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. Следует отметить, что микрофонный усилитель усиливает звуки, приходящие со всех сторон, и если отношение сигнал- шум будет недостаточным, то необходимо применять специальные направленные микрофоны.Простой направленный микрофон представляет собой набор из семи алюминиевых резонансных трубок диаметром 10 мм.С помощью такого микрофона можно прослушать разговор на расстоянии до 1 км, реализовав принцип "никого рядом нет, но Вас хорошо слышно"
Рис. 1 - Микрофон в параболическом улавливателе
Длина трубки определяет ее резонансную частоту. 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. 1, где № — номер трубки. Длине трубки №1 (550 мм) соответствует частота 300 Гц; трубки №2 (400 мм) - 412 Гц; трубки №3 (300 мм) - 550 Гц; трубки №4 (200 мм) - 825 Гц; трубки №5 (150 мм) - 1100 Гц; трубки №6 (100 мм) - 1650 Гц; трубки №7 (50 мм) - 3300 Гц. Таким образом перекрывается весь «разговорныйо» спектр речи человека.
Рефлектор исполняет функцию акустического сумматора, фокусирующего сигналы резонаторов. Но суммирование сигналов может быть реализовано и без рефлектора. Для этого необходимо снабдить отдельными чувствительными микрофонами все резонаторы, а их сигналы просуммировать электрически - так, например, как это делают в звукозаписи, «конструируя» сложную фонограмму. Помимо этого, настройкой разного усиления в каждом из каналов, можно привести амплитудо-частотные характеристики микрофонов к порогу, дающему наилучшее качество принимаемого сигнала.
| № трубки | ||||||||
| Длина в мм | ||||||||
| Частота,Гц |
Табл. 1 - Характеристики трубок направленного микрофона
Микрофон располагается в параболическом улавливателе, фокусом которого является направляющая система (рис. 1). 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. Такая резонансная система будет перекрывать диапазон частот от 180 до 8200 Гц. 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).
Рис2. Расчет дальности действия узконаправленного микрофона
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.
