কিভাবে একটি মাইক্রোফোন কাজ করে, মাইক্রোফোনের ধরন

মাইক্রোফোন নামক বিশেষ ইলেক্ট্রো-অ্যাকোস্টিক ডিভাইসগুলি শব্দ কম্পনকে বৈদ্যুতিক প্রবাহে রূপান্তর করতে ব্যবহৃত হয়। এই ডিভাইসের নাম দুটি গ্রীক শব্দের সংমিশ্রণের সাথে সম্পর্কিত, যা "ছোট" এবং "কণ্ঠস্বর" হিসাবে অনুবাদ করা হয়।

একটি মাইক্রোফোন হল বায়ুর শাব্দিক কম্পনকে বৈদ্যুতিক কম্পনে রূপান্তরকারী।

মাইক্রোফোনের ক্রিয়াকলাপের নীতি হল যে শব্দ কম্পন (আসলে বায়ুচাপের ওঠানামা) ডিভাইসের সংবেদনশীল ঝিল্লিকে প্রভাবিত করে এবং ইতিমধ্যেই ঝিল্লির কম্পন বৈদ্যুতিক কম্পনের সৃষ্টি করে, কারণ এটি সেই ঝিল্লি যা অংশের সাথে সংযুক্ত থাকে। যে ডিভাইসটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ উৎপন্ন করে, তার ডিভাইসটি নির্দিষ্ট মাইক্রোফোনের ধরণের উপর নির্ভর করে।

কোনো না কোনোভাবে, আজ মাইক্রোফোনগুলি বিজ্ঞান, প্রযুক্তি, শিল্প ইত্যাদির বিভিন্ন ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি অডিও যন্ত্রপাতি, মোবাইল গ্যাজেটে, ভয়েস কমিউনিকেশন, ভয়েস রেকর্ডিং, চিকিৎসা নির্ণয় এবং আল্ট্রাসাউন্ড গবেষণায় ব্যবহৃত হয়।এগুলি সেন্সর হিসাবে কাজ করে এবং অনেক, মানুষের কার্যকলাপের অন্যান্য অনেক ক্ষেত্রে, এক বা অন্য আকারে মাইক্রোফোন ছাড়া কেউ করতে পারে না।

মাইক্রোফোনের বিভিন্ন ডিজাইন রয়েছে, কারণ বিভিন্ন ধরণের মাইক্রোফোনে বিভিন্ন শারীরিক ঘটনা বৈদ্যুতিক দোলন তৈরির জন্য দায়ী, প্রধানগুলি হল: বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক আনয়ন, ক্ষমতা পরিবর্তন এবং পাইজোইলেকট্রিক প্রভাব... আজ, ডিভাইসের নীতি অনুসারে, তিনটি প্রধান ধরণের মাইক্রোফোনকে আলাদা করা যেতে পারে: গতিশীল, কনডেনসার এবং পাইজোইলেকট্রিক। যাইহোক, কার্বন মাইক্রোফোনগুলি এখনও পর্যন্ত কিছু জায়গায় পাওয়া যায় এবং আমরা সেগুলি দিয়ে আমাদের পর্যালোচনা শুরু করব।

কার্বন মাইক্রোফোন

1856 সালে, একজন ফরাসি বিজ্ঞানী ড ডু মনসেল তার গবেষণা প্রকাশ করেছেন, যা প্রমাণ করেছে যে এমনকি গ্রাফাইট ইলেক্ট্রোডের যোগাযোগের ক্ষেত্রে সামান্য পরিবর্তনের সাথেও, বৈদ্যুতিক প্রবাহের প্রবাহের প্রতি তাদের প্রতিরোধ বেশ উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হয়।

বিশ বছর পর, একজন আমেরিকান উদ্ভাবক এমিল বার্লিনার এই প্রভাবের উপর ভিত্তি করে বিশ্বের প্রথম কার্বন মাইক্রোফোন তৈরি করেছে। এটি 4 মার্চ, 1877 সালে ঘটেছিল।

বার্লিনার মাইক্রোফোনের ক্রিয়াকলাপটি অবিকল কার্বন রডগুলির সাথে যোগাযোগের সম্পত্তির উপর ভিত্তি করে ছিল যা পরিবাহী যোগাযোগের ক্ষেত্রে পরিবর্তনের কারণে সার্কিটের প্রতিরোধের পরিবর্তন করতে পারে।

ইতিমধ্যে 1878 সালের মে মাসে, আবিষ্কারের বিকাশ দেওয়া হয়েছিল ডেভিড হিউজ, যিনি সূক্ষ্ম প্রান্ত সহ একটি গ্রাফাইট রড এবং এক জোড়া কার্বন কাপের মধ্যে একটি ঝিল্লি স্থাপন করেছিলেন।

যখন ঝিল্লি তার উপর শব্দের ক্রিয়া থেকে কম্পিত হয়, তখন কাপগুলির সাথে রডের যোগাযোগের ক্ষেত্রটিও পরিবর্তিত হয় এবং একইভাবে রডটি সংযুক্ত বৈদ্যুতিক সার্কিটের প্রতিরোধেরও পরিবর্তন হয়। ফলে শব্দের কম্পনের পর সার্কিটে কারেন্ট পরিবর্তিত হয়।

টমাস আলভা এডিসন আরও এগিয়ে - তিনি কয়লা ধুলো দিয়ে রড প্রতিস্থাপিত. কার্বন মাইক্রোফোনের সবচেয়ে বিখ্যাত ডিজাইনের লেখক অ্যান্টনি হোয়াইট (1890)। এটি এই মাইক্রোফোনগুলি যা এখনও পুরানো অ্যানালগ টেলিফোনের হেডসেটগুলিতে পাওয়া যায়।

কার্বন মাইক্রোফোন ডিজাইন করা হয়েছে এবং নিম্নরূপ কাজ করে। একটি সিল করা ক্যাপসুলে আবদ্ধ কার্বন পাউডার (গ্রানুলস) দুটি ধাতব প্লেটের মধ্যে অবস্থিত। ক্যাপসুলের একপাশের একটি প্লেট ঝিল্লির সাথে সংযুক্ত থাকে।

যখন শব্দ ঝিল্লিতে কাজ করে, তখন এটি কম্পন করে, কম্পনগুলিকে কার্বন ধূলিকণাতে প্রেরণ করে। ধূলিকণাগুলি কম্পন করে, সময়ে সময়ে একে অপরের সাথে যোগাযোগের ক্ষেত্র পরিবর্তন করে। এইভাবে, মাইক্রোফোনের বৈদ্যুতিক প্রতিরোধও ওঠানামা করে, যে সার্কিটে এটি সংযুক্ত রয়েছে তার বর্তমান পরিবর্তন করে।

প্রথম মাইক্রোফোনগুলো সিরিজে সংযুক্ত ছিল একটি গ্যালভানিক ব্যাটারি সহ একটি ভোল্টেজ উত্স হিসাবে।

যখন এই ধরনের একটি মাইক্রোফোন ট্রান্সফরমারের প্রাইমারি ওয়াইন্ডিং এর সাথে সংযুক্ত থাকে, তখন এর সেকেন্ডারি ওয়াইন্ডিং থেকে ঝিল্লির উপর ক্রিয়াশীল শব্দের সাথে সময়ের সাথে সাথে ওঠানামা করে এমন শব্দকে নির্মূল করা সম্ভব। ভোল্টেজ, বৈদ্যুতিক একক বিশেষ… কার্বন মাইক্রোফোনের একটি উচ্চ সংবেদনশীলতা রয়েছে, যা কিছু ক্ষেত্রে এটিকে এমপ্লিফায়ার ছাড়াই ব্যবহার করা সম্ভব করে তোলে। যদিও কার্বন মাইক্রোফোনের একটি উল্লেখযোগ্য ত্রুটি রয়েছে - উল্লেখযোগ্য অ-রৈখিক বিকৃতি এবং গোলমালের উপস্থিতি.

কনডেন্সার মাইক্রোফোন

কনডেনসার মাইক্রোফোন (যা শব্দের প্রভাবে বৈদ্যুতিক ক্ষমতা পরিবর্তনের নীতির উপর ভিত্তি করে) একজন আমেরিকান প্রকৌশলী আবিষ্কার করেছিলেন। এডওয়ার্ড ওয়েন্তে 1916 সালেক্যাপাসিটরের প্লেটগুলির মধ্যে দূরত্বের পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে ক্যাপাসিট্যান্স পরিবর্তন করার ক্ষমতা সেই সময়ে ইতিমধ্যেই সুপরিচিত এবং অধ্যয়ন করা হয়েছিল।

সুতরাং, কনডেনসার প্লেটগুলির মধ্যে একটি এখানে শব্দের প্রতি সংবেদনশীল একটি পাতলা চলমান ঝিল্লি হিসাবে কাজ করে। ঝিল্লিটি তার পাতলা হওয়ার কারণে হালকা এবং সংবেদনশীল হতে দেখা যায়, যেহেতু সোনা বা নিকেলের সবচেয়ে পাতলা স্তরযুক্ত পাতলা প্লাস্টিক ঐতিহ্যগতভাবে এর উত্পাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়। তদনুসারে, দ্বিতীয় ক্যাপাসিটর প্লেট স্থির স্থির করা আবশ্যক।

যখন পর্যায়ক্রমে শব্দের চাপ একটি পাতলা প্লেটের উপর কাজ করে, তখন এটি কম্পন সৃষ্টি করে—অথবা দ্বিতীয় ক্যাপাসিটর প্লেটের দিকে, তারপর দূরে সরে যায়। এই ক্ষেত্রে, এই ধরনের পরিবর্তনশীল ক্যাপাসিটরের বৈদ্যুতিক ক্ষমতা পরিবর্তিত হয় এবং পরিবর্তিত হয়। ফলস্বরূপ, বৈদ্যুতিক সার্কিটে যেটিতে এই ক্যাপাসিটর অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, বিদ্যুৎ ঝিল্লির উপর পড়ে থাকা শব্দ তরঙ্গের আকৃতির পুনরাবৃত্তি করে দোলন।

প্লেটগুলির মধ্যে অপারেটিং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রটি হয় একটি বাহ্যিক ভোল্টেজ উত্স (যেমন একটি ব্যাটারি) দ্বারা বা একটি প্লেটের জন্য একটি আবরণ হিসাবে একটি পোলারাইজড উপাদান প্রয়োগ করে তৈরি করা হয় (একটি ইলেকট্রেট মাইক্রোফোন হল এক ধরণের কনডেনসার মাইক্রোফোন)।

এখানে একটি preamplifier ব্যবহার করা আবশ্যক, যেহেতু সংকেত খুবই দুর্বল, যেহেতু শব্দ থেকে ক্যাপ্যাসিট্যান্সের পরিবর্তন অত্যন্ত ছোট হতে দেখা যায়, তাই মেমব্রেনটি খুব কমই অনুধাবনযোগ্যভাবে কম্পিত হয়। যখন প্রিঅ্যামপ্লিফায়ার সার্কিট অডিও সিগন্যালের প্রশস্ততা বাড়ায়, তখন ইতিমধ্যেই পরিবর্ধিত সংকেতটি রুট করা হয় পরিবর্ধক… তাই কনডেন্সার মাইক্রোফোনের প্রথম সুবিধা — এমনকি খুব উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতেও তারা অতি সংবেদনশীল.

ডায়নামিক মাইক্রোফোন

একটি গতিশীল মাইক্রোফোনের জন্ম জার্মান বিজ্ঞানীদের কৃতিত্ব গারভিন এরলাচ এবং ওয়াল্টার শটকি… 1924 সালে তারা একটি নতুন ধরনের মাইক্রোফোন প্রবর্তন করে, ডায়নামিক মাইক্রোফোন, যা রৈখিকতা এবং ফ্রিকোয়েন্সি প্রতিক্রিয়ার দিক থেকে তার কার্বন পূর্বসূরীকে ছাড়িয়ে গেছে এবং এর মূল বৈদ্যুতিক পরামিতিগুলিতে এর কনডেনসার কাউন্টারপার্টকে ছাড়িয়ে গেছে। তারা একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে খুব পাতলা (প্রায় 2 মাইক্রন পুরু) অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলের একটি ঢেউতোলা ফিতা স্থাপন করেছিল।

1931 সালে, আমেরিকান উদ্ভাবকদের দ্বারা মডেলটি উন্নত হয়েছিল। টরেস এবং ভেন্তে… তারা একটি গতিশীল মাইক্রোফোন অফার করেছে একটি প্রবর্তক সঙ্গে… এই সমাধানটি এখনও রেকর্ডিং স্টুডিওগুলির জন্য সেরা হিসাবে বিবেচিত হয়৷

গতিশীল মাইক্রোফোন উপর ভিত্তি করে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক আনয়নের ঘটনা… ঝিল্লি একটি স্থায়ী চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি হালকা প্লাস্টিকের টিউবের চারপাশে আবৃত একটি পাতলা তামার তারের সাথে সংযুক্ত থাকে।

শব্দ কম্পনগুলি ঝিল্লির উপর কাজ করে, ঝিল্লি কম্পন করে, শব্দ তরঙ্গের আকৃতির পুনরাবৃত্তি করে, তারের গতিবিধি প্রেরণ করার সময়, তারটি একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে চলে যায় এবং (ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ইন্ডাকশনের আইন অনুসারে) একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রবর্তিত হয়। তারের মধ্যে, শব্দের আকৃতির পুনরাবৃত্তি, ঝিল্লির উপর পড়ে।

যেহেতু একটি প্লাস্টিকের সমর্থন সহ একটি তারটি একটি মোটামুটি হালকা নির্মাণ, এটি খুব মোবাইল এবং খুব সংবেদনশীল হতে দেখা যাচ্ছে এবং বৈদ্যুতিন চৌম্বকীয় আবেশন দ্বারা প্রবর্তিত বিকল্প ভোল্টেজ উল্লেখযোগ্য।

ইলেক্ট্রোডাইনামিক মাইক্রোফোনগুলিকে কয়েল মাইক্রোফোনে (চুম্বকের বৃত্তাকার ফাঁকে একটি মধ্যচ্ছদা দিয়ে সজ্জিত), রিবন মাইক্রোফোন (যেটিতে ঢেউতোলা অ্যালুমিনিয়াম ফয়েল কুণ্ডলীর উপাদান হিসেবে কাজ করে), আইসোডাইনামিক ইত্যাদিতে বিভক্ত।

ক্লাসিক ডায়নামিক মাইক্রোফোন নির্ভরযোগ্য, অডিও ফ্রিকোয়েন্সি পরিসরে বিস্তৃত প্রশস্ততা সংবেদনশীলতা রয়েছে এবং এটি তৈরি করা সস্তা। যাইহোক, এটি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে যথেষ্ট সংবেদনশীল নয় এবং শব্দ চাপের আকস্মিক পরিবর্তনের জন্য খারাপভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায় - এটি এর দুটি প্রধান ত্রুটি।

একটি গতিশীল ফিতা মাইক্রোফোনের মধ্যে পার্থক্য রয়েছে যে চৌম্বক ক্ষেত্রটি একটি স্থায়ী চুম্বক দ্বারা মেরু টুকরা দিয়ে তৈরি হয়, যার মধ্যে একটি পাতলা অ্যালুমিনিয়াম ফালা থাকে, যা তামার তারের বিকল্প।

টেপের উচ্চ বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা আছে, কিন্তু প্ররোচিত ভোল্টেজ ছোট, তাই এটি সার্কিটে যোগ করতে হবে স্টেপ আপ ট্রান্সফরমার… ট্রান্সফরমারের সেকেন্ডারি উইন্ডিং দ্বারা এই ধরনের সার্কিটে একটি দরকারী শ্রবণযোগ্য সংকেত সরানো হয়।

একটি রিবন ডায়নামিক মাইক্রোফোন একটি প্রচলিত গতিশীল মাইক্রোফোনের বিপরীতে একটি খুব অভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সি রেঞ্জ প্রদর্শন করে।

একটি স্থায়ী চুম্বক উপাদান হিসাবে, মাইক্রোফোনগুলি উচ্চ অবশিষ্টাংশ (যেমন NdFeB) সহ শক্ত চৌম্বক সংকর ধাতু ব্যবহার করে। বডি এবং রিং নরম চৌম্বক ধাতু দিয়ে তৈরি (যেমন বৈদ্যুতিক ইস্পাত বা পারমালয়েড)।

পাইজোইলেকট্রিক মাইক্রোফোন

অডিও প্রযুক্তিতে একটি নতুন শব্দ 1925 সালে রাশিয়ান বিজ্ঞানী Rzhevkin এবং Yakovlev দ্বারা উচ্চারিত হয়েছিল। তারা শব্দকে বর্তমান দোলনায় রূপান্তর করার জন্য একটি মৌলিকভাবে নতুন পদ্ধতির প্রস্তাব করেছিলেন - একটি পাইজোইলেকট্রিক মাইক্রোফোন। শব্দ চাপের ক্রিয়াটি উন্মুক্ত হয় পাইজোইলেকট্রিক স্ফটিক.

শব্দটি একটি রডের সাথে সংযুক্ত একটি ঝিল্লিতে কাজ করে, যা একটি পিজোইলেকট্রিকের সাথে সংযুক্ত থাকে। পিজো স্ফটিকটি রডের কম্পনের ক্রিয়াকলাপে বিকৃত হয় এবং এর টার্মিনালগুলিতে একটি ভোল্টেজ উপস্থিত হয়, ঘটনা শব্দের আকৃতির পুনরাবৃত্তি করে। এই ভোল্টেজ একটি দরকারী সংকেত হিসাবে ব্যবহৃত হয়।