Направленный усилитель звука

Спектр направленных микрофонов, существующих на рынке спецтехники, довольно широк: от банальных тарелок до резонансных сеток, предназначенных для скрытого ношения.

Возможно применение остронаправленного микрофона, закамуфлированного под вписывающиеся в облик и ситуацию трость или зонтик.

Данные устройства просто изготовить и самому (склеив, к примеру, длинную — около 2 м — трубку из плотной бумаги и поместив в ее торец диаметром 10—15 см любой в меру чувствительный микрофон). Они позволят слушать разговоры и другие посторонние звуки, приходящие преимущественно с одного направления, на значительном расстоянии. Количество посторонних сигналов будет тем меньше, чем уже диаграмма направленности микрофона. Чтобы повысить их дальность действия, в схеме последующего усилителя можно использовать так называемые селективные фильтры, а проще — бытовые эквалайзеры (многополосные регуляторы тембра), активно выделяющие узкие полосы частот. Ниже приведен пример изготовления направленного микрофона органного типа.

Направленный микрофон органного типа

Необходимо помнить, что микрофонный усилитель усиливает звуки, приходящие со всех сторон, и, если соотношение сигнал/шум будет недостаточным, нужно применять пространственные направляющие системы (направленные микрофоны). В этом случае дистанционное звуковое прослушивание ведется с помощью дистанционно направленных микрофонов, имеющих очень узкую диаграмму направленности. С помощью такого микрофона можно прослушать разговор на расстоянии до 1 км в пределах прямой видимости, здесь имеет место принцип: «Поблизости никого нет, но тем не менее вас хорошо прослушивают». Использование явления резонанса звуковых волн в направленных системах приводит к увеличению уровня сигнала звуковой энергии, который поступает в микрофон.

Простой направленный микрофон представляет собой набор из 7 алюминиевых трубок диаметром 10 мм. Длина трубки определяет резонансную частоту звукового сигнала. Формула для расчета длины трубок имеет следующий вид:

L = 330/2F,
где L— длина трубки, м; F — резонансная частота, Гц. Исходя из выше приведенной формулы, можно построить табл. 2.2, где № — номер трубки.

Вариант размещения избирательной системы, составленной из направленных трубок, приведен на рис. 2.13.



Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система (рис. 2.14). Дальнейшее усиление сигнала происходит за счет использования высокочувствительного микрофонного усилителя МУ.



Этот направленный микрофон перекрывает диапазон частот 300 — 3300 Гц, т. е. основной информационный диапазон речевого сигнала.

Если необходимо получить более качественное восприятие речи, то необходимо расширить диапазон принимаемых частот. Это можно сделать путем увеличения количества резонансных трубок, например, до 37 штук. В табл. 2.3 приведены расчетные данные для использования в избирательной системе от 1 до 37 трубок. Такая резонансная система перекрывает диапазон частот от 180 до 8200 Гц. Вариант размещения резонансных трубок приведен на рис. 2.15, где трубки располагаются «улиткой».



Вместо резонансной системы можно использовать параболический рефлектор диаметром 30—80 см.

Однако эффективная дальность используемых остронаправленных микрофонов обычно не превышает 15—20 м. Реально же, в условиях городского шума, можно рассчитывать на расстояние порядка 5—6 м. Почему? Теоретически создать микрофон с узкой диаграммой направленности, удовлетворяющей дальности снятия информации с расстояния 100—150 м, возможно. Вопрос только в том, что с ним делать, как использовать его основное преимущество — острую диаграмму направленности.

Попробуйте удержать на одном месте солнечный зайчик, пляшущий, скажем, на стене в 50 м от вас. Трудно? Так вот, размер «акустического пятна», которым нужно будет накрывать рот говорящего, будет у нашего микрофона не намного больше этого зайчика. На расстоянии 100 м, даже если микрофон жестко закрепить, случайный порыв ветpa, вибрация от проезжающего рядом транспорта и т. п. будут уводить «прицел» на некоторое расстояние. Допустим, что ось диаграммы направленности микрофона сместилась относительно своего первоначального положения всего на 1 ° (рис. 2.16).




Как видно из этого рисунка, при расстоянии 100 м центр «акустического пятна» переместился на 1,7 м. На самом деле направленный микрофон смещается не на один, а на несколько градусов (результат посчитайте сами). А если при этом еще и источник звука перемещается, то шансы получения информации с такого расстояния стремятся к нулю.