Que mesurent les microphones et comment mesurent-ils ?
Dans votre étude des microphones, vous avez peut-être rencontré des «microphones de mesure». Cependant, tous les microphones sont effectivement des instruments de mesure.
Que mesurent les microphones et comment le mesurent-ils? Les microphones mesurent essentiellement les variations de pression acoustique autour de leurs diaphragmes sur une gamme de fréquences. Comme les ondes sonores provoquent des pressions variables autour du diaphragme du microphone, le microphone produit un signal de microphone électrique correspondant.
Dans cet article, nous discuterons des variations de pression acoustique que les microphones sont conçus pour mesurer et comment ils le font.
Les microphones mesurent les variations de pression acoustique
Les microphones sont des transducteurs qui convertissent les ondes sonores(énergie mécanique des ondes) en signaux audio(énergie électrique).
En d’autres termes, les microphones mesurent les ondes sonores(également appelées pression acoustique ou énergie des ondes mécaniques). Les microphones le font avec un élément transducteur qui fonctionne avec un diaphragme mobile.
Lorsque les ondes sonores frappent le diaphragme et le traversent, elles provoquent différentes pressions d’un côté ou des deux côtés du microphone.
La différence de pression entre les côtés avant et arrière du diaphragme du microphone le fait bouger et le microphone produit un signal de microphone électrique(tension alternative).
Si un microphone se trouvait dans une chambre anéchoïque(ou tout autre environnement silencieux), il y aurait toujours une pression des deux côtés de son diaphragme. Cette pression ambiante serait cependant égale et constante des deux côtés. Par conséquent, le diaphragme du microphone ne bougerait pas et il n’y aurait pas de signal de microphone.
En tant qu’expérience de pensée, si un microphone était dans le vide, il y aurait également la même pression des deux côtés du diaphragme(bien qu’une pression beaucoup plus faible que la pression atmosphérique). Le son nécessite un support pour voyager, et donc le microphone serait incapable de mesurer quoi que ce soit.
Par conséquent, les microphones mesurent la pression acoustique dans le milieu autour de leurs diaphragmes.
Qu’est-ce que la pression acoustique?
La pression acoustique, comme nous l’avons mentionné, est un écart par rapport à la pression ambiante.
La pression acoustique(ou « pression acoustique ») est causée par une onde sonore et fait varier la pression ambiante au-dessus et au-dessous de son point de consigne. La variation de pression acoustique est généralement très faible par rapport à la pression ambiante.
La déviation de la pression ambiante causée par une onde sonore est généralement mesurée en décibels de niveau de pression acoustique(dB SPL) ou Pascals(Pa).
Qu’est-ce qu’un décibel?
Qu’est-ce qu’un décibel(dB) et qu’est-ce que dB SPL?
Un décibel est une unité de mesure relative sur une échelle logarithmique.
D’après les équations ci-dessus, nous voyons que 0 dB SPL est la limite inférieure de l’audition humaine. À 0 dB SPL, la plupart des gens n’entendront rien.
La limite maximale théorique de la pression acoustique serait une onde de pression qui dévie toute la pression ambiante, provoquant un vide dans la vallée de l’onde et le double de la pression ambiante à son apogée. À la pression atmosphérique standard(101,325 KPa), cela équivaudrait à 194 dB SPL.
Un microphone normal peut se rapprocher de la mesure des décibels du niveau de pression acoustique.
Que sont les pascals?
Un pascal est une unité SI de pression.
1 Pascal est égal à 1 Newton par mètre carré.
Contrairement aux dB SPL, les pascals sont linéaires.
Un niveau de pression acoustique courant utilisé pour tester les microphones est de 1 Pascal ou 94 dB SPL.
1 pascal = 94dB SPL
Utilisation de la sensibilité du microphone pour estimer la pression acoustique
La sensibilité du microphone est une spécification qui relie la force du signal de sortie du microphone au dB SPL auquel le microphone est soumis.
En règle générale, la sensibilité nominale d’un microphone correspond à la puissance du signal en millivolts(mV) ou en décibels par rapport à 1 volt(dBV) à une tonalité SPL de 1 kHz et 94 dB.
Cette mesure spécifique nous donne une bonne idée de la façon dont un microphone réagira à la pression acoustique, mais elle ne fournit pas nécessairement une base idéale pour mesurer la pression acoustique.
Tout d’abord, un microphone est soumis à des sons sur tout le spectre audible(20 Hz – 20 000 Hz) ainsi qu’à des infrasons(<20 Hz) et à des ultrasons(>20 000 Hz). Bien que nous sachions comment le microphone répondra à une tonalité de 1 kHz, nous ne pouvons pas nous attendre à ce que le microphone se comporte de la même manière à toutes les autres fréquences.
Deuxièmement, les microphones sont généralement connectés à un préamplificateur de microphone, qui fournit un gain à notre signal de microphone pour l’amener au niveau de la ligne. Cependant, les préamplificateurs ne nous indiquent pas explicitement la tension du signal du microphone à leurs entrées.
Par conséquent, il n’est pas vraiment facile d’obtenir une lecture précise de la pression acoustique avec un microphone.
Donc, pour mesurer le dB SPL avec un microphone, nous aurions besoin d’un voltmètre à la sortie du microphone. Mais nous aurions toujours le problème de s’appuyer sur un indice de sensibilité à une fréquence spécifique.
Ainsi, même si les microphones mesurent la pression acoustique, ils ne sont pas les meilleurs instruments pour mesurer le dB SPL. Cela se résume au terme générique « coloration ».
couleur du micro
La coloration du microphone est un terme général pour décrire les différences entre les ondes sonores au niveau du diaphragme du microphone et la façon dont le microphone convertit ces ondes sonores en signaux électriques.
En d’autres termes, la coloration du microphone affecte la façon dont un microphone mesure la pression acoustique autour de lui. Plus un microphone est «coloré», moins il mesure avec précision les véritables ondes sonores qui l’entourent.
Un microphone parfaitement incolore convertirait parfaitement une onde sonore en un signal électrique. Un haut-parleur parfaitement incolore pourrait recréer ce signal électrique comme une recréation parfaite de l’onde sonore d’origine. Bien sûr, ce sont des idéalités qui ne se produisent jamais dans le monde réel.
Un microphone incolore doit avoir au minimum:
- Réponse en fréquence plate(sensibilité égale sur tout le spectre des fréquences audibles).
- Diagramme polaire omnidirectionnel(sensibilité égale aux sons de toutes les directions).
Ce sont aussi des idéalités qui ne peuvent pas être atteintes dans le monde réel.
De nombreux facteurs influencent la coloration d’un microphone. Les principaux facteurs comprennent:
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- Composants physiques(,, corps, etc.).
- Circuit interne.
Qu’en est-il des microphones de mesure?
En plus de mesurer la pression acoustique, les microphones de mesure sont utilisés pour mesurer le bruit ambiant et les propriétés acoustiques générales d’un espace.
Des microphones de mesure calibrés sont également utilisés pour tester les haut-parleurs.
Les microphones de mesure fonctionnent sur les mêmes principes que les autres microphones. La grande majorité des microphones de mesure sont des condensateurs. Les microphones de mesure, cependant, sont beaucoup plus précis avec des réponses en fréquence plates et une sensibilité calibrée.
Pour utiliser correctement les microphones de mesure, ils doivent être correctement calibrés. Avec un calibrage approprié, nous connaissons la sensibilité du microphone(en volts par pascal) sur toute sa réponse en fréquence.
Avec une sensibilité connue, les signaux des microphones de mesure sont envoyés via des systèmes d’analyse audio qui nous permettent de mesurer la pression acoustique et l’acoustique de la pièce.
Mesure dB SPL avec un décibelmètre
Si nous voulons vraiment mesurer les dB SPL facilement et avec précision, nous pourrions utiliser un décibelmètre compact.
Un décibelmètre(également appelé sonomètre) mesure le niveau de pression acoustique à votre position. Il le fait avec un micro!
Le microphone d’un décibelmètre, comme tout autre microphone, possède un diaphragme qui se déplace en fonction de la pression acoustique variable qui l’entoure. Ce mouvement du diaphragme provoque un signal électrique alternatif.
Cependant, au lieu d’émettre ce signal(comme un microphone normal), le décibelmètre convertit avec précision le signal électrique en une valeur de niveau de pression acoustique, qui est ensuite affichée en dB SPL.
Il existe de nombreux décibelmètres sur le marché. Amazon a une grande sélection, des compteurs de décibels bon marché aux décibels haut de gamme. Je partagerai des liens pour vérifier les prix des compteurs à 4 décibels indiqués ci-dessus:
- BAFX BAFX3370.
- VLIKE VL6708F2.
- ROSEAU R8050.
- TES 1151.
des questions connexes
Qu’est-ce qu’un microphone de mesure? Un microphone de mesure est spécialement conçu avec une réponse plate et incolore aux ondes sonores. Ces microphones sont pour la plupart omnidirectionnels et sont conçus pour être utilisés avec des systèmes d’analyse audio pour mesurer les caractéristiques acoustiques d’une pièce.
Comment les microphones sont-ils calibrés? Les microphones sont généralement calibrés à l’aide d’un calibrage réciproque, où trois microphones non calibrés sont utilisés pour se calibrer les uns les autres. Un procédé secondaire consiste à faire correspondre un microphone non calibré avec un microphone calibré. Des modifications sont apportées principalement à la capsule et aux circuits pour réaliser l’étalonnage.
