Кіріспе
Дыбысты электрлік сигналға түрлендіретін құрылғы. Микрофон, көне тілде микрофон (/m/aɪ/k/) немесе майк деп аталады, – бұл дыбысты электрлік сигналға түрлендіретін түрлендіргіш. Микрофондар телефондар, есту аппараттары, концерт залдары мен қоғамдық шаралар үшін үн күшейткіш жүйелер, кино түсіру, тікелей және жазылған аудиоинженерия, дыбыс жазу, екі бағытты радиобайланыс құралдары, мегафондар, радио және теледидар хабарларын тарату сияқты көптеген қолданыстарда қолданылады. Олар сондай-ақ компьютерлерде және ұялы телефондар сияқты басқа да электрондық құрылғыларда дыбыстарды жазу, сөзді тану, VoIP және ультрадыбыстық сенсорлар немесе соққы сенсорлары сияқты басқа мақсаттар үшін де қолданылады. Бүгінде дыбыс толқынының ауа қысымының өзгеруін электр сигналына түрлендіру үшін әртүрлі әдістерді қолданатын бірнеше микрофон түрлері қолданылады. Ең көп таралғандары – магнит өрісінде орналасқан сым орамды пайдаланатын динамикалық микрофон; тербелмелі диафрагманы конденсатор пластинасы ретінде пайдаланатын конденсаторлық микрофон; және пьезоэлектрлік материалдан жасалған кристалды пайдаланатын контакттік микрофон. Микрофонды сигналды жазу немесе көбейту үшін әдетте алдын ала күшейткішке қосу қажет.
A microphone, colloquially called a mic (/m//aɪ//k/), or mike, is a transducer that converts sound into an electrical signal. Microphones are used in many applications such as telephones, hearing aids, public address systems for concert halls and public events, motion picture production, live and recorded audio engineering, sound recording, two way radios, megaphones, and radio and television broadcasting. They are also used in computers and other electronic devices, such as mobile phones, for recording sounds, speech recognition, VoIP, and other purposes, such as ultrasonic sensors or knock sensors. Several types of microphone are used today, which employ different methods to convert the air pressure variations of a sound wave to an electrical signal. The most common are the dynamic microphone, which uses a coil of wire suspended in a magnetic field; the condenser microphone, which uses the vibrating diaphragm as a capacitor plate; and the contact microphone, which uses a crystal of piezoelectric material. Microphones typically need to be connected to a preamplifier before the signal can be recorded or reproduced.
Тарих
Адамдар үлкен топқа сөйлеу үшін, адам дауысының күшеюіне қажеттілік туды. Бұған қол жеткізу үшін пайдаланылған ең алғашқы құрылғылар акустикалық мегафондар болды. Б.з.б. V ғасырдағы Грекиядағы алғашқы мысалдардың кейбіреулері амфитеатрлардағы актерлердің дауысын дыбыстық түрде күшейте алатын мүйіз пішіндес ауыз ашылған театр маскалары болды. 1856 жылы итальяндық өнертапқыш Антонио Мюччи магнит өрісінің әртүрлі тереңдіктеріне сымды жылжыту арқылы электр тогын өндіруге негізделген динамикалық микрофонды жасады. Бұл модуляция әдісі телефон технологиясы үшін де ең тұрақты әдіс болды. Ол 1857 жылы өзінің құрылғысы туралы былай деп жазды: "Ол дірілдейтін диафрагмадан және оны айналдыра оралған спиральді сыммен электрленген магниттен тұрады. Дірілдейтін диафрагма магниттің тогын өзгертеді. Тоқтың өзгеруі сымның екінші ұшына жіберіледі, бұл қабылдағыш диафрагманың ұқсас дірілісін тудырады және сөзді қайталайды". 1861 жылы неміс өнертапқышы Иоганн Филипп Рейс үзіліссіз ток шығаратын дірілдегіш мембранаға бекітілген металл жолақты пайдаланатын алғашқы дыбыс таратушыны ("Рейс телефоны") жасады. 1876 жылы Александр Грэм Белл мен Элиша Грейдің алғашқы телефондарының "сұйық таратушы" дизайнымен жақсы нәтижелерге қол жеткізілді. Диафрагма қышқыл ерітіндісіндегі өткізгіш таяққа бекітілді. Алайда, бұл жүйелер өте нашар дыбыс сапасын берді. Дұрыс дауыс телефониясын іске асыратын алғашқы микрофон (бос контактілі) көміртек микрофоны болды. Бұл әдісті Англияда Дэвид Эдвард Хьюз, АҚШ-та Эмиль Берлинер мен Томас Эдисон тәуелсіз түрде әзірледі. Эдисонға алғашқы патент (ұзақ сот дауларынан кейін) 1877 жылдың ортасында берілсе де, Хьюз бірнеше жыл бұрын көптеген куәгерлердің алдында өзінің жұмыс істейтін құрылғысын көрсетті және көптеген тарихшылар оны ойлап тапқан деп есептейді. Берлинер микрофоны Александр Грэм Беллдің телефонында пайдаланылу арқылы коммерциялық табысқа жетті және Берлинер Беллдің жұмысына қабылданды. Көміртек микрофоны телефон, радио хабарларын тарату және дыбыс жазу индустриясының дамуында маңызды рөл атқарды. Томас Эдисон көміртек микрофонын 1886 жылы көміртек түймелі таратушыға жетілдірді. 1916 жылы "Western Electric" компаниясының Э. К. Вент алғашқы конденсаторлық микрофонды жасап, жаңа жетістіктерге қол жеткізді. 1923 жылы алғашқы жылжымалы микрофон құрастырылды. Капитан Х. Дж. Раунд жасаған Marconi Sykes magnetophone лондондық BBC студиясының стандартына айналды. Бұл 1930 жылы Алан Блумлейн мен Герберт Холман HB1A-ны шығарған кезде жақсартылды, ол сол кездегі ең жақсы стандарт болды. Осы жылдар ішінде бұл микрофондарды бірнеше компаниялар, ең әйгілісі RCA, микрофонға бағыттылық беру үшін үлгілерді басқаруда үлкен жетістіктерге қол жеткізді. Телевизия және кино технологиясының дамуымен жоғары сапалы микрофондарға және жақсы бағыттылыққа сұраныс артты. 1963 жылы "Electro Voice" академиялық сыйлық иегері болған ату микрофонын шығарды. ХХ ғасырдың екінші жартысында Shure Brothers SM58 және SM57 шығарып, даму тез қарқын алды.
Түрлері
Микрофондар түрлендіргіш принципі бойынша, мысалы, конденсаторлық, динамикалық сияқты түрлерге және бағыттық қасиеттері бойынша жіктеледі. Кейде микрофонды сипаттау үшін диафрагмасының мөлшері, қолданылу мақсаты немесе негізгі дыбыс кірісінің микрофонның басты осіне (алдыңғы немесе бүйірлік орналасуы) қатысты бағыты сияқты басқа да қасиеттері қолданылады.
Конденсатор
1916 жылы Е. К. Венте Western Electric компаниясында ойлап тапқан конденсатор микрофоны, сондай-ақ сыйымдылық микрофоны немесе электростатикалық микрофон деп те аталады – конденсаторлар бұрын конденсаторлар деп аталатын. Диафрагма конденсатордың бір пластинасы ретінде жұмыс істейді, ал дыбыс тербелістері пластиналар арасындағы қашықтықты өзгертеді. Плиталардың сыйымдылығы олардың арасындағы қашықтыққа кері пропорционал болғандықтан, тербелістер сыйымдылықтың өзгеруін тудырады. Сыйымдылықтың осы өзгерістері дыбыс сигналын өлшеу үшін пайдаланылады. Қимылсыз және қозғалмалы пластиналардың жиынтығы "элемент" немесе "капсула" деп аталады. Конденсатор микрофондары телефондық передатчиктерден бастап, арзан караоке микрофондарына дейін және жоғары сапалы жазбаға арналған микрофондарға дейін қолданылады. Олар әдетте жоғары сапалы дыбыс сигналын шығарады және қазір зертханаларда және жазу студияларында кең таралған. Бұл технологияның артықшылығы, басқа микрофон түрлерінен айырмашылығы, дыбыс толқынынан көбірек жұмыс істеуді талап ететін үлкен массаны қозғаудың қажеті болмайды, керісінше, өте кішкентай массаны қозғау жеткілікті. Конденсатор микрофондарына қуат көзі қажет, ол жабдықтағы микрофондық кірістер арқылы фантомдық қуат түрінде немесе кішкентай батареядан беріледі. Конденсатор пластинасының кернеуін орнату үшін қуат қажет, сонымен қатар микрофон электроникасын қуаттандыру үшін де керек (электрет және тұрақты токпен поляризацияланған микрофондар үшін кедергіні түрлендіру, ал радиожиілікті/жоғары жиілікті микрофондар үшін демодуляция немесе анықтау). Конденсатор микрофондары екі диафрагмамен де жабдылуы мүмкін, оларды электрлік түрде қосып, кардиоидты, толық бағытты және сегіздік сияқты әртүрлі полярлық диаграммаларды алуға болады (төменде қараңыз). Кейбір микрофондарда, мысалы Røde NT2000 немесе CAD M179 сияқты, диаграмманы үздіксіз өзгертуге де болады. Конденсатор микрофондарының екі негізгі түрі бар, олар дыбыс сигналын түрлендіргіштен алу әдісіне байланысты: тұрақты токпен (DC) бейтараптандырылған микрофондар және радиожиілікті (RF) немесе жоғары жиілікті (HF) конденсаторлық микрофондар.
DC-бағдарланған конденсатор
DC бейімді конденсаторлық микрофонда пластиналар тұрақты зарядпен (Q) бейімделеді. Конденсатор пластиналарындағы кернеу, ауадағы дірілдерге байланысты, сыйымдылық теңдеуі (C = ) бойынша өзгереді, мұнда Q – кулондармен өлшенген заряд, C – фардтармен өлшенген сыйымдылық және V – вольттармен өлшенген потенциалдар айырмашылығы. Конденсаторда дерлік тұрақты заряд сақталады. Сыйымдылық өзгерер кезде конденсатордағы заряд өте аз өзгереді, бірақ естілетін жиіліктерде ол тұрақты болып қалады. Капсуланың сыйымдылығы (шамамен 5-тен 100 пФ-қа дейін) және бейімдеу кедергісінің шамасы (100 МΩ-тан ондаған ГΩ-қа дейін) аудио сигнал үшін жоғары өткізгіш, ал бейімдеу кернеуі үшін төмен өткізгіш сүзгі құрайды. RC тізбегінің уақыт тұрақтысы кедергі мен сыйымдылықтың көбейтіндісіне тең екенін ескеріңіз. Сыйымдылық өзгеру уақыты ішінде (20 Гц аудио сигналы үшін 50 мс-қа дейін) заряд іс жүзінде тұрақты болады және конденсатордағы кернеу сыйымдылықтың өзгеруін көрсету үшін дереу өзгереді. Конденсатордағы кернеу бейімдеу кернеуінен жоғары және төмен өзгереді. Бейімдеу және конденсатор арасындағы кернеу айырмашылығы тізбекті кедергі арқылы көрінеді. Кедергідегі кернеу орындалу немесе жазу үшін күшейтіледі. Көп жағдайларда микрофондағы электроника кернеуді арттырмайды, себебі кернеу айырмашылығы өте маңызды, жоғары дыбыс деңгейі үшін бірнеше вольтқа жетеді. Бұл өте жоғары кедергілі тізбек болғандықтан, кернеу тұрақты қалғанда тек ток күшейтілуі қажет.
Қылмыстық радиоактивті конденсатор
RF конденсаторлық микрофондар салыстырмалы түрде төмен RF кернеуін пайдаланады, ол төмен шу деңгейіне ие осциллятор арқылы жасалады. Осциллятордан келетін сигнал, дыбыс толқындарының капсула диафрагмасын қозғалысқа келтіруінен туындайтын сыйымдылық өзгерістері арқылы амплитудалық модуляцияға түсуі мүмкін, немесе капсула осциллятор сигналының жиілігін модуляциялайтын резонанстық тізбектің бөлігі болуы мүмкін. Демодуляция нәтижесінде өте төмен шығару кедергісіне ие, төмен шулы аудио жиілік сигналы алынады. Жоғары кернеудің қажет болмауы диафрагманы аздап тартылған күйде пайдалануға мүмкіндік береді, бұл жоғары серпімділікке байланысты кеңірек жиілік диапазонына қол жеткізуге мүмкіндік береді. RF кернеулендіру процесінің нәтижесінде төмен электрлік кедергілі капсула пайда болады, оның пайдалы қасиеттерінің бірі – RF конденсаторлық микрофондар ылғалды ауа райында жұмыс істей алады, бұл ластанған оқшаулағыш беттері бар DC кернеулендірілген микрофондарда проблема тудыруы мүмкін. Sennheiser "MKH" сериялы микрофондары RF кернеулендіру техникасын қолданады. Осы физикалық принциптің жасырын, қашықтан қосылатын қолданбасын кеңестік ресейлік өнертапқыш Леон Термен ойлап тапты және ол 1945-1952 жылдар аралығында Мәскеудегі АҚШ елшісінің резиденциясын тыңдау үшін пайдаланылды.
Электр конденсаторы
Электрет микрофоны — Герхард Сесслер мен Джим Уэст 1962 жылы Белл зертханасында ойлап тапқан конденсаторлық микрофонның бір түрі. Дәстүрлі конденсаторлық микрофонға қолданылатын сыртқы заряд электрет материалындағы тұрақты зарядпен алмастырылады. Электрет — тұрақты түрде электр заряды бар немесе поляризацияланған ферроэлектрлік материал. Атауы электростатикалық және магнит сөздерінен шыққан; электретте статикалық заряд материалдағы статикалық зарядтардың реттелуі арқылы орналасады, дәл сол сияқты, тұрақты магнит темірдің бір бөлігіндегі магниттік домендердің реттелуі арқылы жасалады. Жақсы өнімділігі мен өндіріс процесінің қарапайымдығы, демек, төмен құнының арқасында бүгінгі таңда жасалатын микрофондардың басым көпшілігі электрет микрофондары болып табылады; жартылай өткізгіш өндірушілер жылдық өндірісті бір миллиардтан астам бірлікке бағалайды. Олар жоғары сапалы жазудан және лавальер (лапел) микрофоны ретінде қолданудан бастап, кішкентай дыбыс жазу құрылғылары мен телефондардағы микрофондарға дейін көптеген қолданыстарда қолданылады. MEMS микрофондары кеңінен таралғанға дейін, дерлік барлық ұялы телефондардың, компьютерлердің, PDA және гарнитуралардың микрофондары электрет типті болды. Басқа конденсаторлық микрофондардан айырмашылығы, олар поляризациялық кернеуді қажет етпейді, бірақ көбінесе қуатты қажет ететін интеграцияланған алдын ала күшейткішпен жабдықталады (жиі бұл поляризациялық қуат немесе бейастық деп қате аталады). Бұл алдын ала күшейткіш дыбысты күшейту және студиялық қолданыстарда көбінесе фантомдық қуатпен жабдықталады. Жеке компьютерлерге (PC) арналған монофоникалық микрофондар, кейде мультимедиалық микрофондар деп аталады, әдеттегідей стерео үшін қолданылатын 3,5 мм плагинді пайдаланады, бірақ қуатсыз; сақина екінші арнаға сигнал берудің орнына, компьютердің (әдетте) 5 В қуат көзінен резистор арқылы қуатты жеткізеді. Стереофоникалық микрофондар да осы қосқышты пайдаланады; жабдықтар мен микрофондар қандай стандартты қолданатынын анықтаудың нақты жолы жоқ.
Клапанды микрофон
Клапандық микрофон – вакуумдық түтікше (клапан) күшейткішін пайдаланатын конденсаторлық микрофон. Олар түтікше дыбысын ұнататындардың арасында танымал болып қала береді.
Динамикалық
Динамикалық микрофон (сонымен қатар жылжымалы катушкалы микрофон деп те аталады) электромагниттік индукция принципі бойынша жұмыс істейді. Олар сенімді, салыстырмалы түрде арзан және ылғалға төзімді. Бұл, кері байланысқа дейін жоғары күшейту мүмкіндігімен қосылғанда, оларды сахнада пайдалануға өте қолайлы етеді. Динамикалық микрофондар динамиктердегідей динамикалық принципті, бірақ кері бағытта қолданады. Диафрагмаға тұрақты магниттің магнит өрісінде орналасқан кішкентай жылжымалы индукциялық катушка бекітіледі. Дыбыс микрофонның қорғағыш торлары арқылы кіргенде, дыбыс толқыны диафрагманы қозғалтады. Диафрагма дірілдегенде, катушка магнит өрісінде қозғалып, электромагниттік индукция арқылы катушкада өзгеріп отыратын кернеу тудырады. Бір динамикалық мембрананың барлық дыбыс жиіліктеріне сызықты жауап беруі мүмкін емес. Сондықтан кейбір микрофондар аудио спектрінің әртүрлі бөліктері үшін бірнеше мембраналарды қолданып, содан кейін алынған сигналдарды біріктіреді. Көптеген сигналдарды дұрыс біріктіру қиын; мұндай конструкциялар сирек кездеседі және әдетте қымбатқа түседі. Алайда, аудио спектрінің нақты бөліктеріне бағытталған бірнеше конструкциялар бар. Мысалы, AKG D112 микрофоны төмен жиіліктерге (басқа) жауап беру үшін, жоғары жиіліктерге (дискантқа) емес, арналған.
Таспа
Таспалы микрофондар магнит өрісінде еркін ілген, әдетте толқынды металл таспаны қолданады. Таспа микрофонның шығысына электрлік түрде қосылған, ал оның магнит өрісіндегі қозғалысы электр сигналын тудырады. Таспалы микрофондар, принципте, динамикалық микрофондарға ұқсас, себебі екеуі де дыбысты магниттік индукция арқылы өндіреді. Негізгі таспалы микрофондар дыбысты екі бағытты (немесе «сегіздік» пішіндес, төмендегі суретте көрсетілгендей) схемада сезеді, өйткені таспа екі жағынан да ашық. Сонымен қатар, таспаның массасы өте төмен болғандықтан, ол дыбыс қысымына емес, ауа жылдамдығына жауап береді. Симметриялы алдыңғы және артқы жақтан дыбыс қабылдау стерео жазуда қиындық тудыруы мүмкін, бірақ жоғары жақтан келетін сыртқы шуды азайту үшін таспалы микрофонды көлденең орналастыруға болады, мысалы, барабанның тарелкаларының үстіне, сонда артқы бөлігі тек барабан тарелкаларынан дыбыс алады. «Сегіздік» немесе Блумлейн жұбы стерео жазу әйгілеуге ие болып келеді, ал таспалы микрофонның «сегіздік» сипаттамасы осы қолдану үшін өте қолайлы. Басқа да бағытталған схемаларды жасау үшін таспаның бір жағын акустикалық бөгетпен немесе қорғағышпен жабуға болады, осылайша дыбыс тек бір жағынан ғана жетеді. Классикалық RCA Type 77 DX микрофонында ішкі қорғағыштың сырттан реттелетін бірнеше орны бар, бұл «сегіздік» пішімнен «бір бағытты» схемаға дейін әртүрлі жауап схемаларын таңдауға мүмкіндік береді. Бұрынғы таспалы микрофондар, олардың кейбіреуі әлі де жоғары сапалы дыбыс береді, осы себепті бағалы болған, бірақ жақсы төмен жиілікті жауапты тек таспа еркін ілген кезде ғана алуға болады, бұл оларды салыстырмалы түрде нәзік етеді. Қазіргі заманғы таспа материалдары, соның ішінде жаңа наноматериалдар, бұл мәселелерді жойды және тіпті төмен жиіліктерде таспалы микрофондардың динамикалық диапазонын жақсартады. Желден қорғайтын экрандар ескі таспаны зақымданудан сақтайды, сондай-ақ жазудағы кескіш дыбыстарды азайтады. Дұрыс жасалған желден қорғайтын экрандар жоғары жиіліктерді едәуір әлсіздетпейді. Басқа динамикалық микрофондар сияқты, таспалы микрофондарға фантомдық қуат қажет емес, шын мәнінде, бұл кернеу кейбір ескі таспалы микрофондарды зақымдауы мүмкін. Кейбір жаңа таспалы микрофондар алдын ала күшейткішпен жабдықталған, сондықтан оларға фантомдық қуат керек, ал заманауи пассивті таспалы микрофондардың (алдын ала күшейткіші жоқ) схемалары таспа мен трансформаторды фантомдық қуаттан зақымданудан қорғау үшін жасалған. Сондай-ақ, желдің соғуына және фантомдық қуатқа төзімді жаңа таспа материалдары бар.
Көміртек
Көміртек микрофоны – микрофонның ең алғашқы түрі. Көміртекті түйме микрофоны (немесе кейде жай ғана түйме микрофоны) Берлинер және Эдисон микрофондарындағы сияқты екі металл пластинаның арасына қысылған көміртек ұнтақтарын қамтитын капсула немесе түйме қолданады. Металл пластиналарға кернеу қосылады, нәтижесінде көміртек арқылы шағын ток өтеді. Бір пластина, диафрагма, түсіп келетін дыбыс толқындарымен бірге тербеліп, көміртекке өзгермелі қысым түсіреді. Қысымның өзгеруі ұнтақтардың пішінін өзгертпейді, соның салдарынан әрбір жақын ұнтақ жұбының арасындағы жанасу ауданы өзгереді, ал бұл ұнтақтардың жиынтығының электр кедергісінің өзгеруіне себеп болады. Кедергінің өзгеруі микрофон арқылы өтетін токқа сәйкес өзгереді, соның нәтижесінде электр сигналы пайда болады. Көміртек микрофондары бұрын телефондарда кеңінен қолданылған; олардың дыбыс көшіру сапасы өте төмен және жиілік диапазоны шектеулі, бірақ өте берік құрылғылар. Буде микрофоны салыстырмалы түрде ірі көміртек шарларын қолданған, бұл гранулді көміртек түйме микрофондарына ұқсас болды. Басқа микрофон түрлерінен айырмашылығы, көміртек микрофоны күшейткіш ретінде де қолданылуы мүмкін, дыбыс энергиясының аз мөлшерін пайдаланып, электр энергиясының үлкен мөлшерін басқаруға болады. Көміртек микрофондары алғашқы телефондық ретрансляторлар ретінде қолданылды, бұл вакуумдық лампалар пайда болмай тұрып, қашықтықтан телефонмен сөйлесуге мүмкіндік берді. "Браун релесі" деп аталатын бұл ретрансляторлар магниттік телефондық қабылдағышты көміртек микрофонымен механикалық түрде байланыстыру арқылы жұмыс істеді: қабылдағыштан алынған әлсіз сигнал микрофонға берілді, онда ол күшті электр тогын модуляциялап, желіге жіберу үшін күшті электр сигналын жасады. Бұл күшейткіш әсерінің бір мысалы – кері байланыс салдарынан туындаған тербеліс, нәтижесінде ескі "шамды" телефонның құлаққаптары көміртек микрофонына жақын орналасса, естілетін сыңғырлау пайда болатын.
Пьезоэлектрлік
Кристалл микрофоны немесе пьезомикрофоны – кейбір материалдардың қысымға ұшырағанда кернеу тудыру қабілеті болып табылатын пиезоэлектрлік құбылысты пайдаланып, дірілді электр сигналына айналдырады. Мысалы, калий натрий тартраты – бұл пьезоэлектрлік кристалл, ол микрофон және жұқа динамик компоненті ретінде түрлендіргіш ретінде жұмыс істейді. Кристалл микрофондар бұрын вакуумдық түтікшелі (клапанды) жабдықтармен, мысалы, үйдегі таспаға жазу аппаратымен жиі жабдықталған. Олардың жоғары шығыс кедерісі вакуумдық түтікшенің кіріс сатысының жоғары кіріс кедерісімен (әдетте 10 МΩ шамасында) жақсы сәйкес келді. Оларды алғашқы транзисторлық жабдықтармен үйлестіру қиын болды және біраз уақытқа дейін динамикалық микрофондармен, ал кейінірек кішкентай электреттік конденсаторлық құрылғылармен ауыстырылды. Кристалл микрофонының жоғары кедерісі оны микрофонның өзінен де, қосылатын кабельден де келетін шуға өте сезімтал етті. Пьезоэлектрлік түрлендіргіштер көбінесе акустикалық музыкалық аспаптардың дыбысын күшейту үшін, барабан соққыларын анықтау үшін, электрондық үлгілерді іске қосу үшін және су астындағы жоғары қысым сияқты қиын жағдайларда дыбысты жазу үшін қолданылады. Акустикалық гитаралардағы кронштейнге орнатылған пикаптар әдетте пьезоэлектрлік құрылғылар болып табылады, олар кронштейн арқылы өтетін ішектерге жанасады. Бұл микрофонның түрі, әдеттегі электр гитараларында кездесетін магниттік катушкалы пикаптардан өзгеше, олар дірілді қабылдау үшін механикалық байланыс орнына магниттік индукцияны пайдаланады.
Оптика талшықтары
Талшықты-оптикалық микрофон, дәстүрлі микрофондар сияқты сыйымдылық немесе магниттік өрістердің өзгеруін сезудің орнына, жарық интенсивтілігінің өзгеруін сезу арқылы дыбыстық толқындарды электр сигналдарына түрлендіреді. Жұмыс істеу кезінде лазерлік көзден шыққан жарық оптикалық талшық арқылы өтіп, шағылыстыратын мембрананың бетін жарықтандырады. Мембрананың дыбыстық дірілі, мембранадан белгілі бір бағытта шағылысқан жарықтың интенсивтілігін модуляциялайды. Модуляцияланған жарық екінші оптикалық талшық арқылы фотодетекторға жіберіледі, ол интенсивтілігі модуляцияланған жарықты аналогты немесе цифрлық аудиоға түрлендіріп, беру немесе жазу үшін қолданылады. Талшықты-оптикалық микрофондар жоғары динамикалық және жиілік диапазонына ие, бұл ең жақсы сападағы дәстүрлі микрофондарға ұқсас. Талшықты-оптикалық микрофондар электрлік, магниттік, электростатикалық немесе радиоактивтік өрістерге реакция жасамау немесе оларға әсер етпеу қасиетіне ие (бұл EMI/RFI иммунитеті деп аталады). Сондықтан, талшықты-оптикалық микрофон конструкциясы дәстүрлі микрофондардың тиімсіз немесе қауіпті болып табылатын жерлерде, мысалы, өнеркәсіптік турбиналардың ішінде немесе магниттік-резонанстық томография (МРТ) жабдықтарының ортасында қолдануға өте қолайлы. Талшықты-оптикалық микрофондар берік, жылу мен ылғалдың қоршаған ортадағы өзгерістеріне төзімді және кез келген бағыттылыққа немесе кедеріс сәйкестігіне ие болуы мүмкін. Микрофонның жарық көзі мен фотодетектор арасындағы қашықтық бірнеше километрге дейін жете алады, алдын ала күшейткіш немесе басқа электр құрылғысының қажеті болмайды, бұл талшықты-оптикалық микрофондарды өнеркәсіптік және қадағалау акустикалық мониторингі үшін қолайлы етеді. Талшықты-оптикалық микрофондар инфрадыбыс мониторингі және шуды жою сияқты нақты қолдану салаларында қолданылады. Олар медициналық қолдануда, әсіресе МРТ-бөлмелерінде және қашықтан басқару орталықтарында радиологтар, қызметкерлер және пациенттерге күшті және шулы магниттік өріс ішінде қалыпты түрде әңгімелесуге мүмкіндік беретіндіктен, өте пайдалы болып табылды. Басқа қолдануларға өнеркәсіптік жабдықтарды бақылау, аудио калибрлеу және өлшеу, жоғары сапалы жазу және құқық қорғау органдарының жұмысы жатады.
Лазерлік
Лазерлік микрофондар көбінесе фильмдерде тыңшы құрылғысы ретінде бейнеленеді, себебі оларды микрофон жабдықтарынан қашықта дыбысты жазуға болады. Лазер сәулесі терезеге немесе дыбысқа сезімтал басқа жазық бетке бағытталады. Бұл беттің дірілі әсерінен сәуленің қайтарылу бұрышы өзгереді, ал қайтарылған сәуледен лазерлік нүктенің қозғалысы анықталып, аудио сигналға айналдырылады. Күрделі және қымбат нұсқасында қайтарылған жарық бөлініп, интерферометрге жіберіледі, ол кері қайтарылған сәуленің оптикалық жолының ұзындығындағы өзгерістер арқылы беттің қозғалысын анықтайды. Алғашқысы – үстел үстіндегі тәжірибе, екіншісіне өте тұрақты лазер мен жоғары дәлдікті оптика қажет. Лазерлік микрофонның жаңа түрі – лазер сәулесі мен түтін немесе буды қолданып, ашық ауадағы дыбыс дірілдерін анықтайтын құрылғы. 2009 жылдың 25 тамызында АҚШ патенті 7,580,533 лазер сәулесінің жолында қозғалатын түтін немесе бу ағыны бар лазер фотоэлементінің жұбына негізделген бөлшектік ағынды анықтау микрофонына берілді. Дыбыс толқындары түтінде бұзылыстар тудырады, бұл өз кезегінде фотодетекторға жететін лазер жарығының мөлшерін өзгертеді. Бұл құрылғының прототипі 2009 жылдың 9-12 қазанында Нью-Йоркте өткен Аудиоинженерлік қоғамның 127-ші конгресінде көрсетілді.
Сұйық
Алғашқы микрофондар мәнді сөйлеуді шығара алмады, Александр Грэм Белл өзгермелі кедергілі микрофон/хабар таратушыны қоса, жақсартулар жасағанға дейін. Беллдің сұйық хабар таратушысы, аздаған күкірт қышқылы қосылған сумен толтырылған металл кесектен тұратын. Дыбыс толқыны диафрагманы қозғайды, нәтижесінде ине су ішінде жоғары-төмен қозғалады. Сым мен кесектің арасындағы электр кедергісі, суға батырылған ине төңірегіндегі судың қисықтығының (менискісінің) мөлшеріне кері пропорционалды болды. Элиша Грей ине орнына латунь таяқ қолданып, нұсқасын тіркеуге өтініш берді. Майоранна, Чемберс, Ванни, Сайкс және Элиша Грей сұйық микрофонға тағы да шағын өзгерістер мен жақсартулар енгізді, ал Реджинальд Фессенден 1903 жылы оның бір нұсқасын патенттеді. Бұл алғашқы жұмыс істейтін микрофондар еді, бірақ оларды коммерциялық мақсатта пайдалануға болмады. Белл мен Уотсон арасындағы тарихи алғашқы телефондық әңгіме сұйық микрофон арқылы жүзеге асты.
МЕМС
MEMS (микроэлектромеханикалық жүйелер) микрофоны микрофон чипі немесе кремний микрофоны деп те аталады. Қысымға сезімтал диафрагма MEMS өңдеу технологияларын қолдану арқылы кремний пластинасына тікелей жасалады және көбінесе интеграцияланған алдын ала күшейткішпен бірге келеді. Көптеген MEMS микрофондары конденсаторлық микрофон конструкциясының түрлері болып табылады. Цифрлық MEMS микрофондары бірнеше CMOS чипінде аналогты-цифрлық түрлендіргіш (ADC) схемаларын біріктіреді, бұл чипті цифрлық микрофонға айналдырады, соның салдарынан ол қазіргі заманғы цифрлық өнімдермен оңай интеграцияланады. MEMS кремний микрофондарын өндіретін ірі өндірушілер: Wolfson Microelectronics (WM7xxx), қазір Cirrus Logic, InvenSense (Analog Devices сатқан өнімдер желісі), Akustica (AKU200x), Infineon (SMM310 өнімдері), Knowles Electronics, Memstech (MSMx), NXP Semiconductors (Knowles сатып алған бөлімшесі), Sonion MEMS, Vesper, AAC Acoustic Technologies және Omron. Соңғы жылдары, 2010 жылдан бері, пьезоэлектрлік MEMS микрофондарын жасауға қызығушылық пен зерттеулер күшейді, бұл қолданыстағы конденсаторлық типтегі MEMS конструкцияларынан едәуір архитектуралық және материалдық айырмашылықты білдіреді.
Плазма
Плазмалық микрофонда иондалған газдың плазмалық доғасы қолданылады. Дыбыс толқындары плазманың айналасындағы қысымды өзгертеді, осы өзгерістер температураның өзгеруіне себеп болады, ал ол плазманың өткізгіштігін өзгертеді. Осы өткізгіштік өзгерістері плазмаға берілетін электр қуатындағы өзгерістер ретінде анықталады. Бұл микрофонның тәжірибелік нұсқасы.
Микрофон ретінде динамиктер
Ласпикер – электр сигналын дыбыс толқынына айналдыратын түрлендіргіш, микрофонның функционалдық қарама-қарсысы болып табылады. Кәдімгі динамик динамикалық микрофонға ұқсас құрылымға ие (диафрагма, катушка және магнитпен), сондықтан динамиктер микрофон ретінде "кері" жұмыс істей алады. Өзара байланыс принципі қолданылады, демек, нәтижедегі микрофонның бір динамикпен бірдей кемшіліктері бар: шектеулі төмен және жоғары жиілік диапазоны, нашар басқарылатын бағыттылық және төмен сезімталдық. Практикалық қолданыста динамиктер кейде микрофон ретінде қолданылады, мысалы, интеркомдарда, рацияларда немесе бейне ойындардағы дауыстық чат құрылғыларында, онда жоғары өткізу қабілеті мен сезімталдық қажет болмайды, немесе дәстүрлі микрофондар жетіспеген жағдайларда. Дегенмен, осы кемшіліктерді пайдаланатын кем дегенде бір практикалық қолдану бар: барабан жиынтығындағы "бас барабанның" (kick drum) алдына жақын орналасқан орташа өлшемді гүлік микрофон ретінде қолданылады. Коммерциялық өнімнің мысалы – Yamaha Subkick, ол 10 дюймдік барабан қабығына орнатылған және бас барабанның алдында қолданылатын гүлік. Салыстырмалы түрде үлкен мембрана жоғары жиіліктерді беруге қабілетсіз болса да, күшті төмен жиілікті импульстарға төтеп беруге шамасы жетеді, сондықтан динамик көбінесе бас барабанды жақын жердегі сыңғырлар мен барабандардан келетін шуды азайта отырып, жазуға өте қолайлы.
Капсуланың құрылысы мен бағыттылығы
Микрофонның ішкі элементтері бағыттылықтың айырмашылығының негізгі көзі болып табылады. Қысым микрофоны ауаның тұрақты ішкі көлемі мен сыртқы ортаның арасындағы диафрагманы пайдаланады және барлық бағыттан келетін қысымға бірдей жауап береді, сондықтан ол толық бағытты деп аталады. Қысым градиенті микрофоны екі жағынан кемінде жартылай ашық диафрагманы қолданады. Екі жақтың арасындағы қысымның айырмашылығы оның бағыттық қасиеттерін анықтайды. Микрофонның сыртқы пішіні және интерференциялық түтіктер сияқты сыртқы құрылғылар да микрофонның бағыттық сезімталдығын өзгерте алады. Таза қысым градиенті микрофоны алдыңғы және артқы жағынан келетін дыбыстарға бірдей сезімтал, ал бүйірден келетін дыбыстарға сезімтал емес, себебі алдыңғы және артқы жағынан бір уақытта келетін дыбыс екеуі арасында градиентті тудырмайды. Таза қысым градиенті микрофонының ерекше бағыттық диаграммасы сегіздік пішінге ұқсайды. Басқа полярлық диаграммалар осы екі эффектіні әртүрлі жолдармен біріктіретін капсула жасау арқылы алынады. Мысалы, кардиоидтың артқы жағы жартылай жабық, сондықтан оның сезімталдығы қысым және қысым градиенті қасиеттерінің комбинациясы болып табылады.