Nous nʼaborderons pas ici les deux derniers types de microphones Microphones électrodynamiques à bobine mobile

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Rachel Bertrand
il y a 7 ans
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1 Article I. De la prise de son 1.1 Le microphone Dʼaprès Thierry Le Van Suu: Les microphones sont des dispositifs dont la fonction est de mesurer des pressions acoustiques en convertissant lʼénergie acoustique en une énergie de nature différente (généralement électrique ou optique).. Il sʼagit donc dʼun outil de mesure. [1] Il existe différents types de microphones : - Les microphones électrodynamiques (à bobine mobile) - Les microphones électrodynamiques (à ruban) - Les microphones électrostatiques (à condensateur) - Les microphones électrostatiques (à électret) - Les microphones magnétiques (utilisés dans les guitares et basses électriques) - Les microphones à charbon Nous nʼaborderons pas ici les deux derniers types de microphones Microphones électrodynamiques à bobine mobile Principe de fonctionnement Le principe de fonctionnement du microphone électrodynamique à bobine mobile est basé sur la loi de Faraday [2] : ε = C E.d l = d dt S B.d S = dθ dt Où ε est la force électromotrice induite, dθ dt magnétique. est la variation du flux du champ Autrement dit, la force électromotrice induite est égale à lʼopposée de la variation du flux du champ magnétique à travers la surface limitée par le circuit. Il y a donc génération dʼune tension variable aux bornes du circuit et production dʼélectricité (conversion de lʼénergie mécanique en électricité). Pour le microphone, lʼonde acoustique qui est une onde énergétique va créer un mouvement mécanique sur la membrane. Cette dernière va mettre en mouvement une bobine mobile qui entoure un aimant. Il y aura alors une variation du flux du champ magnétique capté par la bobine. La tension variable aux bornes de la bobine créera un courant variable qui sera un signal électrique. (FIG.1) [3] 1

2 Ce signal sera ensuite amplifié par un préampli et converti en signal numérique grâce à un convertisseur analogique - numérique. FIG. 1 Schéma dʼun microphone électrostatique à bobine Caractéristiques [4][5] Le microphone dynamique à bobine mobile est capable dʼencaisser une très grosse pression acoustique. Il sʼagit dʼun microphone assez robuste et ne nécessite pas dʼalimentation externe pour fonctionner. Il est cependant moins précis que le microphone électrostatique à condensateur car la bobine est fixée à la membrane Le microphone électrodynamique à ruban [6] Principe de fonctionnement Le microphone électrodynamique à ruban fonctionne sur un procédé similaire à celui du microphone électrodynamique à bobine. La différence réside dans les composants : à la place d une bobine mobile, il s agira d un ruban en aluminium, plissé en accordéon, servant à la fois de membrane et de bobine. (FIG.2) 2

3 FIG.2 Schéma d un microphone électrodynamique à ruban Caractéristiques Les microphones électrodynamiques à ruban possèdent une plus large bande passante que les microphones électrostatiques à bobines et sont aussi beaucoup plus précis. Ils sont par contre plus fragiles et possèdent une faible tension de sortie, c est pourquoi ils nécessitent une bonne amplification Les microphones électrostatiques à condensateur Principe de fonctionnement Un microphone capacitif est assimilable à un condensateur dont la capacité varie en fonction de la pression acoustique incidente. [1] (FIG.3) Il sʼagit ici dʼune capacité variable. Voyons cela plus en detail: La capacité dʼun condensateur est donné par: C = ε.a d Où ε est la permittivité du diélectrique, A est la surface de vis-à-vis des armatures et d la distance entre les armatures du condensateur. Dans notre cas, ε vaut ε 0 qui est la permittivité du vide. Dans le cas du microphone électrostatique à condensateur, une des deux armatures du condensateur est fixe tandis que lʼautre est fixée à la membrane. Lors des variations de la pression acoustique, la distance entre les armatures du condensateur va varier, ce qui va entraîner une variation de la tension aux bornes du circuit selon la loi [1][3]: Q = CV Où Q est la charge stockée dans le condensateur, C le coefficient capacitif du condensateur et V la tension aux bornes du condensateurs. Ces variations de la tension seront ensuite envoyées vers un préampli puis un convertisseur. 3

4 A la différence du microphone électrodynamique, il nʼy a quʼune variation de la tension sans production dʼélectricité. FIG. 3 Schéma dʼun microphone capacitif Caractéristiques [4][5] Afin de fonctionner, le microphone électrostatique à condensateur a besoin dʼune tension. Cette tension de 9V à 48V sʼappelle Alimentation fantôme. Elle est fournie par le préampli via le câble du micro. Ces microphones sont plus précis que les microphones dynamiques car la membrane est lʼarmature mobile du condensateur. Ils sont aussi plus sensibles au bruit et aux vibrations, ce qui fait quʼils nécessitent une suspension. Ils sont aussi plus fragiles Microphones électrostatiques à électret Principe de fonctionnement Le principe de fonctionnement est tout à fait similaire à celui du microphone électrostatique à condensateur à la différence près quʼune des deux armatures est polarisée de manière quasi permanente, lʼair est remplacé par un polymère isolant et lʼalimentation fantôme par une pile. FIG. 4 Schéma du microphone à électret Caractéristiques [7] La sensibilité de ces micros ainsi que leur qualité est extrêmement variable. Lʼalimentation nécessaire varie entre 9V et 12V. Leur plus grand avantage est de pouvoir les miniaturiser énormément. 4

5 1.2 Niveau de sortie [8] Il existe différents niveaux de sortie mais ceux qui nous intéressent sont: - Le niveau ligne - Le niveau micro. Le niveau ligne tourne généralement autour de l ordre du Volt. Le niveau micro varie autour de quelques millivolts. 1.3 Directivité [5][7] Le terme directivité est employé pour décrire la réaction dʼun micro aux sources sonores provenant de plusieurs directions. [5] Il existe différents types de directivité : - Directivité cardioïde - Directivité omnidirectionnelle - Directivité en 8 ou bidirectionnelle - Directivité canon - Directivité hyper- cardioïde - Directivité hypo- cardioïde Nous n aborderons pas ici les trois derniers types Directivité cardioïde Ce type de directivité est plus favorable aux sons arrivant dans l axe du microphone. (FIG.5 et 6) Ces derniers sont unidirectionnels, sensibles à l effet de proximité (amplification des basses fréquences) et au souffle. En effet, sur le diagramme polaire, il est possible de voir différentes courbes, fonctions de la position et de la fréquence, donnant l intensité de la prise en décibels. FIG.5 Directivité cardioïde. 5

6 FIG. 6 Directivité cardioïde et diagramme polaire Directivité omnidirectionnelle Ces microphones sont sensibles aux sons provenant de toutes les directions. (FIG. 7) FIG. 7 Directivité omnidirectionnelle et diagramme polaire. Ces microphones sont beaucoup moins sensibles à l effet de proximité Directivité bidirectionnelle ou en 8 Ces microphones possèdent une sensibilité sur leurs deux faces. (FIG. 8) Il s agit en quelque sorte d une somme de deux cardioïdes. 6

7 FIG. 8 Directivité bidirectionnelle ou en 8. Ces microphones sont sensibles à l effet de proximité comme en témoigne le diagramme polaire. (FIG.9) FIG. 9 Diagramme polaire de la directivité bidirectionnelle ou en Courbe de réponse Elle indique les variations de la sensibilité du capteur en fonction de la fréquence (Bande Passante). [7] (FIG. 10) FIG. 10 Exemple de courbe de réponse dʼun microphone Shure SM Connectique, désymétrisation et connecteurs [8] Le signal électrique réceptionné au niveau du micro va devoir être amené à un étage d amplification, le préampli. Pour ce faire, il va circuler dans des câbles électriques. Cependant, le niveau micro est très faible et le signal sera sensible aux parasites (contrairement au niveau ligne par exemple). 7

8 Article II. Bibliographie : 1. LE VAN SUU, Thierry Etude analytique, conception et microfabrication de microphones capacitifs miniatures. Thèse de doctorat. 179p. 2. GRENEZ, Francis. DATE. Elec-H-200. PAGE. 3. HAELTERMAN, Marc Physique générale, Chapitre 4 - Electromagnétisme. Presses Universitaires de Bruxelles. PAGE 4. Ziggysono : (Ziggy est ingé son de live et de studio) Dernière date de consulation: 01/03/ PITTMAN Aspen (fondateur de la marque groove tube). Les types de microphones. Article paru sur < > Dernière date de consulation: 01/03/ MALLARD Rémy < > Dernière date de consulation: 01/03/ VOYARD, Pierre Dernière date de consultation : 02/03/2012 (ingé son à lʼutm-esav) 8. GUILLOIS Frank. Préparer le signal pour lʼenregistrement < > (Frank Guillois est ingénieur du son de formation, auteur et compositeur) 9. Pro Co Sound documentation. Understanding Microphone Cables. 9p. Article III. Table des images 1. Schéma dʼun microphone électrodynamique à bobine. Source < > 2. Schéma dʼun microphone électrodynamique à ruban. Source < > 3. Schéma dʼun microphone capacitif. Source : LARDIES Joseph, ARBEY Olivia, BERTHILLIER Marc. Analyse de la tension collapse dans les transducteurs capacitifs ultrasonores. Congrès Français dʼacoustique. Université de Franche-Comté. 6p. 8

9 4. Schéma dʼun microphone à électret. Source Directivité et diagramme polaire. Sources < > et Extrait de documentation Schoeps 10. Exemple de courbe de réponse dʼun microphone Shure SM58. Extrait de documentation Shure 9

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