El micròfon fou ideat per David Hughes, i els primers tipus destinats a transmetre la paraula foren construïts per Elisha Gray i Graham Bell. La forma del senyal elèctric obtingut ha d’ésser exactament igual a la forma d’ona d’energia acústica, però aquesta condició no és fàcil d’obtenir, perquè la mateixa presència del micròfon deforma l’ona que hi hauria si aquesta no hi fos. A més, la velocitat del so no és la mateixa a l’aire que dins la membrana que rep l’energia, i això fa que s’hi produeixin vibracions paràsites. Segons llur resposta en funció de la direcció de les ones acústiques, els micròfons poden ésser omnidireccionals (en què la resposta és pràcticament independent d’aquesta direcció) i direccionals (si la resposta depèn de la direcció); entre aquests darrers hi ha els micròfons unidireccionals i els bidireccionals. En alguns tipus de micròfons la corba polar de resposta correspon a una corba geomètrica coneguda, com és el cas dels anomenats de cardioide i hipercardioide. Segons el principi de llur funcionament, els micròfons poden ésser de diversos tipus; els més corrents són els de carbó, els electroestàtics, els electrodinàmics, els piezoelèctrics, els electrònics, els magnètics i els de magnetostricció. El micròfon de carbó es basa en la variació de la resistència de contacte entre uns grans de carbó i una membrana metàl·lica que vibra directament per l’acció del moviment de l’aire. Aquestes variacions de resistència elèctrica en produeixen unes de corrent, les quals per mitjà d’un transformador són convertides en variacions de tensió. Així hom obté un senyal elèctric equivalent al so que arriba a la membrana. Aquests micròfons són de poc preu i de baixa qualitat; només responen a una gamma de freqüències compreses entre 100 i 4 000 Hz, però a causa del gran rendiment que tenen i per la simplicitat de construcció són molt emprats per a captar la veu, especialment en telefonia. El micròfon electroestàtic, anomenat també de condensador, es basa en les variacions de capacitat elèctrica d’un condensador format per una placa metàl·lica rígida, paral·lela a una altra placa, també metàl·lica, tensa i molt fina, que constitueix una membrana d’un gruix d’uns quants microns. Les dues superfícies planes formen un condensador de capacitat variable, en funció del moviment de la membrana o placa fina, puix que en vibrar aquesta en varia la distància amb la placa rígida i, per tant, la capacitat. Aquesta variació de capacitat és transformada per mitjans electrònics en diferències de tensió elèctrica, mitjançant un tub o un transistor que donen ja un nivell electrònic utilitzable. Aquest és el micròfon més reeixit quant a qualitat, però també el més car. Necessita, a més, un equip electrònic en forma de petit amplificador —modernament transistoritzat— i una alimentació especial. N'hi ha un model constituït per un transistor especial, del tipus FET (transistor d’efecte de camp), que en una versió simplificada és l’anomenat electret, emprat en magnetòfons de cassets, on apareix ja fixat a la mateixa caixa. El funcionament del micròfon electrodinàmic es basa en la força electromotriu creada en un conductor mòbil dins un camp magnètic. Aquest conductor pot ésser una bobina, i aleshores hom té el típic micròfon electrodinàmic de bobina mòbil, similar a l’altaveu electrodinàmic, o bé té forma de cinta, i aleshores és anomenat micròfon de cinta. En el primer cas, o sia, en el tipus de bobina mòbil, amb la tensió elèctrica induïda als extrems del conductor o fil elèctric, de coure o d’alumini, que forma la bobina n'hi ha prou per a atacar directament un amplificador. Hom pot obtenir amb aquest micròfon una notable qualitat a uns preus relativament modests; per això és el més emprat, tant en forma simple per a magnetòfons portàtils de cassets com en forma de micròfon de qualitat per a laboratori d’enregistraments. En el segon cas, és a dir, en el micròfon de cinta, aquesta fa alhora de membrana i de conductor i, pel fet d’ésser molt fina i, per tant, de poc pes, vibra més fàcilment, és a dir, té major facilitat per a transmetre elèctricament el so que rep; les dificultats, però, de la seva fabricació i la mateixa delicadesa de la cinta el converteixen en un micròfon de qualitat i preu elevats, indicat per a estudis i aplicacions especials. El micròfon piezoelèctric, dit també de cristall, es basa, quant a funcionament, en la particularitat que tenen certs cristalls —com la sal de Seignette, el fosfat amònic, el quars, el sulfat de liti o el titanat de bari— de formar camps elèctrics quan són sotmesos a pressions mecàniques. Els elèctrodes dels extrems del cristall donen ja la tensió necessària. És un micròfon apte per a freqüències ultrasòniques quan hom hi aplica una membrana. A causa del seu elevat rendiment, el micròfon de cristall és de preu baix i d’una modesta qualitat. Pot malmetre's per la humitat i les altes temperatures. El micròfon electrònic constitueix un tipus especial de micròfon. Consta d’una membrana, en contacte mecànic amb un elèctrode d’un component electrònic actiu —per exemple, un tríode— que fa vibrar l’elèctrode, i el corrent varia proporcionalment al moviment de la membrana. Dóna excel·lents resultats a altes freqüències. El micròfon magnètic funciona segons el principi de variacions de reluctància d’un circuit magnètic, les quals donen, a través del nucli magnètic, una tensió elèctrica als extrems de la bobina. Com en altres casos, les ones sonores incidents produeixen les vibracions de la membrana, que originen el fenomen esmentat. Pel que fa a qualitat, no és pas gaire remarcable, bé que ha obtingut aplicació en aparells auditius de transistors. El micròfon de magnetostricció és una aplicació de la propietat que tenen certs aliatges ferromagnètics —com el de ferro, níquel i cobalt— de modificar llur estructura interna quan són sotmesos a camps magnètics. Atès que el fenomen és reversible, una pressió que modifiqui l’estructura interna per vibracions provoca també variacions magnètiques, que són captades per una bobina; a més hom hi disposa una segona bobina, que té per finalitat polaritzar el circuit magnètic a fi d’aconseguir una proporcionalitat en el funcionament. Aquest tipus de micròfon és indicat per a freqüències pràcticament hipersòniques i té aplicacions submarines, com detecció de vaixells, pesca, etc. És emprat també en certes mesures.
m
Electroacústica
Diversos tipus de micròfons: electrstàtic o de condensador (a); electrodinàmic (b); piezoelèctric (c); segons la corba polar de resposta (d)
© f
Transductor electroacústic que té per missió de transformar les ones acústiques (corresponents a la vibració de partícules d’aire) en ones elèctriques.