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Das Mikrofon microfon, microphone, mikrophon, mikro, micro, Mikrofontechnik in erfurt

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie

Als Mikrofon bezeichnet man einen Sensor (Messfühler) im Schallfeld, der gemäß seiner Richtcharakteristik mit seiner Membran akustische Schwingungen als Schalldruck (Druckempfänger, ungerichtetes Mikrofon) oder Schalldruckdifferenz = Druckgradient (Gradientenempfänger, gerichtetes Mikrofon) aufnimmt und in elektrische Spannungs-Signale wandelt. Die Richtcharakteristik des Mikrofons wird im Polardiagramm dargestellt. Andere Schreibweisen sind Mikrophon, Microphone, Micro, Mic und Mikro.

Mikrofonrichtcharakteristik (Richtcharakteristik:
Die Richtwirkung, also die richtungsabhängige Empfindlichkeit eines Mikrofons, ist ausschließlich von der akustischen Bauform der Kapsel, nicht von dem zugrundeliegenden Wandlerprinzip abhängig. Ein reiner Druckempfänger besitzt keine Richtwirkung, also eine kugelförmige Richtcharakteristik (omnidirektional). Ein Druckgradientenempfänger in seiner reinen Form (z.B. Bändchenmikrofon) liefert als Richtcharakteristik eine Acht (die richtungsabhängige Kraft auf die Membran verläuft cosinusförmig; der Cosinus im Polardiagramm hat die Form einer Acht). Durch spezielle Konstruktion der Kapsel oder durch elektrische Mischung der Signale zweier dicht benachbarter Kapseln erhält man Richtcharakteristiken zwischen Kugel und Acht. Als standardisierte Zwischenformen zwischen Kugel- und Achtercharakteristik gibt es "breite Niere", "Niere", "Superniere" und "Hyperniere".Die Richtcharakteristik "Keule" wird nicht aus der Überlagerung von Kugel und Acht gewonnen, sondern durch das Prinzip des Interferenzrohres (Schallrichtungsabhängige Auslöschungen durch akustisch wirksame Laufzeitelemente). Die Keule nimmt nach vorne hin höhere Frequenzen nur in einem sehr engen Bereich auf. Diese Richtcharakteristik ist also stark frequenzabhängig. Nach hinten ist die Aufnahmeempfindlichkeit geringer aber diffus, d.h. "unbestimmbar", was ihr den Spitznamen "Richtcharakteristik Rettich" eingebracht hat.

Unterscheidung der Mikrofone nach dem Wandlerprinzip der Mikrofonkapsel
Die eingesetzte Wandlertechnik entscheidet letztendlich über die Signalqualität: Rauschen, Impulstreue, Klirrfaktor)

Das Dynamische Mikrofon ist ein elektroakustischer Wandler (Sensor), der Schallereignisse als Schalldruckimpulse in äquivalente elektrische Spannungsimpulse wandelt, und dabei nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion arbeitet. Dazu gehören die beiden Typen Tauchspulenmikrofon und Bändchenmikrofon, letzteres ist heutzutage weniger verbreitet. Der Haupteinsatzbereich von Dynamischen Mikrofonen ist der Live-Bereich. Im Studio werden eher Kondensatormikrofone verwendet.
Das Tauchspulenmikrofon (auch Tauchspulmikrofon) gehört zur Klasse der dynamischen Mikrofone. Diese arbeiten nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. Bei dem Tauchspulenmikrofon ist die Membran fest verbunden mit einer Magnet-Spule, die sich auf einem statischen dauermagnetischen Kern bewegt. Zur Unterdrückung von Störschall (wie Trittschall oder Hantiergeräuschen) ist diese Einheit im Mikrofongehäuse meistens elastisch gelagert. Die relative Bewegung von Spule und Magnetkern erzeugt per Induktion die Signalspannung.Tauchspulenmikrofone haben ein träges Impulsverhalten, was bei höheren Ansprüchen negativ bewertet wird, aber für bestimmte Zwecke dennoch erwünscht sein kann. Die Vorteile dieses Mikrofon-Typs zeigen sich darin, dass sie in der Regel gegenüber mechanischen Belastungen recht robust sind und hohe Schalldrücke vertragen - Eigenschaften, die im Livebetrieb gefragt sind. Zudem gelten sie als relativ preisgünstig.
Ein Bändchenmikrofon (engl. Ribbon Microphone) ist ein elektroakustischer Wandler, der nach dem elektroinduktiven Prinzip des Dynamischen Mikrofons arbeitet.Die Membran des Bändchenmikrofons ist ein zickzack-gefalteter Aluminiumstreifen von 2 bis 4 mm Breite und ein paar Zentimeter Länge. Der Streifen ist nur wenige Mikrometer dick. Ein oder zwei Aluminiumstreifen sind zwischen den beiden Polen eines Permanentmagneten eingespannt, so dass sie bei Anregung durch eintreffenden Schall geringfügig hin und her schwingen können. Ein Übertrager muss nachgeschaltet werden, um die sehr geringen induzierten Modulationsströme zu erhöhen. Damit wird die Impedanz (frequenzabhängiger Widerstand) des Aluminiumstreifen von ca. 0,2 Ohm auf die maximal in der Studiotechnik zulässige Ausgangsimpedanz von Ri = 200 Ohm angehoben - das ist der tausendfach erhöhte Widerstand (Impedanz). Dieses führt zu einem erhöhten Rauschanteil in der Signalspannung.
Bändchenmikrofone besitzen einen im Arbeitsbereich nahezu linearen Frequenzgang; ihre äußerst leichte Membran verleiht ihnen ein gutes Impulsverhalten. Prinzipbedingt kann die Membran von beiden Seiten vom Schall erreicht werden. Ihre akustische Bauweise ist daher die eines Druckgradientenmikrofons. Daraus folgt auch die Richtcharakteristik einer Acht. Sie sind nicht für die Aufnahme tiefster Frequenzen geeignet.
Bändchenmikrofone reagieren empfindlich auf Wind, Erschütterungen und schnelle Bewegungen. Der Nahbesprechungseffekt ist wegen des Druckgradienten bei tiefen Frequenzen recht deutlich. Diese dröhnende Wirkung in der Nähe der Schallquelle kann durch Verwendung eines Bass-Cut-Filters gemindert werden.Früher öfter verbreitet, werden Bändchenmikrofone heute kaum noch eingesetzt. Bei den dynamischen Mikrofonen ist die Bauweise des Tauchspulenmikrofons gängig.
Das Kondensatormikrofon (auch Kondenser) ist ein elektroakustischer Wandler, der Schalldruckimpulse in entsprechende elektrische Spannungsimpulse wandelt, und dabei nach dem physikalischen Prinzip des Kondensators arbeitet. Kondensatormikrofone kommen in den verschiedensten Erscheinungsformen vor, da mit diesem Begriff nur das Wandlerprinzip bezeichnet wird. Der Begriff hat sich aber im Umgang als Mikrofon-Klasse etabliert, da klangliche Eigenschaften mit dem Prinzip der Wandlung eng verknüpft sind. Bereits 1928 von Georg Neumann erfunden, ist es bis heute ein Standard in Tonstudios in aller Welt.
Das Elektretmikrofon ist eine spezielle Form des Kondensatormikrofons, wobei sich zwischen den Kondensatorplatten, also auf der Membran oder auf der Gegenelektrode eine Elektretfolie befindet, in der die Membranvorspannung sozusagen "eingefroren" ist.Elektrete sind Stoffe, die dauerhaft elektrisch geladen sind. Elektretmikrofone sind mit 90 % Marktanteil die weltweit am häufigsten hergestellten und eingesetzten Mikrofone. Sie sind z. B. in Mobiltelefonen oder Kassettenrekordern eingebaut. Der Impedanzwandler mit sehr hochohmigem Eingang befindet sich in der Mikrofonkapsel. Er wird fast immer mit einem Feldeffekttransistor (FET) realisiert, der einen Speisestrom von weniger als 1 Milliampere benötigt. Auch wenn man diese Elektronik hinter der Membran häufig mit "Verstärker" bezeichnet, so wird dort allein eine Impedanzwandlung (Stromverstärkung, im Beispiel knapp 1500-fach) vorgenommen und keine Spannungsverstärkung, wie häufig unrichtig angenommen wird. Die Größe der Mikrofonkapsel liegt meistens zwischen einem Millimeter und einem Zentimeter. Der Frequenzgang kann bei guten Elektretmikrofonen als Druckempfänger (Mikrofon mit Kugelcharakteristik) von 20 Hz bis 20 kHz gehen. Der Vorteil des Elektretmikrofons gegenüber dem Kondensatormikrofon ist, dass keine höhere Gleichspannung als Kondensatormembran-Vorspannung benötigt wird und daher eine kleine Batterie zur Versorgung des notwendigen "Impedanzwandlers" ausreicht. Erfunden wurde das Elektretmikrofon in den 1960er Jahren von Gerhard Sessler und James Edward West bei den Bell Laboratories.
Als Kohlemikrofon wird ein elektroakustisches Wandlerprinzip bezeichnet, bei dem durch Schall erzeugte Druckschwankungen proportionale Änderungen des elektrischen Widerstandes an seinen Anschlüssen bewirken. Ein schalldurchlässiges Gehäuse ist nach oben mit einer metallischen Membran verschlossen. Das Gehäuse ist mit Kohlegries (aus Anthrazit hergestellt) gefüllt, unter dem Kohlegries befindet sich die Gegenelektrode. Zwischen Membran und Gegenelektrode wird eine elektrische Gleichspannung angelegt. Schallwellen werden durch die Membran auf den Kohlegries übertragen. Die mikroskopischen Lageänderungen der Teilchen bewirken eine Modulation des durchfließenden Gleichstroms. Unterschiedlichen Anwendungsanforderungen kann man in bestimmtem Umfang durch unterschiedliche Korngrößen gerecht werden.
Der Effekt der Piezoelektrizität (auch piezoelektrischer Effekt, oder kurz: Piezoeffekt) beschreibt das Zusammenspiel von mechanischem Druck (griech. piezein - drücken) und elektrischer Spannung in Festkörpern. Er basiert auf dem Phänomen, dass bei der Verformung bestimmter Materialien auf der Oberfläche elektrische Ladungen auftreten (direkter Piezoeffekt). Umgekehrt verformen sich diese (zumeist Kristalle) bei Anlegen einer elektrischen Spannung (inverser Piezoeffekt, siehe dazu auch Elektrostriktion). Der Piezoeffekt ist damit in der Physik das Bindeglied zwischen der Elektrostatik und der Mechanik. Der piezoelektrische Effekt ist allerdings bei allen bekannten Materialien relativ klein: Die Verformung bei Anlegen einer Spannung kann kaum eine Promille der Körperabmessung überschreiten.


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