میکروفون (Microphone)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
میکروفون (Microphone) :
میکروفون یک مبدل الکتروآکوستیک است که امواج صوتی (فشار هوا) را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. میکروفون ها در دستگاه های ارتباطی، ضبط صدا، کنسرت ها، تلفن ها، و بسیاری کاربردهای دیگر استفاده می شوند. انواع مختلفی از میکروفون ها بر اساس اصول فیزیکی متفاوت وجود دارد.
انواع اصلی میکروفون:
میکروفون دینامیک (Dynamic Microphone): بر اساس قانون القای الکترومغناطیسی کار می کند. یک دیافراگم نازک به یک سیم پیچ متصل است که در میدان مغناطیسی یک آهنربای دائمی قرار دارد. با برخورد موج صوتی به دیافراگم، سیم پیچ در میدان مغناطیسی حرکت کرده و ولتاژ القا می کند. مزایا: محکم، بدون نیاز به منبع تغذیه، مناسب برای صدای بلند (مانند کنسرت). معایب: پاسخ فرکانسی محدودتر، حساسیت کمتر.
میکروفون خازنی (Condenser Microphone): بر اساس تغییر ظرفیت خازن کار می کند. یک خازن با یک صفحه ثابت و یک صفحه متحرک (دیافراگم) تشکیل می شود. با تغییر فاصله صفحات در اثر فشار صوت، ظرفیت خازن تغییر می کند. این تغییر ظرفیت به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. نیاز به منبع تغذیه (برق فانتوم) و مدار امپدانس بالا دارد. مزایا: پاسخ فرکانسی صاف و گسترده، حساسیت بالا، کیفیت صدای عالی. معایب: شکننده تر، نیاز به برق.
میکروفون الکترت (Electret Microphone): نوعی میکروفون خازنی است که در آن دیافراگم یا صفحه ثابت از ماده ای با بار الکتریکی دائمی (الکترت) ساخته شده است. این کار نیاز به ولتاژ پلاریزاسیون خارجی را از بین می برد. بسیار رایج در تلفن ها، لپ تاپ ها، و دستگاه های ارزان قیمت. مزایا: کوچک، ارزان، با کیفیت خوب. معایب: حساسیت به دما و رطوبت.
میکروفون پیزوالکتریک (Piezoelectric Microphone): از کریستال پیزوالکتریک (مانند کوارتز یا سرامیک PZT) استفاده می کند که با فشار صوت تغییر شکل داده و بار الکتریکی تولید می کند. محکم و مقاوم در برابر رطوبت، اما کیفیت صدا معمولا پایین تر.
میکروفون MEMS (MEMS Microphone): میکروفون های خازنی بسیار کوچک ساخته شده با فناوری MEMS. امروزه در اکثر تلفن های هوشمند و دستگاه های قابل حمل استفاده می شوند. مزایا: اندازه بسیار کوچک، قابلیت مجتمع سازی با الکترونیک، هزینه کم در تولید انبوه.
پارامترهای مهم: حساسیت (mV/Pa)، پاسخ فرکانسی (Hz)، الگوی قطبی (همه جهته، دو جهته، یک جهته)، و سطح نویز.
\[ V_{out} \propto \Delta P \]