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?

[Alickkk]

Полевик со своми заведомо нелинейными емкостями все равно будет определять частотные характеристики искажений.

нет, решено!!! здесь и далее...

[begemot61]

Да, вариант Фантомас/Карбон решает эти проблемы. Причём очень хорошо. Остаётся нелинейность ёмкости самой мембраны.
Не думаю кстати что она интересна с точки зрения реальных измерений. По крайней мере для расстояний в районе 1м.

[Alickkk]

Да, в основном это проблемы с измерениями в ближнем поле с ВЧ-динамиками с высокой чуйкой... 95дБ и выше... на повышенных мощностях... как раз когда уже "вылезают" мембранные кни... В общем довольно экстремальная ситуация...

[semimat]

Полевик со своми заведомо нелинейными емкостями всеравно будет определять частотные характеристики искажений.

Касательно оценки искажений: вначале было бы неплохо замерить паразитную емкость между корпусом и задним электродом, предварительно сняв мембрану (заодно и снять все размеры мембраны, электрода и т.д). Конечно, придется пожертвовать одним капсюлем во имя науки. В таком случае искажения от давления можно сосчитать. А измерять частотную зависимость искажений только лишь мембраны врядли имеет смысл. По крайней мере, я не вижу тому причины.

Dzymytch, очень хорошо, что ты снова подключился к обсуждению темы. Ты накопил, пожалуй, самый большой объем различных публикаций по теме, и мои знания сформировались во многом благодаря твоим ссылкам и комментариям. Но ветка за последние три месяца так "подросла" по количеству постов, что уже сразу и не поймешь, и не найдешь, что принципиально нового достигнуто к настоящему моменту. Я попробую перечислить основные "вехи" нашего прогресса.

1. Появились на свет две схемы от fantomass*a и carbon*a (посты #2696 и #2706 ), построенные по одинаковому принципу введения двух следящих положительных ОС на сток и исток, благодаря которым искажения электрической части микрофона были практически обращены в ноль. Главная причина этого состоит в том, что благодаря этим ОС, полевик даже при входных сигналах в единицы Вольт совершенно не меняет ни одного своего режима работы - ни тока, ни напряжений между выводами. Значит, ВСЕ его нелинейности одновременно нейтрализуются. Полевик просто идеально повторяет на истоке сигнал с затвора, при этом не "нагружая" мембрану своими нелинейными входными емкостями.

2. Olvicgor провел эксперименты, сравнив эту "идеальную" схему со схемой Линквица и обнаружил, что реальной разницы почти нет. Стало ясно, что в обоих случаях мы уже просто выходим на уровень мембранных искажений различной природы, в том числе, возникающих из-за паразитной емкости мембраны.

3. Был предложены вариант схемы, имеющей ПОС в сток больше единицы, чтобы с помощью "превращения" паразитной Сзс в "отрицательную входную емкость" скомпенсировать паразитную емкость мембраны (аналогично тому, как это предлагалось в одной из статей от B&K, нарытых тобой). Olvicgor провел новые эксперименты для этой схемы и получил положительный результат. Однако цена за это в виде неустойчивости компенсации и требования огромных напряжений питания (поскольку Сзс мала и непостоянна) заставили отказаться от этого пути.

4. Пришлось перейти к схемам, в которых, в отличие от "идеальной" схемы, оставлена некоторая часть нелинейности для того, чтобы с ее помощью скомпенсировать любые мембранные искажения независимо от их природы. Конечно, поскольку реализовать точно "обратную функцию", компенсирующую всю нелинейность, невозможно, речь идет о компенсации только лишь квадратичной компоненты нелинейности, порождающей вторую гармонику, как самую сильную.

5. Были опробованы (снова благодаря экспериментам olvicgor*a) разные предложенные варианты схем (некоторые с отрицательным, некоторые с положительным результатами), из которых попутно подтвердилось, что существует частотная зависимость искажений мембраны (они падают с частотой). Первый предварительный вывод о наличии частотной зависимости прозвучал у mr-marlren*a по итогам его экспериментов.

6. В одну из удачных схем компенсации была добавлена корректирующая емкость, после чего olvicgor*у удалось получить сверхмалые искажения (чуть более 0.01% для уровней в 120 дБ на частотах до 15 кГц). Схему повторил mr-marlren и подтвердил ее эффективность #927 . После чего он сказал, что теперь вопрос преда для него решен.

7. Мною был предложен еще один вариант компенсации мембранных искажений (пост #3093 ), который, как мне кажется, дает больший эффект и при этом более устойчив на практике. Теперь жду возвращения olvicgor*a с надеждой, что он проверит и этот вариант. Но у него, кажется, начался отпускной или дачный сезон, и он пропал, а у меня совершенно нет аппаратуры для самостоятельных экспериментов.

Все, о чем я сейчас сообщил, лучше более подробно найти в приведенных ниже постах, откуда ведут ссылки на все важнейшие результаты. Тогда, надеюсь, сложится полная картина наших достижений.
#908 #910 #2870 #3093 #3095 #1

Буду очень рад, если твои знания помогут всем нам создать простую, дешевую, стабильную и легко повторяемую "народную" схему измерительного микрофона. Остался следующий практический вопрос... Схема, на которой в итоге остановился mr-marlren, как и моя последняя схема из поста #3093, работают в том случае, если нелинейность мембраны имеет положительную квадратичность (коэффициент при квадратичном члене разложения функции передачи в степенной ряд по входному сигналу - положительный). Но есть риск, что существуют микрофоны, где этот знак отрицательный. Ведь он зависит от направления электрического поля в зазоре мембрана-обратный электрод. И, поскольку существуют разные модификации микрофонов: с поляризованной пленкой-мембраной, с поляризованной пленкой на обратном электроде, а также сами пленки могут быть поляризованы по разному относительно свей металлизированной поверхности, то есть риск, что в некоторых случаях схема не даст эффекта. Ты обладаешь самым большим багажом материалов, может сможешь что-то найти по этому вопросу. Я, в частности предполагаю, что все электретные пленки одинаково поляризованы относительно своей металлизации по той причине, что на неметаллизированную сторону мембраны будут осаждаться ионы из воздуха, нейтрализуя поляризацию. Значит, по логике, к воздуху должна быть всегда обращена сторона электрета с тем зарядом, для которого в воздухе меньше опасных аэроионов. У тебя были интереснейшие посты про создание импульсных акустических сигналов с помощью электрического разряда в воздухе. Может и по этому вопросу у тебя что-то есть?

[Dzymytch]

Semimat,
благодарю за обзор. Пост крайне полезен. Подобные твои обзоры видел и раньше, как начал перечитывать тему. Предлагаю все же пост вынести в тобою уже созданную отдельную тему, тут он опять затеряется...

Что касается измерения искажений, то полагаю, что имеет смысл искажения измерять на некотором расстоянии, в десятки см, так, чтобы уровень давления не превышал 100-110 дБ, дтогда проблема "мембранных искажений" отпадает. Может с точки зрения метрологии и не так удобно делать лишний замер на большем расстоянии, но зато рельтат будет надежнее.
Хотя об методике измерения искажении тоже надо поразмыслить. Так в ближнем поле(пару мм от мемраны) мы измеряем нелинейности магнит+подвеc. Как я вижу, если разбираться в физике процесса причины вознокновения, то имеет смыл измерить искажения на крайне малых мощностях, чтобы видеть искажения вносимые принципиально конструктивной кривизной конструкции. При большем сигнале, понятно, искажения будут только расти. А вот в среднем/дальнем поле к подвесу и магниту добавляется еще и мембрана, движущаяся не совсем как поршень. Я как-то для всяких целей себе прикупил лазерный виброметр. Так вот интересно оказалось то, что искажения амплитуды колебания измеренные виброметром оказались меньше чем акустические искажения. (Для оценки искажений своего RFT 00026 покупал специальный измерительный конденсатор, ввинчиваемый на предусилитель вместо капсюля- искажения пары Роботрон 00026+ предусилитель RFT MV201 менее 0.03% или 0.001%, т.е. -70 или -110 дБ, в зависимости от выбранного режима измерений. И значительно возрастаю только на очень высоких входных напряжения, соответствующих 130 дБ и более. А вот как проверить линейность самого виброметра пока неясно. И, да, измерял 15" PRO динамик)

Словом, кроме сугубо технической проблемы искажений в микрофоне, надо бы думать о методике измерений тех самых искажений в динамике.


П.С.
Касательно коструктивных особенностей капсюлей много не интересовался. Разве что кроме технологии создания собственного капсюля на основе металлизированной лавсановой пленки. Имеется где-то дипломная работа, весьма любопытная. Поищу.

Harmonic distortion in electret microphones.pdf
Нарыл у себя относительно свежую статью по искажениям в электретах, предметно не изучал, но вот что пишут(стр 5):

From eqns (23) and (25) it is obvious that the second-harmonic component is predominant. This agrees well with the experimentally observed results. 9 Moreover, it is obvious that while the second-harmonic component increases with the normalized airgap thickness ~ld31/(~3D+~ld3o) at a rate of 6dB/Octave, the thirdharmonic component increases at a rate of 12 dB/Octave. Both the secondand the third,harmonic components decrease as R increases and becomes zero for R = o% i.e. an ideal preamplifier with input impedance = ~e. It can, therefore, be concluded that a high input-impedance preamplifier is necessary not only to convert the high impedance of the electret element to a more practical lower level and to isolate the electret element from any possible electrical loading due to a following system s but also to ensure low harmonic distortion in the output voltage of the electret

Гугель-перевод:

Из (23) и (25) очевидно, что второй гармоники компонент является преобладающим. Это хорошо согласуется с экспериментально наблюдаемых результатов. 9 Кроме того, очевидно, что в то время как второй гармоники компонента увеличивается с нормированной толщины воздушного зазора ~ ld31 / (~ 3D + ~ ld3o) в размере 6dB/Octave, в thirdharmonic компоненты возрастает в размере 12 дБ / октаву. И secondand третий, гармонические составляющие уменьшаться R увеличивается и становится равным нулю для R = O% т.е. идеального усилителя с входным сопротивлением = ~ е. Он может, таким образом, сделать вывод, что высокий входной импеданс предусилителя необходимо не только для преобразования высокого сопротивления электретного элемента к более практической низком уровне и изолировать электретный элемент от любого возможного электрического нагрузки из-за следующая система с но и обеспечить низкий уровень гармонических искажений в выходном напряжении электрета

Какие выводы следуют:

In general the second-harmonic is predominant and increases proportionally with the change in the air-gap thickness at a rate of 6dB/Octave while the third-harmonic increases at a rate of 12 dB/Octave. The second- and third-harmonic distortion decreases as the input resistance of the preamplifier, usually incorporated with the electret microphone, increases. Therefore, an ideal preamplifier, with input impedance equal to infinity, will have no harmonic distortion. Moreover, the expressions obtained for the harmonic distortion components are in terms of the geometrical and physical parameters of the electret microphone. This may help in optimizing the design of electret microphones to minimize the harmonic distortion.


Гугель-перевод:
В целом второй гармоники является преобладающим и увеличивается пропорционально с изменением толщины воздушного зазора в размере 6dB/Octave а третий гармоники увеличивается в размере 12 дБ / октаву. Второй и третьей гармонических искажений уменьшается с входного сопротивления усилителя, как правило, включены с электретного микрофона, увеличивается. Таким образом, идеальный усилитель, с входным сопротивлением, равным бесконечности, не будет иметь гармонические искажения. Более того, полученные выражения для компонентов гармонических искажений являются с точки зрения геометрических и физических параметров электретного микрофона. Это может помочь в оптимизации конструкции электретных микрофонов, чтобы минимизировать гармонических искажений.

Обратите внимание на уровнения 23 и 25 для 2 и 3 гармоник, соответственно. Для второй- частота в знаменателе стоит в первой степени, а для 3- тоже в знаменателе но во второй степени. Что любопытно, если увеличить входное сопротивление предусилителя, то обе гармоники уменьшаться ! Как-то раньше выкладывал статьюг- "ultra low noise condenser microphone preamplifier" с крайне высоким входным сопротивлением на LMC662. Возможно, стоит подумать об адаптации его к WM61, но придется выдирать родной полевик. Как ни крути, а все так или иначе упирается в кривизну родного полевика.

Статью, на всякий случай, повторю:
Ultralow noise preamp for condenser mic.pdf

[semimat]

Semimat,
благодарю за обзор. Пост крайне полезен. Подобные твои обзоры видел и раньше, как начал перечитывать тему. Предлагаю все же пост вынести в тобою уже созданную отдельную тему, тут он опять затеряется...

Да, я постараюсь продолжить свою тему, обобщив накопленные здесь материалы, чтобы они "не пропали для потомков" под массой промежуточных результатов и обсуждений, происходящих на этой ветке. Но очень хочется дождаться еще серии экспериментов от olvicgor*a.

П.С.
Касательно коструктивных особенностей капсюлей много не интересовался. Разве что кроме технологии создания собственного капсюля на основе металлизированной лавсановой пленки. Имеется где-то дипломная работа, весьма любопытная. Поищу.

Это очень интересно! Теперь понятны истоки твоих познаний в этой области, которыми мы и пользуемся.

Harmonic distortion in electret microphones.pdf
Нарыл у себя относительно свежую статью по искажениям в электретах, предметно не изучал, но вот что пишут(стр 5):

Статью, на всякий случай, повторю:
Ultralow noise preamp for condenser mic.pdf

Все наши "научные" обсуждения крутятся вокруг твоих ссылок ! Вопрос об использовании ключей, как и вопрос о компенсации паразитной емкости, мы обсуждали опираясь на них! Идеи из этих публикаций мы рассматривали в постах #2684 #2685 #2687 #2688 #2690. Жалко, что без вскрытия капсюля и замены полевика идею с ключами не реализовать. А так это могло бы уменьшить нижнюю границу динамического диапазона для частот до 1 килогерца почти на 20 дБ при небольших отрезках времени измерений.

[Bobby_ii]

Да не упирается всё в полевик. Искажения полевика нивелируются схемами с ПОС в Сток и Исток. Вх. сопротивление получается выше некуда.
В ОУ те-же самые приемы. Вх. сопротивление/емкость аналогичное.
Почти все искажения в схеме с ИП созданы микрофоном, а не транзистором (ИП с резистором и с ПОС (компенсацией Сзс и Сзи) дают почти одинаковые искажения).
Стандартное включение (ОИ) - там понятно искажения тр-ра "рулят".

У БК даден анонс "распрямлятора", который указан как "Non-linear network" - интересно, сделали что-нибудь коммерческое по этой идеологии, каковы результаты и принцип реализации?
Я всё веду к построению отдельного распрямлятора - или на нелинейности крутизны или на нелинейности Сзс.

[begemot61]

Все наши "научные" обсуждения

Да о чём вы? Какие 20дБ. Зачем менять полевик?
Вы же видели мои измерения шумов полевика.
Взвешенное по А значение в схеме Линквитца=1.5мкВ
Невзвешенное в полосе 20-20К=2.9мкВ.
Чувствительность в схеме Линквитца-16мВ/Па
Т.е. уровень взвешенного шума на 80дБ меньше чем 1Па.
Таким образом сам полевик в схеме повторителя будет обеспечивать 14дБА.
Это вполне достойное значение и для преда профессионального конденсаторного микрофона
и для микрофона измерительного. Даже некоторые измерительные B&K микрофоны имеют сравнимое или большее
значение шума. А лучшие-всего на 3дБ лучше.
Да, на нормальных полевиках работающих с большими токами можно получить лучшее значение.
При работе от высокоомного источника - в лучшем случае примерно на 10дБ.
Но шумы в этом случае будут уже определятся молекулярным
шумом капсюля. А в случае электрета-наверное и шумом самого электрета.
Замена 1Гигома на 10Гигом безусловно дала бы выигрыш. Но очень небольшой и на частотах
значительно ниже 1К. Взвешенное по А, а именно так обычно принято их мерить, это дало бы несколько дБ, не больше.
Кроме того, в каких условиях вы собираетесь мерить?
Даже неплохие безэховые камеры не всегда имеют уровень шума 14дбА. А где будете мерить Вы?
Так что к самому полевику особых претензий не наблюдается. Ни по шумам, ни по искажениям.

[semimat]

Да о чём вы? Какие 20дБ. Зачем менять полевик?
Вы же видели мои измерения шумов полевика.
Взвешенное по А значение в схеме Линквитца=1.5мкВ
Невзвешенное в полосе 20-20К=2.9мкВ.
Чувствительность в схеме Линквитца-16мВ/Па
Т.е. уровень взвешенного шума на 80дБ меньше чем 1Па.
Таким образом сам полевик в схеме повторителя будет обеспечивать 14дБА.

Замена 1Гигома на 10Гигом безусловно дала бы выигрыш. Но очень небольшой и на частотах
значительно ниже 1К. Взвешенное по А, а именно так обычно принято их мерить, это дало бы несколько дБ, не больше.
Кроме того, в каких условиях вы собираетесь мерить?
Так что к самому полевику особых претензий не наблюдается. Ни по шумам, ни по искажениям.

Мы же говорим о спектральных измерениях. Кривая А здесь ни при чем. Она одинаково ослабляет и шум и сигнал, и их отношение остается тем же самым. На частотах 100 Гц...1 кГц аналогичный нормальный полевик без встроенного резистора утечки, дает 2.5...5 нВ/Гц^0.5, приведенные ко входу, а с резистором - 50 нВ/Гц^0.5 и выше согласно твоим измерениям http://www.audio-perfection.com/foru...8.html#pid1328. Схема, рассмотренная в статье, предполагает измерения в тот промежуток времени, когда резистор утечки отключен, то есть, когда шумы соответствуют минимальному значению. Вот и получается теоретический выигрыш в 20 дБ при спектральных измерениях на частотах ниже 1 кГц.

[begemot61]

Это совершенно бессмысленная вещь, так как вы мерите не в космосе а в помещении, уровень шумов которого вы никогда не заглушите настолько, чтоб уловить разницу.
Кроме того при спектральных методах измерений это не настолько существенно.

---------- Сообщение добавлено 08:15 ---------- Предыдущее сообщение было 08:13 ----------

Кстати, а что, у полевика уже отменили токовые шумы?

[EugeneNK]

Разрешите слегка затронуть более близкую к окружающей действительности тему.
В ветке http://www.diyaudio.com/forums/softw...-response.html есть линк на калибровочный файл для WM61A http://www.holmacoustics.com/downloa.../Mic_WM61A.cal.

Насколько, по вашим представлениям, он соответствует среднестатистической реальности?

[antiluser]

Насколько, по вашим представлениям, он соответствует среднестатистической реальности?

Не соответствует, моему точно. Там сильная коррекция подъема с центром на 15 кГц - как будто хотели таким образом бафлстеп компенсировать.

[Bobby_ii]

Подъем выше 15к получается если микрофоном в корпусе а-ля Бер 8000/Надя 100 "тыкать" в динамик, как волшебной палочкой.
А ежели им в небо тыкать (поперек излучения расположить), то нет подъема.
Большинство Инетовских картинок как раз с микрофоном, направленным на динамик. К чему бы это?

[EugeneNK]

Понял. А какой калибровочный файл предпочтителен (признан наиболее среднестатистичным) при установке микрофона традиционным способом (на конце длинной трубки по типу http://www.holmacoustics.com/mic1_indepth.php).

[antiluser]

Подъем выше 15к получается если микрофоном в корпусе а-ля Бер 8000/Надя 100 "тыкать" в динамик, как волшебной палочкой.
А ежели им в небо тыкать (поперек излучения расположить), то нет подъема.
Большинство Инетовских картинок как раз с микрофоном, направленным на динамик. К чему бы это?

Кто поперек измеряет, а кто компенсирует бафлстеп на корпусе, калибрует и измеряет по человечески

[begemot61]

Вот один из подобных микрофонов.
http://www.parts-express.com/dayton-...phone--390-801
Можете скачать калибровочный файл к нему, введя,например, номер 1000
http://www.daytonaudio.com/index.php...icrophone.html
http://www.daytonaudio.com/EMM6_Look..._Text/1000.txt
Можете поиграться скачав несколько индивидуальных файлов и посмотреть разницу.
Там нет очень больших подъёмов, максимум 2 дБ
Пользоваться чьим-то калибровочным файлом особого смысла нет, тем более ни про один из
упоминавшихся микрофонов не известно, в каком поле они калибровались, в свободном, диффузном
или постоянного давления.
Клоуны из Берринжера, Надя или Дайтона и слов таких скорее всего не слышали.

[begemot61]

Для моего WM60, переделанного по Линквицу, частотка в свободном поле (т.е. в звукомерной камере) вот здесь
http://www.audio-perfection.com/forum/thread-57.html
Снято на B&K оборудовании, какой Брюльёвый микрофон использовался для поддержания поля -не помню.
Но WM60 и WM61-это не совсем одно и то-же. Хотя близко.

[Bobby_ii]

Дошли наконец-то руки до микрофона.
Не хочу в данный момент городить отдельный БП, хочу попробовать справиться с пом. фантома.

Какой ОУ можно запитать от фантома?
Если без ОУ, то как делать ФИ - на транзисторе капсюля, как сделано в Инвотоне/Бер.С2/... (там тр-р отдельно, капсюль отдельно, но сделать так-же на ВМ-61 - не проблема, не сложнее ИП) или перевести капсюль в ИП и сделать ФИ на отдельном тр-ре? Тогда на каком тр-ре? ПТ или БПТ (Q4, мин. переделки в схеме Нади)?
напомню схемы:


Изначально схема Надьки такая (асимметричная):

Предлагается переделать в такую:

можно с Q4 сделать ОС в Сток/Исток.

[Alickkk]

Не хочу в данный момент городить отдельный БП, хочу попробовать справиться с пом. фантома.

а придется... у микрофонного входа, на любом пульте, как правило входное сопр. около 2к... т.ч. либо БП, либо мощный повторитель на ОУ...
Это, конечно, если хочешь кни мерить...

[begemot61]

хочу попробовать справиться с пом. фантома

А зачем этот отстой повторять? Какие вообще требования к преду, сколько неискажённого хочется на выходе получить? При каком уровне гармоник?
Фантом от пульта стандартный? Т.е. 48В через 6.8К и симметричный вход?