¿Qué miden los micrófonos y cómo miden?
En su estudio de los micrófonos, es posible que se haya encontrado con «micrófonos de medición». Sin embargo, todos los micrófonos son efectivamente instrumentos de medición.
¿Qué miden los micrófonos y cómo lo miden? Los micrófonos miden esencialmente las variaciones de presión sonora alrededor de sus diafragmas dentro de un rango de frecuencias. Como las ondas sonoras causan presiones variables alrededor del diafragma del micrófono, el micrófono produce una señal de micrófono eléctrica coincidente.
En este artículo, discutiremos las variaciones de presión sonora que los micrófonos están diseñados para medir y cómo lo hacen.
Los micrófonos miden las variaciones de la presión del sonido
Los micrófonos son transductores que convierten las ondas sonoras (energía de ondas mecánicas) en señales de audio (energía eléctrica).
En otras palabras, los micrófonos miden ondas sonoras (también conocidas como presión sonora o energía de onda mecánica). Los micrófonos lo hacen con un elemento transductor que funciona con un diafragma móvil.
A medida que las ondas de sonido golpean el diafragma y pasan, causan diferentes cantidades de presión en uno o ambos lados del micrófono.
La diferencia de presión entre los lados frontal y posterior del diafragma del micrófono hace que se mueva y el micrófono produce una señal de micrófono eléctrica (voltaje de CA).
Si un micrófono estuviera en una cámara anecoica (o en cualquier otro entorno sin sonido), todavía habría presión a ambos lados de su diafragma. Esta presión ambiental, sin embargo, sería igual y constante en ambos lados. Por lo tanto, el diafragma del micrófono no se movería y no habría señal de micrófono.
Como experimento mental, si un micrófono estuviera en el vacío, también habría la misma presión en ambos lados del diafragma (aunque una presión mucho más baja que la atmosférica). El sonido requiere un medio para viajar y, por lo tanto, el micrófono sería incapaz de medir nada.
Por lo tanto, los micrófonos miden la presión sonora en el medio alrededor de sus diafragmas.
¿Qué es la presión sonora?
La presión sonora, como hemos mencionado, es una desviación de la presión ambiental.
La presión de sonido (o «presión acústica») es causada por una onda de sonido y varía la presión ambiental por encima y por debajo de su punto de ajuste. La variación de la presión acústica suele ser muy pequeña en relación con la presión ambiental.
La desviación en la presión ambiental causada por una onda de sonido se mide típicamente en decibelios de nivel de presión sonora (dB SPL) o Pascales (Pa).
¿Qué es un decibel?
¿Qué es un decibel (dB) y qué es dB SPL?
Un decibel es una unidad de medida relativa a lo largo de una escala logarítmica.
Por las ecuaciones anteriores, vemos que 0 dB SPL es el límite inferior de la audición humana. A 0 dB SPL, la mayoría de las personas no oirán nada.
El límite máximo teórico de la presión sonora sería una onda de presión que desvía toda la presión ambiental, provocando un vacío en el valle de la onda y dos veces la presión ambiental en su punto máximo. A presión atmosférica estándar (101,325 KPa), esto equivaldría a 194 dB SPL.
Un micrófono normal puede acercarse a medir los decibeles del nivel de presión sonora.
¿Qué son los pascales?
Un pascal es una unidad SI de presión.
1 Pascal es igual a 1 Newton por metro cuadrado.
A diferencia de dB SPL, los pascales son lineales.
Un nivel de presión sonora común que se utiliza para probar micrófonos es 1 Pascal o 94 dB SPL.
1 Pascal = 94 dB SPL
Uso de la sensibilidad del micrófono para estimar la presión del sonido
La sensibilidad del micrófono es una especificación que relaciona la intensidad de la señal de salida de los micrófonos con los dB SPL a los que está sujeto el micrófono.
Por lo general, la clasificación de sensibilidad de un micrófono se da como la fuerza de la señal en milivoltios (mV) o decibelios en relación con 1 voltio (dBV) a un tono de 94 dB SPL de 1 kHz.
Esta medida específica nos da una buena idea de cómo reaccionará un micrófono a la presión del sonido, pero no proporciona necesariamente una base ideal para medir la presión del sonido.
Primero, un micrófono está sujeto a sonidos en todo el espectro audible (20 Hz – 20,000 Hz) junto con infrasonidos (<20 Hz) y ultrasonidos (> 20,000 Hz). Aunque sabemos cómo responderá el micrófono a un tono de 1 kHz, no podemos esperar que el micrófono se comporte de la misma manera en todas las demás frecuencias.
En segundo lugar, los micrófonos suelen estar conectados a un preamplificador de micrófono, que proporciona ganancia a la señal de nuestro micrófono para aumentarla al nivel de línea. Sin embargo, los preamplificadores no nos dicen explícitamente el voltaje de la señal del micrófono en sus entradas.
Por lo tanto, no es realmente fácil obtener una lectura de medición exacta de la presión sonora con un micrófono.
Entonces, para medir dB SPL con un micrófono, necesitaríamos un voltímetro en la salida del micrófono. Pero aún tendríamos el problema de depender de un índice de sensibilidad a una frecuencia específica.
Entonces, aunque los micrófonos miden la presión del sonido, no son los mejores instrumentos para medir dB SPL. Esto se reduce al término global «coloración».
Color del micrófono
La coloración del micrófono es un término amplio para describir las diferencias entre las ondas sonoras en el diafragma del micrófono y la forma en que el micrófono convierte esas ondas sonoras en señales eléctricas.
En otras palabras, la coloración del micrófono afecta la forma en que un micrófono mide la presión sonora a su alrededor. Cuanto más «coloreado» es un micrófono, menos preciso es para medir las verdaderas ondas sonoras que lo rodean.
Un micrófono perfectamente incoloro convertiría perfectamente una onda de sonido en una señal eléctrica. Un altavoz perfectamente incoloro podría recrear esta señal eléctrica como una recreación perfecta de la onda de sonido original. Por supuesto, estas son idealidades que nunca ocurren en el mundo real.
Un micrófono incoloro tendrá, como mínimo:
- Respuesta de frecuencia plana (igual sensibilidad en todo el espectro de frecuencias audibles).
- Patrón polar omnidireccional (igual sensibilidad a los sonidos de todas las direcciones).
Estas también son idealidades que no se pueden alcanzar en el mundo real.
Hay muchos factores que influyen en la coloración de un micrófono. Los principales factores incluyen:
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- Componentes físicos (,, cuerpo, etc.).
- Circuito interno.
¿Qué pasa con los micrófonos de medición?
Además de medir la presión sonora, los micrófonos de medición se utilizan para medir el ruido ambiental y las propiedades acústicas generales de un espacio.
Los micrófonos de medición calibrados también se utilizan para probar altavoces.
Los micrófonos de medición funcionan según los mismos principios que otros micrófonos. La gran mayoría de micrófonos de medición son condensadores. Los micrófonos de medición, sin embargo, son mucho más precisos con respuestas de frecuencia plana y sensibilidad calibrada.
Para utilizar correctamente los micrófonos de medición, deben estar debidamente calibrados. Con la calibración adecuada, conocemos la sensibilidad del micrófono (en voltios por pascal) a lo largo de toda su respuesta de frecuencia.
Con sensibilidad conocida, las señales de micrófono de medición se envían a través de sistemas de análisis de audio que nos permiten medir la presión del sonido y la acústica de la sala.
Medición de dB SPL con un medidor de decibelios
Si realmente queremos medir dB SPL de manera fácil y precisa, podríamos usar un medidor de decibelios compacto.
Un medidor de decibelios (también conocido como medidor de presión sonora) mide el nivel de presión sonora en su posición. ¡Lo hace con un micrófono!
El micrófono de un medidor de decibelios, como cualquier otro micrófono, tiene un diafragma que se mueve de acuerdo con la presión sonora variable que lo rodea. Este movimiento del diafragma provoca una señal de CA eléctrica.
Sin embargo, en lugar de emitir esta señal (como un micrófono normal), el medidor de decibelios convierte con precisión la señal eléctrica de nuevo en un valor de nivel de presión sonora, que luego se muestra en dB SPL.
Hay muchos medidores de decibelios en el mercado. Amazon tiene una gran selección, desde medidores de decibelios económicos hasta de alta gama. Compartiré enlaces para verificar los precios de los medidores de 4 decibelios que se muestran arriba:
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- TES 1151.
preguntas relacionadas
¿Qué es un micrófono de medición? Un micrófono de medición está especialmente diseñado con una respuesta plana e incolora a las ondas sonoras. Estos micrófonos son en su mayoría omnidireccionales y están diseñados para su uso con sistemas de análisis de audio para medir las características acústicas de una habitación.
¿Cómo se calibran los micrófonos? Los micrófonos se calibran típicamente mediante calibración de reciprocidad, donde se utilizan tres micrófonos no calibrados para calibrarse entre sí. Un método secundario incluye relacionar un micrófono no calibrado con uno calibrado. Los cambios se realizan principalmente en la cápsula y los circuitos para lograr la calibración.
