計測用マイクロホン

測定上限とダイナミックレンジ

自己ノイズたとえマイクロホンが“完全無音”の部屋に設置されていたとしても、マイクロホンのバックプレートとダイアフラムにはいくらかのブラウン運動が認められます。これは微小な圧力変動に相当し、偏極電圧がかかっている場合にはカートリッジ容量の変化を引き起こし、結果としてマイクロホンから電圧が出力されます。

この出力電圧に相当する音圧レベルは、マイクロホンカートリッジの自己ノイズとして定義されます。

3% ひずみ限界コンデンサマイクロホンは極めて線形ですが、任意の圧力において出力信号にある程度のひずみが生じます。当社では正確な測定のための推奨できる上限として、3% ひずみ限界を使用として定めています。

10% ひずみ限界3% ひずみ限界よりさらに音圧が高くなると、ひずみもさらに増加します。場合によっては、10% ひずみ限界を仕様として定めています。ほとんどの場合、10% ひずみ限界は、プリアンプによって決定されます。

最大音圧レベル：カートリッジに働く機械的な力によって、最大圧力レベルが決められています。それは長期安定性に影響を与え、機械的損傷を引き起こす、決して越えてはならない限界です。これに相当する音圧レベルは、最大音圧レベルと呼ばれます。

マイクロホン／プリアンプ一体でのダイナミックレンジ実際の使用において、ダイナミックレンジの下限は、カートリッジとプリアンプからの複合ノイズによって決定されます。音圧レベルの上限は、多くの場合、プリアンプからの出力電圧振幅によって決定されます。CCLD（IEPE）プリアンプを使用する場合は、最大電圧が入力段のコンプライアンス（開放回路）電圧によって制限されるので特に重要です。

当社のLAN-XIフロントエンドをはじめとする多くのフロントエンドで用いられているおよそ28 Vのコンプライアンス電圧は、最大電圧振幅をおよそ20 V_pp に制限します。これにより、カートリッジプリアンプの組み合わせの実際の上限が決まります。

当社では、ダイナミックレンジの下限をカートリッジとプリアンプの組み合わせによる自己ノイズ(dB(A))、上限を3% ひずみ限界におけるとし、また関連する公称コンプライアンス電圧を定めています。

 

注:従来型入力に120 Ｖを供給する場合、最大SPLは約12 dB高くなります。

磁場における測定

ハイブリッドカーや電気自動車、風力発電用タービンのやMRIの近くなど、磁場における測定には、当社の最新のチタン製マイクロホンが有用です。

チタンはマイクロホンに一般的に使用されている金属材料よりも磁場の影響を受けにくい特徴があります。磁場の影響はノイズとして現れ、マイクロホンのノイズフロアを上昇させます。例えば：

• 4958 型 1/4 インチ アレイマイクロホンが受ける磁場の影響は、80 A/m, 50 Hz の磁界に対して40 dB SPL に相当します。
• 4189 型 1/2 インチ　自由音場型マイクロホンが受ける磁場の影響は、80 A/m, 50 Hz の磁界に対して6 dB SPL に相当します。
• 4955 型チタン製マイクロホンは、80 A/m, 50 Hz の磁界に対して検出鋳可能な影響を受けません。
  
  

温度の影響

温度と湿度はコンデンサマイクロホンの性能を悪化させる大きな脅威です。したがってプリプロダクションの段階でこれらに対する耐性が試験されます。通常、温度は -20から70℃、湿度は40℃において最高90%までの試験を行います。

高温下（80℃以上）では以下のことが発生します。

• 電子部品の最高接合部温度を超える場合があります。このような状況は絶対に避けなければなりません。
• 偏極電圧型マイクロホンは、そのエレクトレット電圧を喪失するおそれがあります。その結果恒久的に感度を失うことになります。高温下での試験を長時間実施する場合は、常に外部偏極型マイクロホンの使用が望まれます。
• ダイアフラムの張力が低下します。その結果、感度が上昇し、周波数応答が変化します。
• ケーブルの被膜やその他の絶縁物が融けるおそれがあります。この場合、見た目が悪くなるだけで、動作に支障がないこともあります。
• 実際の多くの場合、自己電気ノイズが指数的に増加します。大まかに言って、温度に依存する要因の多くは、10 ℃毎にその値が2 倍になります（アレニウスの法則）。

マイクロホンは23 ℃における特性が規定されており、また、それが温度変化に対してどのように変化するかを示す温度係数が規定されています。このパラメータはマイクロホンの安定性と品質を表します。当社のデータシートには温度係数が記されています。

4189 型のような一般的なマイクロホンは、-30 から＋ 150 ℃の範囲でその仕様を満足して使用することができます。 一般的なプリアンプは、80 ℃付近まで比較的安定したDC バイアスを示します。使用温度範囲は-20 から＋ 60 ℃までで規定されていますが、多少ノイズが増えるものの＋ 80 ℃まで使用することができます。

1706 型 高温プリアンプは125 ℃まで使用可能なように設計されています。高温下においても安定したDC バイアスを示し、最大音圧レベルの上限を損ないません。高温下における電気ノイズの増加は、マイクロホンとプリアンプのセットのダイナミックレンジの下限に影響を与え、非常に低い音圧レベルの測定を制限します。

マイクロホンケーブルについては、高温下の測定にはPUR ケーブルの使用は推奨しません。150 ℃まで使用できるシリコンケーブルか、-75 から＋ 250 ℃まで使用できるPFA ケーブル（例えば、AO-0406AO-0406）の使用を検討してください。

 

非常に高温下（125 ℃）における測定

• プリアンプを高温部分から離します。
• フラッシュマウンティング キットUA-0122、およびUA-0123、またはフレキシブルロッド UA-0196の使用。
• 4182型 プローブマイクロホンが使用できる場合もあります。

4182 型 プローブマイクロホンは狭小空間や、過酷な高温下（700 ℃まで）における音圧測定を可能にします。周波数特性は1 Hz から20 kHz まで平坦で、高周波数帯域では非常に滑らかなロールオフ特性を持ちます。

小型であるため、音源に相当近付けて使用することができます。また、高い空間分解能が要求される測定にも対応します。 

 

極低温下（-160 ℃）における測定

4944-W-005 型は-180 ℃まで使用可能なように設計されています。
極低温風洞などにおける使用に適します。

 

 

お問い合わせください

製品についての詳細は、下のリンクからお問い合わせください。