adequados para níveis sonoros de alta pressão, comumente usados em aplicações de som ao vivo e para capturar instrumentos altos.
  • Microfones condensadores:
    • Condensador verdadeiro: Requer uma fonte de alimentação externa para polarização (via alimentação fantasma ou fonte de alimentação externa). Eles são sensíveis e fornecem uma ampla resposta de frequência, ideal para gravações em estúdio.
    • Condensador de eletreto: Possuem carga permanente no diafragma e são versáteis, utilizados em diversas aplicações, desde gravação em estúdio até dispositivos móveis.
  • Microfones de fita: utilizam uma fina fita de metal suspensa em um campo magnético para gerar voltagem, proporcionando um som natural e suave, geralmente preferido para capturar vocais e instrumentos em ambientes de estúdio.
  • Microfones MEMS: Embora sejam predominantemente usados em eletrônicos portáteis, eles são cada vez mais empregados em dispositivos de gravação acústica devido ao seu tamanho compacto e durabilidade.

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.

O que são microfones de pressão?

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.

O que são microfones de campo livre?

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.

O que são microfones de incidência aleatória?

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.

Microfones infrassônicos e ultrassônicos

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.

mire microphone svantek

O que é um microfone MIRE?

Um microfone MIRE, abreviação de Microphone In Real Ear, é um microfone especializado usado na área de audiologia e adaptação de aparelhos auditivos. Esses microfones são projetados para medir o nível de pressão sonora dentro do canal auditivo de uma pessoa que usa aparelho auditivo ou fone de ouvido. O objetivo das medições MIRE é entender como o aparelho auditivo ou fone de ouvido modifica o som que chega ao tímpano, permitindo que os audiologistas ajustem o dispositivo para desempenho e conforto ideais.

O que é um microfone externo e sem fio?

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.

Quais são as principais características do microfone?

As principais características de um microfone incluem:

  • Sensibilidade: A eficiência com que um microfone converte o som acústico em um sinal elétrico, medida em milivolts por Pascal (mV/Pa).
  • Resposta de frequência: A faixa de frequências que um microfone pode reproduzir com precisão.
  • Padrão Direcional: Indica a sensibilidade do microfone ao som de várias direções.
  • Faixa Dinâmica: A faixa entre os níveis de som mais baixos e mais altos que um microfone pode capturar com precisão.
  • Nível de ruído: O ruído inerente produzido pelos componentes eletrônicos do microfone, geralmente medido em decibéis ponderados A (dBA).

Qual é a classe do microfone?

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:

  • LS (Normas de Laboratório): Indica microfones de referência de laboratório.
  • WS (Working Standards): Indica microfones de medição usados ​​em medições de rotina diária.

Classificações de microfone:

  • LS1P: Microfone de campo de pressão de 1 polegada padrão de laboratório.
  • LS2P: Microfone de campo de pressão de 1/2 polegada padrão de laboratório.
  • WS1F: microfone padrão de trabalho em campo livre de 1 polegada.
  • WS2F: microfone padrão de trabalho de campo livre de 1/2 polegada.
  • WS3F: microfone padrão de trabalho de campo livre de 1/4 pol.
  • WS1P: microfone padrão de trabalho com campo de pressão de 1 polegada.
  • WS2P: microfone padrão de trabalho com campo de pressão de 1/2 polegada.
  • WS3P: Microfone padrão de trabalho com campo de pressão de 1/4 pol.

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).

O que influencia as características de um microfone?

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.

O que é sensibilidade do microfone?

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.

Qual é a faixa dinâmica do microfone?

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.

Como a temperatura e a pressão ambiente afetam os microfones de medição?

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.

Como usar um microfone de medição?

Usar um microfone de medição envolve várias etapas para medições sonoras precisas:

  1. Primeiro, selecione o tipo de microfone apropriado para sua aplicação específica, como campo livre, pressão ou incidência aleatória. Certifique-se de que o microfone esteja calibrado consultando sua tabela de calibração.
  2. Conecte o microfone a um pré-amplificador e, em seguida, ao medidor de nível de som diretamente ou usando um cabo de alta qualidade.
  3. Posicione corretamente o microfone, execute uma verificação de calibração usando uma fonte de som conhecida e comece a gravar os dados.
  4. Considere os fatores ambientais e utilize medidas de proteção, se necessário.
  5. Após as medições, armazene o equipamento em ambiente seco e controlado.
microphone with preamplifier

O que é um pré-amplificador de microfone?

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.

O que é um cabo de microfone?

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.

O que acontece se um microfone pré-polarizado receber a tensão de polarização errada?

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.

Por que a calibração de fábrica é importante para medir microfones?

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.

Por que 94dB é usado para calibração de microfone?

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.

Por que é necessária a recalibração periódica dos medidores de nível sonoro com microfones?

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.

O que é um atuador eletrostático?

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.

Quem calibra os microfones de medição?

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.

Principais conclusões

  1. Um microfone captura ondas sonoras e as converte em sinais elétricos.
  2. A calibração do microfone de medição garante uma quantificação precisa do som.
  3. Microfones acústicos fornecem aplicações gerais de áudio, otimizadas para gravação e transmissão.
  4. A calibração do microfone mantém a precisão e a confiabilidade nas medições de som.
  5. A sensibilidade do microfone afeta a eficiência com que ele converte o som acústico em sinais elétricos.
  6. A resposta de frequência do microfone determina a faixa de frequências que ele pode capturar com precisão.
  7. Os pré-amplificadores de microfone amplificam sinais fracos para garantir uma reprodução de som de alta qualidade.
  8. O posicionamento do microfone afeta suas características direcionais e desempenho geral.
  9. As características do microfone são influenciadas pela construção, interferência, posicionamento, envelhecimento e condições ambientais.
  10. A faixa dinâmica do microfone define a faixa de amplitudes que ele pode medir com precisão.

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