Micrófonos: Características Clave, Tipos y Funcionamiento Esencial

Introducción al Micrófono

El micrófono es un transductor electroacústico fundamental que convierte las variaciones de presión de las ondas sonoras en una señal eléctrica que varía con el tiempo. Su función principal es capturar el sonido de la manera más fiel posible para su posterior procesamiento, registro o transmisión.

Características Fundamentales del Micrófono

Para que un micrófono sea considerado de alta calidad o apto para mediciones precisas, debe cumplir con una serie de características esenciales que garantizan la fidelidad de la señal:

• La señal eléctrica que genera debe ser una analogía exacta de la onda sonora original, replicando sus variaciones de presión con precisión.
• La presencia física del micrófono en el campo sonoro no debe alterarlo significativamente, evitando así distorsiones o reflexiones indeseadas.
• La respuesta en frecuencia del micrófono debe ser independiente de la frecuencia para un amplio rango, asegurando una reproducción fiel de todo el espectro audible sin realzar o atenuar ciertas frecuencias.
• Para un amplio rango de presiones sonoras y para todas las frecuencias de su rango de utilidad, debe existir una relación lineal entre el nivel de la señal de salida del micrófono y el nivel de presión sonora incidente. Esto asegura que un aumento en el sonido se traduzca en un aumento proporcional en la señal eléctrica.
• La sensibilidad del micrófono no debe cambiar con el tiempo ni con las condiciones ambientales. Idealmente, la sensibilidad tampoco debería variar dependiendo del ángulo con que la onda sonora incide sobre él (característica de micrófonos omnidireccionales).

Es importante destacar que los micrófonos direccionales, por su propia naturaleza y diseño, no suelen cumplir con la cualificación de micrófonos de medida debido a su inherente variación de sensibilidad con el ángulo de incidencia.

Patrón de Directividad

El patrón de directividad se refiere a la variación de la sensibilidad del micrófono con el ángulo de incidencia de la onda sonora. Esta característica es crucial para determinar cómo el micrófono capta el sonido desde diferentes direcciones y es fundamental en la elección del micrófono para una aplicación específica.

Factores que Afectan la Sensibilidad

La sensibilidad de un micrófono puede verse afectada por diversos factores, tanto ambientales como intrínsecos al propio dispositivo:

• Condiciones Ambientales: La variación de la sensibilidad de un micrófono debido a las condiciones ambientales incluye principalmente:
  • Temperatura
  • Humedad
  • Presión atmosférica
• Envejecimiento: La sensibilidad de todos los micrófonos cambia gradualmente con el tiempo debido al desgaste de sus componentes. Por ejemplo, la sensibilidad de los micrófonos de condensador suele cambiar aproximadamente 0,4 dB/año.

Distorsión No Lineal

La distorsión no lineal es un fenómeno indeseado que ocurre si el nivel de presión sonora al que está expuesto el micrófono aumenta en 'x' dB y la señal de salida no produce el mismo aumento, sino uno inferior. Esto significa que el micrófono no está operando de manera lineal, introduciendo alteraciones y armónicos no deseados en la señal original.

Tipos de Micrófonos

Existen diferentes tecnologías de micrófonos, cada una con sus propias características, principios de funcionamiento, ventajas y desventajas. Los tipos más comunes y relevantes en el ámbito de la acústica y la medición son:

• Micrófonos de Condensador
• Micrófonos Prepolarizados
• Micrófonos Piezoeléctricos (o Cerámicos)

Micrófonos de Condensador

Los micrófonos de condensador son ampliamente utilizados en aplicaciones de alta fidelidad y medición debido a sus excelentes prestaciones y precisión.

Ventajas:

• Buena sensibilidad general, permitiendo la captura de sonidos sutiles.
• La sensibilidad a bajas frecuencias puede diseñarse para ser independiente de las condiciones ambientales, lo que los hace robustos en diversos entornos.
• Respuesta lineal con cambios en el nivel de presión sonora, garantizando una reproducción fiel de la dinámica del sonido.
• Son los más utilizados en aplicaciones profesionales y de laboratorio.

Desventajas:

• Necesidad de un voltaje externo de polarización (comúnmente conocido como Phantom Power) para su funcionamiento.
• Pueden presentar problemas de rendimiento cuando la temperatura del micrófono está cerca del punto de condensación, lo que puede afectar la estabilidad y la precisión de la señal.

Micrófonos Prepolarizados

Los micrófonos prepolarizados funcionan de manera similar a los de condensador, pero con una diferencia clave en su método de polarización.

En este caso, el campo eléctrico necesario para su operación no se establece mediante un voltaje externo de polarización, sino mediante cargas que están atrapadas permanentemente en un material polímero especial, conocido como electreto. De esta forma, la carga positiva reside a un lado del material y la negativa en el otro, creando un campo eléctrico permanente que elimina la necesidad de una fuente de alimentación externa para la polarización.

Micrófonos Piezoeléctricos (o Cerámicos)

Los micrófonos piezoeléctricos, también conocidos como cerámicos, operan bajo un principio físico diferente, aprovechando las propiedades de ciertos materiales.

Poseen un diafragma conectado mecánicamente a un elemento piezoeléctrico, que suele ser cuarzo o un material cerámico. El movimiento del diafragma en respuesta a las ondas sonoras incidentes produce una tensión mecánica en el elemento piezoeléctrico. Esta tensión, a su vez, genera un voltaje a través de los terminales de salida del micrófono, ya que los materiales piezoeléctricos convierten la energía mecánica en energía eléctrica. El voltaje de salida es directamente proporcional a la presión del sonido incidente.

Ventajas:

• Posibilidad de operar en ambientes de mayor humedad sin comprometer significativamente su rendimiento.
• Menor sensibilidad al tratamiento brusco o impactos físicos, lo que los hace más robustos.
• No necesita un voltaje externo de polarización para su funcionamiento, simplificando su uso.

Desventajas:

• Sensibilidad generalmente baja en comparación con los micrófonos de condensador.
• Sensibilidad significativa a la vibración mecánica, lo que puede introducir ruido no deseado.
• Respuesta menos omnidireccional en comparación con otros tipos, afectando la captura de sonido desde diferentes ángulos.
• Mayor cambio de sensibilidad ante variaciones de temperatura, lo que puede afectar la consistencia de las mediciones.