マイクロホン

マイクロホンの原理

マイクロホンというのはご存知、音を録音する機械ですね。

マイクロホンには後述するように色々な種類があるんですが、基本的には音がダイアフラムを振動させるところから始まります。
そのダイアフラムの振動をどう電気的な信号に変えるか、ということによって次のような分類になります。

リボン型

リボン型マイクロホンは、リボンと呼ばれる、数μという薄いアルミニウムでできたダイアフラムが使われています。
このダイアフラムが磁界の中を振動することによって電磁誘導がおきて電圧が発生します。

欠点としてはやはりダイアフラムが薄いので耐久性に難ありというところです。

ムービングコイル型

ムービングコイル型はダイアフラムにコイルがくっついていて、そのコイルが磁界中を動くことによって電気信号を発生させるマイクロホンです。

ダイアフラムは丈夫に作られていますが、コイルを直接ダイアフラムにくっつけているので重くなってしまっています。
そのため小さい音にたいしてはダイアフラムが振れず、感度がリボン型と比べてやや落ちるという欠点があります。

コンデンサ型

コンデンサ型のマイクロホンはダイアフラムがコンデンサのかたっぽになっているマイクです。
コンデンサの電気容量は次のような式で表されましたね。

つまり、距離に、極板間の距離に反比例します。

このため、かたっぽの極板を固定して、かたっぽの極板をダイアフラムとして使ってやれば、ダイアフラムの振動が極板間距離の振動になり、電気信号になるというわけです。
ムービングコイル型のようにダイアフラムには余計なものが付いていないため、感度も高く周波数特性もよいです。

ただ前の二つのマイクと違って、コンデンサだけなので別途電源が必要です。（電磁誘導の原理は発電にも利用されているように、それ原理の中で電気を生み出せるので外部電源がいりません。）

カーボン型

先ほどのコンデンサ型は静電容量を変化させていましたが、このカーボン型は電気抵抗を圧力によって変化させようというものです。
やっぱり発電機構ではないので外部電源が必要になります。

感度良好で頑丈という長所はあるものの雑音が非常に多いということで今は音質を問わないような音声録音の場のみに使われるようです。

ピエゾ型

最近はあまり聞かなくなりましたがむかし発電床みたいなのがありましたね。踏むと電気が付く床です。
その原理とまったく同じような原理で音をとるのがこのピエゾ型です。（上の応用例でも分かるように、発電機構なので外部電源不要です。）

ピエゾ型は圧電素子と呼ばれるものを使っています。圧電素子というのはその名のとおり圧力を加えると電圧が発生するようなものです。
昔は一般的なマイクの用途として使われてたみたいですが、今は楽器に直接取り付けるタイプとして生き残っているとのことです。
このタイプは空気の粗密波ではなくて直接楽器自体の振動を拾うので外部雑音の影響を受けないという利点があります。