Тихо, идёт запись!

Патентование изобретений 

Когда в караоке вы беретесь за микрофон, вряд ли задумываетесь о каком-то ином его применении, кроме передачи или записи звуковых сигналов. Между тем, и сфера применения такого рода приборов гораздо шире наших обыденных представлений, и сама технология работы таких приборов может быть принципиально иной, нежели в привычных приборах, встроенных в наушники для телефона или установленных в студиях звукозаписи.

Большинство традиционных микрофонов, которые преобразовывают акустическое звуковое давление в электрический сигнал, уже давно состоят из четырех ключевых узлов. Это акустическая антенна, в которой звуковое давление воздействует на акустический вход микрофона. Далее на входе формируется механическая сила, которая смещает мембрану (акустико-механическое звено) в конденсаторных микрофонах или диффузоры в динамических микрофонах. Электромеханическое звено микрофонов преобразовывает эти колебания в электродвижущую силу, а электрическое звено формирует выходной сигнал, эквивалентный входной акустической нагрузке. Этот сигнал как раз и передается по каналам связи, записывается аппаратурой, усиливается, а потом воспроизводится в динамиках.

Проблема подобного рода устройств заключается в том, что у них крайне низкий коэффициент полезного действия (не более 5%), поэтому сигналы микрофонов всегда нужно усиливать. Все существующие микрофоны ограничены максимальным уровнем давления в 130-140 дБ, а те, что позволяют регистрировать высокий уровень давления до 180 дБ, ограничены частотным диапазоном всего лишь 10-120 Гц.

Российские изобретатели предложили принципиально иную технологию производства сверхчувствительных и одновременно передающих «чистый» сигнал микрофонов, которая позволит создавать приборы для регистрации как высокого, так и крайне низкого уровней звукового давления. Звуковая чувствительность приборов будет выше, но сам звук «чище» даже при высоком уровне звукового давления, например, при записи шумов авиационных двигателей.

В основу технологии положен принцип селективного поглощении инфракрасного излучения (ИК-излучения) углекислым газом воздуха (CO2), что делает из микрофона не только прибор для записи звука, но и довольно точный измерительный инструмент, который, например, можно использовать для измерения перепадов звукового давления внутри водной среды — в толще морской воды.

Главным узлом нового микрофона становится излучатель ИК-излучения с заданной длинной волны и мощностью, которая обеспечивает определенное отношение генерируемых квантов между ИК-излучателем и ИК-приемником. На входе ИК приемника устанавливают специальный интерференционный фильтр, а излучатель снабжают дополнительной фокусирующей линзой для фокусировки излучения на приемнике. При воздействии звуковых колебаний и перемещении масс CO2, которые поглощают ИК-излучение, меняется мощность последнего, а эти изменения отслеживаются и фиксируются приемником.

Авторы уверены, что с помощью нового микрофона диапазон измерения звуковых давлений может быть расширен для больших уровней значений до 180 дБ, а для малых уровней значений - до 10 дБ за счёт  увеличения мощности ИК-излучателей в импульсном режиме и применения усилителей выходного сигнала, коэффициент усиления которых изменяется по обратному логарифмическому закону. При этом, в новом микрофоне отсутствуют какие-либо механические элементы типа мембран и диффузоров, наличие которых приводит к уменьшению КПД.

Подробности изобретения — в опубликованном патенте.