Práctica No. 2 y 3 Patrón de Captación y Sensibilidad Del Micrófono

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA INGENIERIA EN COMUNICACIONES Y ELECTRONICA MATERIA: ELECTROACUSTICA Y TRASDUCTORES. No. DE EQUIPO: 5 INTEGRANTES: Del Villar Ramírez Rodrigo S.

2012300548

Gómez Luis Alexia Itzel

2012300824

López Cortez Efraín.

2012301163

López Ramos Diana Iris.

2012302511

Rojas Hernández Juan Manuel. 2012301891 PRACTICA 2: PATRON DE CAPTACION. GRUPO: 7CM1 PROFESORA: DE LA CRUZ CARTAS XUNAXI GUADALUPE FECHA DE ELABORACION: 22-SEPTIEMBRE-2014 FECHA DE ENTREGA: 17-ENERO-2015

INTRODUCCIÓN El micrófono es un transductor electro acústico. Su función es la de traducir las vibraciones debidas a la presión acústica ejercida sobre su cápsula por las ondas sonoras en energía eléctrica, lo que permite por ejemplo grabar sonidos de cualquier lugar o elemento. La directividad de un micrófono señala la variación de la respuesta del micrófono dependiendo de la dirección de donde provenga la fuente sonora es decir, muestra como varia la sensibilidad respecto a la dirección de procedencia del sonido. La directividad de un micrófono se representa mediante los diagramas polares, en estos se dibujan para distintos ángulos de incidencia del sonido respecto el micrófono (que está a cero grados), todas las señales se envían con la misma intensidad, para así poderlas comparar. Así según este criterio los micrófonos se clasifican en:      

Micrófono Unidireccional (cardioide): Micrófono supercardioide Micrófono hipercardioide Lobular (Telescópicos) Micrófono Bidireccional Micrófono omnidireccional



Micrófono Unidireccional (cardioide):

Los micrófonos cardioides son micrófonos unidireccionales con un diagrama polar con forma de corazón (de ahí el nombre), lo que se traduce en una mayor sensibilidad hacia los sonidos que le llegan por su parte frontal y, por el contrario, un mínimo de sensibilidad a los que le llegan por su parte posterior, donde se va produciendo una atenuación gradual. Esta forma de corazón se obtiene dejando el diafragma libre en su parte delantera y construyendo en su parte posterior laberintos acústicos. La mejor respuesta en frecuencia, los micrófonos cardiodes la ofrecen a las frecuencias medias. Los graves se dispersan más, mientras que, ante los agudos, se vuelve más direccional. Como el micro cardioide puede alcanzar los 160º de ángulo preferente, resultan ideales para la captación general de sonido desde un punto de vista frontal. Además, los micros cardioides admiten las fuentes espaciadas, a diferencia de los micros bidireccionales. El inconveniente de los micros cardioide, es que por pequeña que sea su sensibilidad posterior, ésta puede producir retroalimentación si hay un altavoz situado en el escenario.

Por el mismo motivo, tampoco es muy utilizado en televisión, aún puede captar parte de sonido no deseado como los movimientos de cámara o de la reverberación procedente de las paredes. En cambio, sí son muy utilizados cuando pueden estar cerca de la fuente, por ejemplo, como micrófono de mano para cantantes, etc. 

Micrófono supercardioide

Un micrófono supercardioide es un micrófono unidireccional con un diagrama polar con forma de corazón que ofrece un ángulo de respuesta (recepción del sonido) menor que un micrófono cardioide, de 115 grados, por lo que a su vez representa un mayor rechazo al sonido ambiental. 

Micrófono hipercardioide

El micrófono hipercardioide es un tipo de micrófono que posee una respuesta cardioide modificada, con un lóbulo frontal más estrecho (zona principal de captación) y una zona posterior de menor sensibilidad. El supercardioide e hipercardioide rechazan mejor el sonido proveniente a la capsula por los lados, pero son más sensibles a los sonidos provenientes desde atrás. Se le considera, en general, como el micrófono que establece el mejor equilibrio entre el sonido incidente y el ambiental. 

Lobular (Telescópicos)

Es el más cerrado de todos los patrones para micrófonos. También se le conoce como Telescópicos. 

Micrófono Bidireccional

Los micrófonos bidireccionales tienen un diagrama polar en forma de 8, lo que significa que captan tanto el sonido que les llega por su parte frontal, como por su parte posterior. Sin embargo, son sordos al sonido que les llega por los laterales. Un inconveniente del diagrama polar en forma de ocho es que hay que tener cuidado con las cancelaciones que puedan producirse por contrafases. De ocurrir esto, se puede corregir reorientando el micrófono. Esta respuesta polar o polarizada, comienza a perder eficiencia por encima de los 10 KHz. Donde, ofrecen mayor sensibilidad a los sonidos procedentes del eje horizontal que del eje vertical. Esto se produce porque los agudos que llegan por encima del micrófono sufren una cancelación parcial, debido a que las fases se interfieren. El ángulo preferente de los micros bidireccionales se sitúa en torno a los 100º. El micrófono de cinta es el tipo de micro con una respuesta bidireccional más eficaz (para ello, hay que dejar la misma cantidad de cinta al aire, tanto por delante, como por detrás).

Aunque es un micro muy utilizado a la hora de realizar entrevistas radiofónicas (donde entrevistador y entrevistados se sientan uno frente a otro), su uso en televisión es limitado. Que sea muy utilizado no significa que sea muy recomendable, porque, usado en el ejemplo anterior, impide procesar (ecualizar si fuese necesario) las voces por separado. Existen micros que ofrecen una respuesta bidireccional, pero que en realidad son micros construidos a partir de dos cápsulas cardioides colocadas en direcciones opuestas espalda con espalda. 

Micrófono omnidireccional

Los micrófonos omnidireccionales tienen un diagrama polar de 360º (la circunferencia completa). Los micros omnidireccionales tienen una respuesta de sensibilidad constante, lo que significa que capta todos los sonidos independientemente de la dirección desde donde lleguen. Su principal inconveniente es que, al captarlo todo, captan tanto lo que queremos como lo que no: ruido del entorno, reflexiones acústicas, etc. Es un tipo de micrófono más utilizado en radio que en televisión, porque posibilita situar a varias personas alrededor de un solo micrófono. No obstante, no se recomienda en video o televisión, donde no queda estético y donde es más recomendable, utilizar micros direccionales que eliminen los ruidos no deseados como el producido por el movimiento de cámaras, etc. Sin embargo, puede ser recomendable su utilización cuando sea imprescindible seguir los movimientos de un sujeto o cuando haya que grabar grupos numerosos. En estos casos, se puede colocar colgado del techo encima de donde se produzca la acción, por ejemplo, colgado sobre una orquesta (plano lejano sonoro). La respuesta omnidireccional, aunque debería ser uniforme, no lo es. Los micrófonos omnidireccionales responden mejor ante frecuencias bajas y medias, que ante las altas. Son especialmente conflictivos en cuanto a su captación, los agudos procedentes del frente, lo que se debe a la zona de sombra que se crea por las dimensiones de la propia cápsula microfónica con respecto a la de la onda incidente. Se producen una serie de interferencias destructivas (atenuación de sonido) o constructivas (reforzamiento de estos agudos) e incluso, si el diámetro del diafragma coincide con la longitud de onda, el sonido puede llegar a anularse. La respuesta plana omnidireccional sólo se da entre los 20Hz y los 2 Khz. La respuesta óptima se logra con fuentes situadas en torno a los 45º en frecuencias de. Más allá, se perderán agudos y, por lo tanto, el sonido resultará apagado. En los 180º grados la respuesta perderá 6 dB en los agudos con respecto a los graves para una frecuencia de 3KHz, diferencia que conforme aumente la frecuencia será más notable (en los 8 kHz, en los 180º, serán 15 dB).

A pesar de todo, hay micrófonos omnidireccionales de alta calidad que dan una respuesta bastante plana, sin resonancias ni coloraciones, para un amplio margen de frecuencias.

EQUIPO: MATERIAL:

Osciloscopio.

Cables:

Generador.

Banana-Caimán

Amplificador.

Caimán-Caimán

Altavoz.

Banana-Banana

Sonometro.

DESARROLLO: En esta práctica se obtendrán el patrón de captación y sensibilidad de un micrófono. Primero se tiene que conectar todo el equipo como a continuación se describe: Se conecta el canal 1 del osciloscopio al generador, mientras el canal 2 va a la consola, esto servirá para medir el voltaje. Después, del mismo generador, con cables banana-caimán, se conecta a un amplificador que tendrá un altavoz conectado para emitir los distintos sonidos. Finalmente, el micrófono se conectará a la consola y con la ayuda de un sonómetro se irá tomando lectura en ciertas posiciones ya predeterminadas, que se podrán observar en las tablas de los cálculos. Se debe guardar la misma distancia entre el micrófono y el sonómetro en todo momento. Ya tomada la lectura en todas las posiciones, se deberá variar la frecuencia y volver a tomar lectura como se hizo antes. Se repetirá el proceso hasta terminar con las frecuencias. El micrófono no utilizado tiene las siguientes características: PG48 Micrófono de Mano Vocal y Para Discurso de la marca shure. Tipo

Dinámico (bobina móvil)

Respuesta de Frecuencia

70 a 15.000 Hz

Patrón polar

Cardioide (unidireccional)

RESULTADOS OBTENIDOS:

CALCULOS: Otro parámetro a tener muy en cuenta cuando estamos analizando micrófonos es su sensibilidad, que indica la capacidad de un micrófono para captar sonidos débiles, de poca intensidad. Es la presión sonora que hay que ejercer sobre el diafragma para que nos proporcione señal eléctrica. La sensibilidad de un micrófono cualquiera se mide a la frecuencia de 1000 Hz y se expresa en milivolts por pascal mv/Pa). Se puede representar por la siguiente formula: 𝑺=

𝑽 𝑷

Donde S es la sensibilidad, V es la tensión eléctrica proporcionada y P es la presión sonora que ejercemos sobre el diafragma. Los micrófonos de condensador son los más sensibles, después los dinámicos y por último los de cinta. No es aconsejable el uso de micrófonos cuya sensibilidad sea inferior al mv/Pa. Para el cálculo de la sensibilidad programamos en una hoja de cálculo el siguiente procedimiento: V: promedio de cada uno de los voltajes de las mediciones por frecuencia 𝑉=

𝑉(0°) + ⋯ + 𝑉(315 °) 8

P: Potencia obtenida de acuerdo a: 𝑑𝐵 = 20 ∗ 𝑙𝑜𝑔

𝑃 𝑃𝑟

Donde: Pr=20x10-6 Pa 𝑑𝐵

𝑃 = 10 20 ∗ 𝑃𝑟 Así Tabla 1 Frec.[Hz] Angulo[°] 0 45 90 135 180 225 270 315

32 S[dB] 60 57 56 55 52 52 52 54

64 V[v] 0.08 0.08 0.08 0.04 0.08 0.08 0.08 0.04

S[dB] 62 64 63 62 60 63 63 63

125 V[v] 0.08 0.08 0.08 0.08 0.04 0.04 0.08 0.08

S[dB] 69 68 67 67 67 67 68 69

250 V[v] 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

S[dB] 81 82 80 79 78 78 79 80

500 V[v] 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

S[dB] 91 91 90 88 88 88 87 89

V[v] 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04 0.04

Tabla 2 Frec[Hz] Angulo[°] 0 45 90 135 180 225 270 315

Hz

1k S[dB] 90 92 90 90 84 87 87 86

2k V[v] 0.0312 0.028 0.028 0.0392 0.0352 0.03 0.03 0.03

32 S[dB] V[v] 54.75 0.07 0.0109277 6.4057

Prom. P[Pa] S

4k V[v] 0.034 0.0302 0.03 0.0312 0.0328 0.0289 0.0292 0.0288

64 S[dB] V[v] 52.5 0.07 0.0084339 8.299983

1000 S[dB] V[v] 88.25 0.03145 0.51704 0.06082701

S[dB] 94 94 95 88 91 94 93 93

2000 S[dB] 92.75

V[v] 0.0306375 0.86802 0.0352958

S[dB] 94 92 88 89 89 86 92 92

8k V[v] 0.0336 0.0332 0.0296 0.0304 0.032 0.0292 0.026 0.0248

125 S[dB] V[v] 67.75 0.04 0.0488112 0.81946

4000 S[dB] V[v] 90.25 0.02985 0.650923 0.0458579

S[dB] 88 80 76 78 61 79 76 86

16k V[v] 0.0304 0.0316 0.0348 0.0292 0.0312 0.03 0.0296 0.0292

250 S[dB] V[v] 79.625 0.04 0.191549 0.208823

8000 S[dB] V[v] 78 0.03075 0.158865 0.1935337

S[dB] 60 56 54 50 50 56 54 63

V[v] 0.0236 0.0264 0.0252 0.0292 0.03 0.0276 0.026 0.0296

500 S[dB] V[v] 90.25 0.04 0.650923 0.0614512

16000 S[dB] V[v] 55.375 0.0272 0.011743 2.3162

CONCLUSIONES: Del Villar Ramírez Rodrigo S: En esta práctica pudimos observar el patrón de captación y sensibilidad del micrófono gracias a los aparatos de medición. Las características del micrófono indican que su patrón es cardioide, sin embargo, los resultados de la práctica indican que su patrón se asemeja más a un omnidireccional, pero tampoco es exactamente igual. Esto se puede comprender, tomando en cuenta que el micrófono no es de óptima calidad y que tal vez una posición nos pudo quedar mal. Aun así, el objetivo de la práctica se cumplió, porque pudimos comprobar el patrón de captación de un micrófono. Gómez Luis Alexia Itzel: Como hemos revisado en las sesiones teóricas la directividad en un micrófono nos permite conocer como varía la sensibilidad del mismo dependiendo de la dirección de dónde se emite la onda sonora, esto se representa mediante patrones de captación que nos muestran cuál es la posición optima de un determinado tipo o modelo de micrófono para obtener una captación mayor del sonido. En la práctica observamos en base a los resultados obtenidos de las mediciones que en el caso de nuestro micrófono (PG48 Micrófono de Mano Vocal y Para Discurso de la marca shure) su patrón de captación en las diferentes frecuencias es mayormente omnidireccional. El patrón de captación está íntimamente relacionado con la sensibilidad, ya que al estar expuesto un micrófono a diferentes ondas sonoras en una habitación, debemos determinar su capacidad para percibir ondas de una intensidad baja. Podemos observar que nuestro micrófono cuenta con una sensibilidad recomendable y con menor respuesta a frecuencias más altas.

López Cortez Efraín: En esta práctica existamos al micrófono con diferentes frecuencias, un barrido en frecuencia para diferentes ángulos obteniendo así un patrón de captación para cada frecuencia a la que se tomaron mediciones. También se midió la sensibilidad del micrófono para cada ángulo y para cada frecuencia, fue necesario sacar un voltaje promedio para poder calcular la sensibilidad. Se puede comparar las especificaciones del fabricante con lo obtenido en el laboratorio, con lo cual comprobamos que efectivamente lo que reporta el fabricante ( Cardioide Omnidireccional y con respuesta en frecuencia de 70 a 15K Hz) es cierto, ya el patrón de captación si coincide con lo que reporta el fabricante, las deformaciones del patrón de captación para las frecuencias 32 y 64 Hz se puede explicar debido a que estas frecuencias están fuera del rango de respuesta en frecuencia que reporta el fabricante.

López Ramos Diana Iris: Para esta sesión de laboratorio, en la que medimos los decibeles y el voltaje que capta el micrófono a diferentes ángulos y frecuencias de captación. Podemos observar que al graficar el patrón de captación nos dio un patrón de un micrófono omnireccional, lo cual concuerda con las características de fábrica del micrófono, que según estás, es un micrófono omnidireccional cardiode. Podemos concluir que el micrófono tiene sensibilidad máxima en los sonidos que inciden la mayor parte por la parte delantera del micrófono. Para la parte de la sensibilidad podemos ver que mientras aumentaba la frecuencia aumentaban las mediciones en dB captadas por el sonómetro y tomando los dBs con respecto a los ángulos de incidencia, vemos que en la parte posterior del micrófono es dónde tiene la menor captación de sonido, es decir a 180°, por lo que podemos ver que coincide con las características de fábrica tanto de sensibilidad y del patrón de captación.

Rojas Hernández Juan Manuel: De acuerdo con la experiencia antes realizada se observa la respuesta en frecuencia del micrófono mediante gráficos (patrón de captación). Con lo que se pudo analizar la respuesta del micrófono a las diferentes posiciones de donde recibe sonido. La señal de tensión de los micrófonos es, normalmente muy pequeña lo cual implica que está muy expuesta a los ruidos eléctricos. Por esa razón es imperante utilizar cables y conexiones de excelente calidad para los micrófonos.

BIBLIOGRAFIA: Titulo: Loudspeaker Handbook And Lexicon Autor: Winslow Burhoe Titulo: High Fidelity Loudspeaker Enclosures Autor: B. B. Babani http://www.hispasonic.com/tutoriales/caracteristicas-uso-microfonos/37963 Consultado: 16-Enero-2015