En U89i kondensatormikrofon fra det tyske firmaet Neumann, en av verdens best kjente mikrofonprodusenter. Firmaet ble grunnlagt i Berlin i 1928.
Av /flickr.com.
Lisens: CC BY 2.0
Shure SM58 er en av de mest brukte dynamiske mikrofoner (svingspolemikrofoner), og er spesielt vanlig i forbindelse med sceneopptredener.
Av .
Lisens: CC BY 2.0

Mikrofon er en innretning for opptak eller forsterkning av lyd. En mikrofon omformer lyd i form av et varierende lydtrykk til en analog varierende elektrisk spenning.

Faktaboks

uttale:
mikrofˈon
etymologi:
av mikro- og -fon

Mikrofoner kan grupperes etter sin elektro-mekaniske og sin akustiske virkemåte. De vanligste elektromekaniske typene er dynamiske mikrofoner og kondensatormikrofoner.

Følsomheten angis i millivolt per pascal (mV/Pa). Ved midlere lydnivåer (tale) genererer de fleste mikrofoner spenninger i størrelsesorden 0,2–2 mV.

Historikk

De første praktiske mikrofonene ble utviklet på 1870-tallet, først i England av David Edward Hughes, deretter i USA av Emile Berliner og Thomas A. Edison. Edison fikk etter langvarig strid patentrettighetene i 1877.

De første mikrofonene var av kullkornstypen. Senere ble andre typer utviklet: Kondensatormikrofonen i 1916, svingspolemikrofonen og båndmikrofonen i 1923. De tre sistnevnte har vært dominerende i lydbransjen fra de ble utviklet og like til i dag.

Mikrofoner kan kategoriseres etter to helt separate virkemåter: elektro-mekanisk (hvordan den akustiske energien omdannes til elektrisk strøm) og akustisk (hvordan mikrofonen forholder seg til det akustiske lydfeltet den befinner seg i).

Elektro-mekaniske virkemåter

Mikrofon. Skjematiske tegninger av forskjellige mikrofontyper.

Av /NTB Scanpix ※.

Kullkornsmikrofoner

Adolf Hitler i forbindelse med en radiotale i 1933. Bruk av mikrofoner til radiotaler og folketaler åpnet for helt nye former for politisk masseagitasjon. Mikrofonen på bildet er en kullkornmikrofon.

Av /Scanpix.

Kullkornsmikrofonen (engelsk «carbon microphone») består av små korn av kull i et kammer mellom en bevegelig membran av metall og en fast bakvegg. Gjennom membranen og kullkornene sendes en elektrisk likestrøm. Når membranen settes i bevegelse av lydsvingningene, varierer trykket i kullkornmassen, konduktansen endres og strømmen vil derved variere i takt med lydsvingningene.

Kullkornsmikrofoner er billige og robuste, med høy følsomhet, men har forvrengning og egenstøy som gjør den uegnet til kvalitetsoverføring av lyd. Kullkornsmikrofonen ble anvendt i telefonapparater lenge etter andre verdenskrig.

Krystallmikrofoner

Krystallmikrofonen (engelsk «crystal microphone» eller «piezo microphone») har en piezoelektrisk krystall festet til membranen slik at krystallen blir bøyd eller vridd i takt med lydsvingningene. Derved oppstår vekselspenninger mellom elektroder som er festet til krystallen. Tidligere ble den anvendt i høyttaleranlegg, hjemmebåndopptakere med mer, men ble etter hvert avløst av svingspolemikrofoner.

Prinsippet benyttes fremdeles i spesielle ultralydmikrofoner for hydrofoner og sonarutstyr samt i kontaktmikrofoner som monteres på akustiske instrumenter.

Dynamisk mikrofoner (svingspolemikrofoner)

Svingspolemikrofonen, i dagligtale kalt (elektro-)dynamiske mikrofoner (engelsk «moving coil» eller «dynamic microphone»), er basert på at det induseres spenning i en elektrisk leder som beveger seg i et magnetfelt. Den består av en tynn membran av aluminium eller plast, pålimt en lett spole av kobbertråd som kan bevege seg i et sirkulært magnetfelt. Svingspolemikrofonen kan lages både robust og med høy kvalitet og er utvilsomt den mest benyttede mikrofontypen i dag, spesielt til scenebruk.

Virkemåten for en svingspolemikrofon er helt tilsvarende en dynamisk høyttaler, bare i revers. En dynamisk høyttaler kan derfor i prinsippet brukes som en mikrofon, og en dynamisk mikrofon kan fungere som høyttaler.

Båndmikrofoner

Bruken av mikrofon førte til en radikal forandring sangteknikk. Dynamikk og balanse kunne nå manipuleres elektrisk under opptaket, og mikrofonen ga sangere helt nye muligheter. Karrieren til såkalte «croonere» som Bing Crosby, Frank Sinatra og Jens Book-Jenssen var et direkte resultat av dette. Bildet viser Sinatra med en båndmikrofon fra Columbia Records i 1947.
Av /USA Library of Congress.

Båndmikrofonen (engelsk «ribbon microphone») bygger på det samme induksjonsprinsippet som svingspolemikrofonen, men i båndmikrofonen er det membranen selv som beveger seg i et magnetfeltet i form av et tynt bånd av metall.

Tidlige båndmikrofoner var svært lite robuste men ble mye brukt i profesjonell sammenheng (spesielt innspillinger og radio) på grunn av sin høye kvalitet. Siden båndmikrofonens membran i prinspippet mottar lydtrykk fra begge sider blir den karakterisert som en trykkgradientmikrofon i motsetning til de fleste andre typer som er trykkmikrofoner.

Kondensatormikrofoner

Knapphullsmikrofoner eller «mygger» er som regel små kondensatormikrofoner.
Av /iStockphoto.

Kondensatormikrofonen (engelsk «condenser microphone») består av en fast og en bevegelig plate, elektrisk isolert fra hverandre. Den bevegelige platen er svært tynn (5–10 μm), og danner selve membranen, som er stramt opphengt, og beveger seg bare noen få μm. Avstanden mellom platene er meget liten (15–20 μm). Når membranen svinger, vil den elektriske kapasitans mellom kondensatorplatene variere. Dette kan utnyttes på flere måter:

  • I lavfrekvens-kondensatormikrofonen tilføres platene en polarisasjonsspenning (cirka 50 V), slik at platene får en tilnærmet konstant elektrisk ladning. Når membranen beveger seg, varierer kondensatorens kapasitet, og dermed også spenningen over platene. Signalet kan ikke overføres på lange mikrofonkabler, og alle kondensatormikrofoner har derfor en forsterker innebygd i mikrofonhuset. Den må ha strømforsyning via mikrofonkabelen (såkalt «fantomstrøm» eller «fantommating») eller fra et innebygd batteri.
  • Elektretmikrofon virker på samme måte, men ved en spesiell fremstillingsprosess er kondensatorplatene gitt en permanent ladning, uten tilførsel av ytre spenning. Den er rimelig å fremstille, og har fått stor utbredelse. Såkalte «knapphullsmikrofoner» er ofte elektretmikrofoner.
  • I høyfrekvens-kondensatormikrofonen er kondensatorelementet koblet til en høyfrekvent svingekrets (cirka 10 MHz) som blir modulert av kapasitetsvariasjonen mellom platene. For gjenvinning av lavfrekvenssignalet er det bygd inn en demodulator (detektor) i mikrofonen. Kondensatormikrofoner kan lages med meget gode kvalitetsegenskaper, og anvendes ved høykvalitets musikkopptak.

Akustiske virkemåter

En svært viktig egenskap er mikrofonens følsomhet for lyd fra forskjellige retninger, retningskarakteristikken. Man skjelner mellom trykkmikrofoner, hvor lydbølgen bare virker på membranens ene side, og trykkgradientmikrofoner (trykkforskjellsmikrofoner), hvor lydbølgen påvirker begge sider av membranen.

Trykkmikrofoner (engelsk «pressure microphones») har i prinsippet en kulekarakteristikk, det vil si at mikrofonen er like følsom i alle retninger. Dette er imidlertid kun tilfellet for lavere frekvenser, ved høyere frekvenser vil alle mikrofoner være mest følsom for lyd som kommer vinkelrett inn på membranen. Alle svingspolemikrofoner er i prinsippet trykkmikrofoner.

Trykkgradientmikrofoner (engelsk «pressure gradient microphones») har i prinsippet en åttetallskarakteristikk: de er like følsomme forfra som bakfra men nesten helt ufølsomme for lyd som treffer membranen fra siden. Dette gjør det for eksempel mulig å isolere ett instrument fra et annet under orkesteropptak. En båndmikrofon er i prinsippet en ekte trykkgradientmikrofon, men kondensatormikrofoner kan også bygges slik at de fungerer tilsvarende. Trykkgradientmikrofoner blir også kalt (noe upresist) for hastighetsmikrofoner («velocity microphones»).

Ved å justere tilgangen til den ene membransiden kan en mikrofons retningskarateristikk forandres til forskjellige mellomløsninger; den viktigste er nyrekarakteristikken (på engelsk: hjerte «cardioid») som gir lav følsomhet for lyd som kommer inn mot mikrofonens bakside. På kondensatormikrofoner av studiokvalitet kan retningskarakteristikken ofte varieres elektronisk. De forskjellige retningskarakteristikkene beskrives gjerne i såkalte polardiagram som viser mikrofonens følsomheten i et plan vinkelrett på membranen.

Ekstreme retningsvirkninger kan oppnås ved montering av mikrofoner i akustisk tilpassede rør, eller i brennpunktet av en parabolsk, lydreflekterende skjerm.

Polardiagrammer for tre forskjellige akustiske virkemåter.
Polardiagrammer for mikrofoner
Lisens: CC BY SA 3.0

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg