Выбираем измерительный микрофон...

[Stalin]

Напишите, пожалуйста, типы и по возможности характеристики используемых вами микрофонов для измерения параметров акустических систем.

Вот, что удалось найти:
Спасибо за кучу ссылок Ламеру со стажем,
Спасибо GREY за принесенный в жертву Behringer ECM8000,
Спасибо Ерофееву Ивану,
Спасибо Fenix-у за усилитель и Нингбо Йиньжоу зинглонг Электроникс ,
Новая схема микрофонного усилителя от Fenix-а,
Спасибо Ale за находку ,
Спасибо Randol,
EM9767 и вообще весь модельный ряд этой фирмы и подобной в ассортименте
Микрофоны DPA и их Reference microphone
Спасибо Yaroslaw за микрофоны фирмы "Брюль и Кьер"

Почему существуют вот такие микрофоны, если прктически фаворитами признаны капсули Panasonic WM60 и его "клоны", имеющие настолько ровную характеристику, стоящие около двух долларов?

[mAxSpace]

Так вопрос-то в чём ? Или это был уже ответ ?

[KAMIKAZE]

Я просто не понимаю, есть у меня микрофон и как мне понять какие искажения у него при 92дБ, 95дБ, 100дБ и смотреть на график абсолютный.

[mAxSpace]

Взять микрофон, который имеет заведомо на порядок меньше искажений чем нужно измерять, откалибровать всю систему (комп, софт, микрофон) по эталонному источнику и больше никогда не трогать, не выключать комп и не использовать другие приложения. Или калибровать каждый раз перед измерениями.

[KAMIKAZE]

Та не, проще купить тот микрофонный калибратор за 300баксов и не париться. Давай как реальности, так как будет обычно у обычных diy*еров: вот есть у нас только коробочка какая то и микрофон самодельный, хоть и показывает искажения.. что с этим всем делать?

[olvicgor]

вот есть у нас только коробочка какая то и микрофон самодельный, хоть и показывает искажения.. что с этим всем делать?

Откалибровать микрофон на фиксированной частоте в домашних условиях в принципе можно.

Вариант 1. Сделать самодельный автономный калибратор.
Берем ВЧ головку от надежного производителя, дейташитам которого действительно можно доверять. К таковым лично я по своему опыту отношу SEAS. Встраиваем головку в щит, размером не меньше 40х40см. Размер должен быть достаточно велик, чтобы исключить влияние краевой дифракции на АЧХ головки. При 40х40 отклонение от паспорта на расстоянии 0,1м на частотах выше 2кГц не превысит 0,5дБ. Можно взять щит и меньше, и промоделировав дифракцию в Edge потом сделать соответствующую поправку. Приделываем к головке генератор на 2-4 кГц со стабильной и не очень большой амплитудой, например, 2В. Калибратор готов.
Перед каждой серией измерений (после каждого включения компьютера) устанавливаем микрофон на расстоянии 10см от мембраны головки калибратора (расстояние должно быть больше трех диаметров диффузора головки). Для генератора с амплитудой 2В на расстоянии 10см получим давление на срезе микрофона SPL(2,8V/m)+8dB, где SPL(2,8V/m) - давление по паспортному графику АЧХ головки на рабочей частоте генератора. Включаем АРТА в режим измерения спектра и выставляем средствами ОС или лучше звуковой карты (у внешних карт иногда бывают регуляторы уровня входа) или регулятором в усилителе микрофона уровень сигнала, равный расчетному.

Вариант 2. Не заниматься всей этой самодеятельностью, а просто купить шумомер, которых развелось великое множество:
http://www.electronshik.ru/class/shu...ign=ShumomerM#
тем более, что головку для калибратора все равно придется покупать специально, а хорошая головка по цене сопоставима с шумомером, дающим погрешность порядка 1,5-2дБ.

Откалибровать микрофон во всей полосе, не имея другого калиброванного микрофона, невозможно.

[mr-marlen]

вот есть у нас только коробочка какая то и микрофон самодельный, хоть и показывает искажения.. что с этим всем делать?

У производителя заявлена чувствительность динамика. По ней и подаваемому напряжению можно оценить абсолютный уровень. Задачи при построении АС добиться минимальных уровней искажений. Берешь 3 динамика измеряешь первый, получаешь уровень давления, измеряешь искажения. Берешь второй динамик, меняешь напряжение подгоняя к уровню первого и снова измеряешь искажения, берешь третий...

Если тебе надо оценить качество динамиков между собой - принимаешь 90дБ абсолютного при 2,83В эталоном. Берешь пищалку с такими параметрами измеряешь с 1м - вот твой эталонный уровень (140, 180 или любое число в дБ в Арта). Далее любой сравниваемый динамик подгоняешь к этому же уровню (числу 140, 180 дБ и т.д.) за счет изменения напряжения на нем.

Чтобы оценить искажения микрофонов в сравнении между собой - берешь хороший динамик с заведомо меньшими искажениями (например дорогой хейл), выставляешь на нем напряжение 2,83В и измеряешь с одинакового расстояния разными микрофонами. Какой показывает меньше - тот и лучше.

Если надо конкретно оценить уровни искажений микрофона можно использовать тест на интермоды с двумя динамиками где каждый динамик излучает разную частоту.

Если АЧХ динамиков довольно кривая и есть сложности с подгонкой уровней (после кроссоверов может придавиться какой-нибудь горб и искажения уменьшаться т.к. уменьшится уровень давления создаваемый динамиком на этих частотах), то можно смотреть спектры. Берешь первый динамик, выставляешь на генераторе синус 1000Гц, подаешь на динамик напряжение 2-2,83В. Получаешь на спектре уровень основной гармоники -30дБ (уровень самого сигнала), затем ставишь синус 2000Гц и также добиваешься -30дБ основной грамоники. Спектры фотографируешь. Затем не изменяя расстояния измерения подключаешь второй динамик и точно также смотришь 1000Гц, 2000Гц меняя напряжение на этих частотах, чтобы уровень основной гармоники был -30дБ. Спектры фотографируешь и сравниваешь потом с первым динамиком. Если это акустика, то оставляешь микрофон на уровне пищалки где-то на 0,7-1м. И проделываешь такую операцию с ВЧ, СЧ, НЧ в нужных тебе диапазонах (близким к разделам). Затем смотришь у кого и где получаются ниже искажения. Выбираешь раздел, чтобы общие искажения были минимальными.

---------- Сообщение добавлено 11:43 ---------- Предыдущее сообщение было 11:29 ----------

Результат превзошел все ожидания. Искажения (под искажениями почти всегда имеется ввиду 2-я гармоника, т.к. она с огромным отрывом "лидирует") упали больше, чем 10 раз! Результат был получен при Rc=15к. Следующим очевидным шагом стала попытка оптимизации номиналов Rc, R8. Оба эти резистора существенно виляют на уровень второй гармоники. Оптимизация проводилась следующим образом: В АРТА устанавливалась частота 90Гц, уровень SPL на срезе микрофона 110дБ. Затем переменниками по очереди изменялись номиналы Rc и R8. Оптимальным оказалось сочетание Rc=22кОм, R8=22кОм. При оптимизации удается практически уничтожить 2-ю гармонику. Однако оставалось обоснованное опасение, что скомпенсированная при высоком уровне SPL гармоника вылезет на меньших уровнях. Результаты измерения не подтвердили эти опасения, что наглядно показывают результаты измерений.
Судя по всему мы имеем дело с параметрической ООС.
Собственно, это все.

Существует большая вероятность, что искажения одного скомпенсировались искажениями другого. ИМХО стоит измерить при других условия измерения. Вдруг там у создаваемой второй гармоники фаза будет отличаться от имеющегося случая сейчас.

[olvicgor]

Существует большая вероятность, что искажения одного скомпенсировались искажениями другого.

Так и есть. В полевике при увеличении потенциала затвора крутизна увеличивается, при уменьшении, соответственно, уменьшается. С другой стороны крутизна зависит от напряжения на стоке. Если зафиксировать напряжение стока, как в схеме Феникса, то мы в чистом виде наблюдаем вторую гармонику из-за зависимости крутизны полевика от входного сигнала. При наличии нагрузки в стоке при положительной полуволне крутизна увеличивается, а идущий вниз потенциал стока ее снижает. Возникает компенсация. При правильном подборе сопротивления в стоке компенсация получается очень хорошая и в широком диапазоне SPL. Во всяком случае так мне сейчас представляется.

ИМХО стоит измерить при других условия измерения. Вдруг там у создаваемой второй гармоники фаза будет отличаться от имеющегося случая сейчас.

Поясни мысль. Что ты имеешь ввиду под другими условиями?

[mAxSpace]

авай как реальности, так как будет обычно у обычных diy*еров: вот есть у нас только коробочка какая то и микрофон самодельный, хоть и показывает искажения.. что с этим всем делать?

Ничего, если даер не понимает что с этим делать. А что может обезьяна сделать с микроскопом ?

[Bobby_ii]

Придется еще один повторитель внедрить... ))

Надо еще 4.7к в коллектор и с него сигнал снимать - баланснее будет .

Судя по всему мы имеем дело с параметрической ООС.

Таки компенсация нелинейности?
Rc и R8 у вас получаются впараллель (по переменке). Rс задает рабочую точку капсюля.
Если сохранять Rc // R8 =11кОм, но изменять их "баланс" или напряжение питания 1го каскада - вторая гармоника растет?
Или наблюдается минимум при Rc // R8 =11кОм в каком-то диапазоне токов капсюля?
Хочу узнать - данные величины сопротивления - оптимум для данного конкретного режима (тока) капсюля? Или более-менее широкий диапазон?

---------- Сообщение добавлено 12:35 ---------- Предыдущее сообщение было 12:27 ----------

Но сохранять усилитель в сегодняшнем виде нецелесообразно. Как минимум, надо снизить усиление хотя бы на порядок, заменив, например, резистор R4.

Вы осцилограммы при этом смотрели? Нет там "обрезания"? В усилителе Феникса много мест где могут "уплыть" режимы.
В переделанной вами схеме не вижу смысла в инвертирующем первом каскаде. 11к в сток капсюлю и повторитель.
Минимизировать искажения или подбором резистора в стоке или питанием (током) капсюля.

Интересно, подобный метод "компенсации" прокатит с другими капсюлями?

[mr-marlen]

Поясни мысль. Что ты имеешь ввиду под другими условиями?

Как я понял у тебя измерения сделаны в макете где микрофон вставлен внутрь ящика.
Попробуй измерить обычный динамик снаружи и сравнить результаты между собой по всем частотам. Например ECM8000 vs микрофон с переделкой с 10см при 2,83В на одном и том-же динамике.
Если по результатам переделанный микрофон будет лучше, тогда соглашусь, что предом скомпенсировалась кривость микрофона.

[olvicgor]

Хочу узнать - данные величины сопротивления - оптимум для данного конкретного режима (тока) капсюля? Или более-менее широкий диапазон?

Пока я не готов сформулировать точные рекомендации. Надо бы еще поисследовать это дело. Хотелось бы оставить зависимость только от одного резистора - от Rс. Диапазон компенсации зависит от требований к К2. Я специально дал два графика при разных Rc. Т.е. даже при снижении одного из резисторов с 22к до 15к в конкретном образце искажения остаются на приемлемом уровне.

В усилителе Феникса много мест где могут "уплыть" режимы.

С режимами в усилителе Феникса все нормально. Ничего там "уплыть" не должно. Ограничение естественно появляется, начиная с 94дБ и его видно на осциллографе.

В переделанной вами схеме не вижу смысла в инвертирующем первом каскаде. 11к в сток капсюлю и повторитель.

Я ведь специально написал, что это не схема для повторения Я на скорую руку слепил из того, что было, а был усилитель Феникса.
Инвертирующий каскад действительно нафиг не нужен. Вообще нужен Rc и не инвертирующий повторитель на одном ОУ и больше ничего. Это следующий этап.

Как я понял у тебя измерения сделаны в макете где микрофон вставлен внутрь ящика.

Да.

Попробуй измерить обычный динамик снаружи и сравнить результаты между собой по всем частотам. Например ECM8000 vs микрофон с переделкой с 10см при 2,83В на одном и том-же динамике.

Ну и задачки ты ставишь Если просто тупо измерять снаружи, то в этом портвейне крови не найти Просто, чтобы тебе было понятно, насколько метод с микрофоном внутри чувствительнее метода с микрофоном снаружи. Когда внутри измеряется SPL=100дБ снаружи на расстоянии метра в среднезашумленной комнате практически не слышно, что работает головка. Т.е. искажения головки очень низкие - разница с "наружными" измерениями раз 20-30. Т.е. наружный метод для таких точных измерений не проходит никак. Вот метод двух головок - другое дело. Я его попробую в килогерцовом диапазоне. Сам хочу убедиться, что компенсация работает не только на НЧ. Но в измерениях во всем диапазоне не вижу никакого смысла. Вполне достаточно двух-трех частот - на НЧ и на СЧ/ВЧ.

[Bobby_ii]

Хотелось бы оставить зависимость только от одного резистора - от Rс.

видю 2 варианта:
- регулируемый ГСТ в стоке (для задания рабочей точки), но может быть весьма нестабильно - два ГСТ будут "бодаться" И инвертирующий ОУ.
- регулируемый резистор в стоке и регулируемый ИП капсюля. И неинв. ОУ.

[semimat]

Друзья, хочется подключиться к вашим обсуждениям. Однако, задача у меня чуть другая, а именно, создать не измерительный микрофон, способный без искажений работать с оглушающими звуковыми уровнями в ущерб пороговой чувствительности, а создать предусилитель, в первую очередь, не ухудшающий собственные шумы микрофонного капсюля (и при этом иметь усиление, выводящее эти шумы на уровень примерно равный входным шумам звуковой карты ПК), а уж во вторую очередь способный без искажений воспринимать максимально высокий уровень звукового давления.
Очевидно, что в таких требованиях, рассматривавшиеся здесь схемы с работой внутреннего транзистора капсюля в режиме истокового повторителя - малопригодны, так как тогда потребуется последующий ПУ с приведенными входными шумами мнее 2 нВ/Гц^0.5 . Я не хочу идти таким путем и намерен максимально использовать усиление встроенного в капсюль транзистора (снимая сигнал с его стокового резистора), тем самым, снижая требования к входным шумам последующего ОУ. Однако, почти неизбежно, огребаю при этом квадратичную нелинейность полевика, приводящую к линейному росту второй гармоники при увеличении уровня входного сигнала. И вот, наконец, здесь (olvicgor, пост #2480) появилась схема рис.2, где, с одной стороны, сток нагружен на большое сопротивление (больше 10 кОм), что нужно для минимизации приведенных шумов, а с другой стороны, предложен и в дальнейшем, считаю, правильно обоснован один из возможных методов снижения искажений подбором оптимального значения этого нагрузочного резистора.
Все это вселило большой оптимизм и желание пойти дальше. Хочется провести моделирование в Multisim различных вариантов схем на предмет вносимых искажений. Помогите с параметрами модели используемого в капсюле vm61 полевого транзистора (у меня в базе данных его нет), а также скажите, кто проводил реальные измерения, какому акустическому давлению в модели микрофона соответствует входной электрический сигнал 1 мВ эквивалентного генератора, то есть, какой коэффициент преобразования (давление-напряжение) у самой электретной мембраны?

[Andrey Orloff]

Я себе вот такую модель полевого транзистора 2SK3372 сделал, может пригодится. Это под 12 мультисим.
2SK3372.zip

Помогите с параметрами модели используемого в капсюле vm61 полевого транзистора

[Carbon]

Я себе вот такую модель полевого транзистора 2SK3372 сделал, может пригодится. Это под 12 мультисим.
2SK3372.zip

Многим не пригодится. Лучше выкладывать текст из параметров модели, чтобы его можно было вставить в любом симуляторе.

[Andrey Orloff]

Ок.

+ (
+ VT0=-0.6 BETA=1800000 LAMBDA=0.01 RD=5 RS=5 CGS=6.5e-013 CGD=3.5e-012
+ PB=0.5 IS=1.145e-013 FC=0.5 KF=2.918e-018 AF=1 ALPHA=311.7 BETATCE=-0.5
+ ISR=3.224e-013 M=0.2271 N=1 NR=2 VK=243.6 VTOTC=-0.0025 XTI=3
+ )

Лучше выкладывать текст из параметров модели, чтобы его можно было вставить в любом симуляторе.

[olvicgor]

Продолжаю выкладывать результаты измерений
Схема микрофона с усилителем


По диапазону изменения Rc на частоте 90Гц получились следующие результаты коэффициента гармоник:


Uc - напряжение на капсюле
Замечание. Напряжение на капсюле реально устанавливается несколько секунд после подачи на схему напряжения питания.

Теперь по измерениям на высоких частотах.
Фото сетапа измерений

Собирался измерять на 3кГц и 9кГц. Но на 3кГц нужны беруши Сделал только на 9кГц.
Условия измерений.
Измерения проводились на стереосигнале с частотами 9кГц в левом канале и 9,625кГц - в правом при SPL 95дБ и 110дБ.
SPL измерялся шумомером в точке размещения микрофона. Контролировалась величина разностной гармоники 625Гц. Измерения проводились при трех значениях Rc аналогичных указанным в таблице для 90Гц. Для определения стабильности оптимального значения дополнительно определялось значение Rc, при котором вторая гармоника полностью компенсируется.

SPL=110дБ, Rc=14,1кОм


SPL=110дБ, Rc=15,5кОм (оптимум)


SPL=110дБ, Rc=15,8кОм (оптимум, определенный на частоте 90Гц)


SPL=110дБ, Rc=17,8кОм


SPL=95дБ, Rc=14,1кОм


SPL=95Б, Rc=15,5кОм (оптимум)


SPL=95дБ, Rc=15,8кОм (оптимум, определенный на частоте 90Гц)


SPL=95Б, Rc=17,8кОм


Для 90Гц было получено оптимальное значение Rc, равное 15,8кОм, а для 9кГц - 15,5кОм. Более точным значением оптимума следует считать 15,5кГц, т.к. при 90Гц измерения проводились в боксе, в котором возникает дополнительное смещение оптимальной точки настройки из-за нелинейности гибкости воздуха в боксе (см. пост #2392)

Вывод. Метод работает на любых частотах. При соответствующей настройке для капсюля WM61 вполне реально иметь искажения менее 0,1% при SPL до 110дБ и менее 0,2% при SPL до 120дБ, что достаточно практически для любых измерительных задач в любительской практике. При SPL больше 120дБ начинается быстрый рост искажений.
Везде указаны эффективные значения SPL. Амплитудные, соответственно, на 3дБ больше.

Точности настройки Rc достаточно примерно ±5% от полученного при настройке точного оптимального значения.
Наилучший и доступный всем любителям способ настройки - метод компенсации разностной частоты двух источников (метод Марлена ).
Собственно, по данному вопросу все.

[mr-marlen]

Вывод. Метод работает на любых частотах. При соответствующей настройке для капсюля WM61 вполне реально иметь искажения менее 0,1% при SPL до 110дБ и менее 0,2% при SPL до 120дБ, что достаточно практически для любых измерительных задач в любительской практике.

И ровно такие-же цифры получаются со схемой Линквица . И для решения моих измерительных задач таких цифр не хватает .

[Bobby_ii]

Собственно, по данному вопросу все.

Не всё . Показано (доказано), что можно компенсировать кривизну капсюля кривизной тр-ра. По крайней мере - основную К2. Подобрать режим. И это вэри гуд.
Не раскрыт вопрос того, какой параметр отвечает за компенсацию - ток полевика или сопротивление.
Оптимум достигнут при 15,8кОм и 4.3В При 9В питания это 4.7В на резисторе и ток примерно 0,3мА
Смотрим на ВАХ 2СК3372: эта точка лежит в "пентодной" области (ток и крутизна мало зависит от напр. сток-исток), т.е. ПТ ближе к ИТУН.
Соотв. делаю предположение, что оптимум достигается по ТОКУ полевика, а не величине сопротивления.
Как проверить?
- Например найти оптимальное сопротивление при другом питании, н-р 6 или 12-15 В.
- Или глобально уменьшить R1 до 5-10кОм (оно параллельно по переменке Rc). И посмотреть, потеряется ли оптимум.

Если за компенсацию отвечает именно ТОК (рабочая точка тр-ра), то есть смысл в каскоде (схеме Феникса). Там К3 и пр. меньше.

---------- Сообщение добавлено 10:00 ---------- Предыдущее сообщение было 09:58 ----------

И ровно такие-же цифры получаются со схемой Линквица .

Со схемой Линквица есть один нерешаемый вопрос: режимы капсюля по постоянке.

[olvicgor]

Если за компенсацию отвечает именно ТОК (рабочая точка тр-ра), то есть смысл в каскоде (схеме Феникса). Там К3 и пр. меньше.

Либо я не понял Вас, либо Вы невнимательно читали пой пост про измерения со схемой Феникса на ОУ. В ней я изменял потенциал на стоке капсюля от 0,5В до 4,5В результат стабильно отрицательный. Ток при этом устанавливается автоматически в соответствии с ВАХ полевика.

Со схемой Линквица есть один нерешаемый вопрос: режимы капсюля по постоянке.

Вопрос с режимом в этом капсюле действительно непростой. После любого изменения сопротивления Rc или подачи питания режим по постоянке устанавливается секунд 10.

И для решения моих измерительных задач таких цифр не хватает

И что это у тебя за задачи такие?