دیود

 

دیودها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می‌‌دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می‌‌دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود

 تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی ، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود. از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می‌‌سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و - به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث می‌شود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می‌شود که چیزی حدود ۰.۶ تا ۰.۶ ولت می‌‌باشد.
● ولتاژ معکوس
هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می‌‌کنید (+ به کاتد و - به آند) جریانی از دیود عبور نمی‌کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می‌‌باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدارهای الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تأثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمی‌گذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیودها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژ معکوس بیش از آن شود دیود می‌‌سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می‌‌دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می‌شود.
● دسته بندی دیودها
در دسته بندی اصلی ، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می‌‌کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می‌‌روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می‌‌دهند، دیودهای یکسو کننده (Rectifiers) که برای یکسو سازی جریانهای متناوب بکار برده می‌‌شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالاخره دیودهای زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می‌شود.
اختراع دیود پلاستیکی (plastic diode)
محققان فیزیک دانشگاه اوهایو (Ohio State University) توانستند دیود تونل پلیمری اختراع کنند. این قطعه الکترونیکی منجر به ساخت نسل آینده حافظه‌های پلاستیکی کامپیوتری و چیپهای مدارات منطقی خواهد شد. این قطعات کم مصرف و انعطاف پذیر خواهند بود. ایده اصلی از سال ۲۰۰۳ که یک دانشجوی کارشناسی دانشگاه اوهایو ، سیتا اسار ، شروع به طراحی سلول خورشیدی پلاستیکی نمود بوجود آمد. تیم پژوهشی توسط پاول برگر (Paul Berger) ، پروفسور الکترونیک و مهندسی کامپیوتر و همچنین پروفسور فیزیک دانشگاه اوهایو رهبری می‌شود.
● دیود چیست ؟
از اتصال دولایه p & n دیود درست می شود
۱) بعد از پیوند نیمه هادی نوع p & n کنار یکدیگر ، الکترونهای آزاد و حفره ها از محل پیوند عبور کرده ، با هم ترکیب می شوند و تشکیل یک لایه سد یا عایق می دهند .
۲) یک منطقه تخلیه در محل پیوند ها ایجاد می شود که فاقد الکترونهای آزاد و حفره ها می باشد ، لکن اتمهایی که الکترون از دست داده و یا گرفته اند ، در دو طرف لایه سد و در منطقه تخلیه وجود دارند .
۳) اتمهای یونیزه شده ، ایجاد سد پتانسیل می کنند که برای نیمه هادی ژرمانیومی حدود ۰.۲ ولت است و برای نیمه هادی سیلسیمی حدود ۰.۶ ولت است .
۴) سد پتانسیل باعث که از حرکت و ترکیب بیشتر الکترونها و حفره ها در لایه سد جلوگیری به عمل آید .
۵) کریستال نیمه هادی نوع p دارای بار الکتریکی مثبت و کریستال نیمه هادی n دارای بار الکتریکی منفی می باشد .
▪ بایاس دیود
وصل کردن ولتاژ به دیود را بایاس کردن دیود می گویند .
▪ بایاس مستقیم
اگرنیمه هادی نوع p به قطب مثبت باتری و نیمه هادی نوع n به قطب منفی آن وصل شود و ولتاژ از پتانسیل سد دیود بیشترباشد ، در مدار جریان بر قرار خواهد شد .
▪ بایاس معکوس
اگر قطب مثبت باتری به نیمه هادی نوع n وصل شود و قطب منفی باتری به نیمه هادی نوع p وصل شود ، جریانی در مدار نخواهیم داشت .
تست دیود
همانطور که گفته شد اگر دوید در بایاس موافق یا معکوس قرار بگیرد جریان را از خود عبور می دهد و ما می توانیم دیود را با یک مدار ساده سری کنیم ( البته با رعایت قطبهای دیود و باتری ) اگر مدار شروع به کار کرد پس دیود سالم است و در غیر این صورت دیود سوخته شده است .
● انواع دیود ها
۱) دیود اتصال نقطه ای
۲) دیود زنر
۳) دیود نور دهنده LED
۴) دیود خازنی ( واراکتور )
۵) فتو دیود
▪ دیود اتصال نقطه ای
دیود های معمولی در بایاس معکوس ایجاد ظرفیت خازنی ( حدود PF ) می کنند . اگر بخواهیم در فرکانس های بالا به کار می بریم ، به علت ظرفیت خازنی در بایاس معکوس ، جریان در مدار عبور می کند . چون در فرکانس های بالا مقاومت دیود کم می شود . برای جلوگیری از این کار از دیود اتصال نقطه ای استفاده می کنیم
▪ دیود زنر
دیود زنر ، مانند یک دیود معمولی از دو نیمه هادی نوع P & N ساخته می شود . اگر یه دیود معمولی را در بایاس معکوس اتصال دهیم و ولتاژ معکوس را زیاد کنیم ، در یک ولتاژ خاص ، دیود در بایاس معکوس نیز شروع به هدایت می کند . ولتاژی که دیود در بایاس مخالف ، شروع به هدایت می کند ، به ولتاژ زنر معروف است و با تنظیم نا خالصی می توان ولتاژ شکسته شدن پیوند ها را کنترل کرد
ـ ولتاژ زنر : ولتاژی که دیود زنر به ازای آن در بایاس معکوس ، هادی می شود به ولتاژ زنر معروف است .
▪ دیود نوردهنده LED
این دوید از دو نوع نیمه هادی P & N تشکیل شده است . هر گاه این دیود ، در بایاس مستقیم ولتاژی قرار گیرد و شدت جریان به اندازه کافی باشد ، دیود ، از خود نور تولید می کند . نور تولید شده در محل اتصال دو نیمه هادی تشکیل می شود . نور تولیدی بستگی به جنس به کار برده شده در نیمه هادی دارد . این لامپ چند مزایا بر لامپ های معمولی دارد که عبارتند از :
۱) کوچک بودن و نیاز به فضای کم
۲) محکم بودن و داشتن عمر طولانی ( حدود صد هزار ساعت کار )
۳) قطع و وصل سریع نور
۴) تلفات حرارتی کم
۵) ولتاژ کار کم ، بین ۱.۷ ولت تا ۳.۳ ولت
۶) جریان کم حدود چند میلی آمپر با نور قابل رویت
۷) توان کم ، حدود ۱۰ تا ۱۵۰ میلی وات
▪ دیود خازنی ( واراکتور )
این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . دیود خازنی در واقع دیودی است که به جای خازن بکار می رود و مقدار ظرفیت آن با ولتاژ دو سر آن رابطه عکس دارد
▪ فتو دیود
این دیود از دو نیمه هادی نوع P & N تشکیل می شود . با این تفاوت که محل پیوند P & N ، جهت تابانیدن نور به آن از مواد پلاستیکی سیاه پوشیده نمی باشد ، بلکه توسط شیشه و یا پلاستیک شفاف پوشیده می گردد تا نور بتواند با آسانی به آن بتابد . روی اکتر فتو دیود ها یک لنز بسیار کوچک نصب می شود تا بتواند نور تابانیده شده به آن را متمرکز کرده و به محل پیوند برساند .
▪ دیودهای سیگنال
این نوع از انواع دیودها برای پردازش سیگنالهای ضعیف - معمولا” رادیویی - و کم جریان تا حداکثر حدود ۱۰۰mA کاربرد دارند. معروفترین و پر استفاده ترین آنها که ممکن است با آن آشنا باشید دیود ۱N۴۱۴۸ است که از سیلیکون ساخته شده است و ولتاژ شکست مستقیم آن ۰.۷ ولت است.
اما برخی از دیود های سیگنال از ژرمانیم هم ساخته می شوند، مانند OA۹۰ که ولتاژ شکست مستقیم پایینتری دارد، حدود ۰.۲ ولت. به همین دلیل از این نوع دیود بیشتر برای آشکار سازی امواج مدوله شده رادیویی استفاده می شود.
بصورت یک قانون کلی هنگامی که ولتاژ شکست مستقیم دیوید خیلی مهم نباشد، از دیودهای سیلیکون استفاده می شود. دلیل آن مقاومت بهتر آنها در مقابل حرارت محیط یا حرارت هنگام لحیم کاری و نیز مقاومت الکتریکی کمتر در ولتاژ مستقیم است. همچنین دیود های سیلیکونی سیگنال معمولا” در ولتاژ معکوس جریان نشتی بسیار کمتری نسبت به نوع ژرمانیم دارند.
از کاربرد دیگری که برای دیودهای سیگنال وجود دارد می توان به استفاده از آنها برای حفاظت مدار هنگامی که رله در یک مدار الکترونیکی قرار دارد نام برد. هنگامی که رله خاموش می شود تغییر جریان در سیم پیچ آن میتواند در دوسر آن ولتاژ بسیار زیادی القا کند که قرار دادن یک دیود در جهت مناسب میتواند این ولتاژ را خنثی کند. به شکل اول توجه کنید.
● استفاده از دیود زنر برای تهیه ولتاژ ثابت دیودهای زنر :
همانطور که قبلا” اشاره کردیم از این دیودها برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود. این نوع از دیود ها برای شکسته شدن با اطمینان در ولتاژ معکوس ساخته شده اند، بنابراین بدون ترس می توان آنها را در جهت معکوس بایاس کرد و از آنها برای تثبیت ولتاژ استفاده نمود. به هنگام استفاده از آنها معمولا” از یک مقاومت برای محدود کردن جریان بطور سری نیز استفاده می شود. به شکل نگاه کنید به این طریق شما یک ولتاژ رفرنس دقیق بدست آورده اید.
دیودهای زنر معمولا” با حروفی که در آنها Z وجود دارد نامگذاری می شوند مانند BZX یا BZY و … و ولتاژ شکست آنها نیز معمولا” روی دیود نوشته می شود، مانند ۴V۷ که به معنی ۴.۷ ولت است. همچنین توان تحمل این دیود ها نیز معمولا” مشخص است و شما هنگام خرید باید آنرا به فروشنده بگویید، در بازار نوع ۴۰۰mW و ۱.۳W آن بسیار رایج است.

دانش ما ( www.daneshema.com )

آشنایی با هوش مصنوعی در مشخصه سازی و مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی

 

هرگونه شکست یا جداشدگی در سنگ را گویند که در نتیجه ی عواملی چون فشار سیال، تنش‌های لایه‌ای، تنش‌های تکتونیکی و غیره حاصل شود.
▪ مخازن شکافدار طبیعی :

● واژگان:
▪ شکاف:
هرگونه شکست یا جداشدگی در سنگ را گویند که در نتیجه ی عواملی چون فشار سیال، تنش‌های لایه‌ای، تنش‌های تکتونیکی و غیره حاصل شود.
▪ مخازن شکافدار طبیعی :
آن دسته از مخازنی را گویند که وجود شکاف در آنها نقش عمده ای (مثبت و یا منفی) در تولید سیال نفتی ایفا نماید.
▪ شبکه عصبی مصنوعی:
شبکه ایست ملهم از سیستم عصبی انسان جهت پردازش اطلاعات، با بهره گیری ازحداقل سه لایه (ورودی، پنهان و خروجی) از نقاط (nodes) و اوزان ارتباط دهنده آنان (nerves) .
● لزوم مطالعه و مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی:
مخازن شکافدار طبیعی از پیچیده ترین ساختارهای زمین شناسی در علم مهندسی نفت و در عین حال از عمده ترین منابع تولید هیدروکربن در سراسر جهان و بالاخص کشورمان به حساب می آیند، لذا مشخصه سازی و مدل سازی آن‌ها همواره محل چالش مهندسین نفت بوده است. وجود انبوهی از شبکه شکاف‌ها در این گونه مخازن نقش بسزایی در هدایت سیالات نفتی به سمت چاه‌ها و نیز گاها ممانعت در امر تولید ایفا می نماید که خود سبب بروز فرضیات و سناریوهای متعدد برای تولید بهینه‌ی اقتصادی از این مخازن می‌گردد. در عین حال دشواری‌های فراوانی برای شناخت مخازن شکافدار طبیعی وجود دارد.
باید توجه کرد که کسب اطلاعات از خصوصیات گوناگون سنگ و شکاف در این‌گونه مخازن محدود به یک ابزار خاص نیست و نمی‌توان با بهره مندی از یک فن آوری مشخص، به تمام ابعاد و پیچیدگی‌های آنان پی برد. در واقع وسایل و ابزارآلات اندازه گیری خصوصیات در این مخازن دامنه (scale) وسیعی را دربر می‌گیرند. برای نمونه از خروجی‌های لرزه نگاری (seismic) برای شناسایی شکست‌های عمده (major faults) با ابعاد کیلومتری در مخزن می توان استفاده کرد و در همین حال آزمایشات گوناگون بر روی مغزه (core) امکان بازشناسی ترک‌های بسیار کوچک در ابعاد میلیمتری را مهیا می سازد.
بنابر این جامعیت عملکرد مشخصه سازی در این مخازن منوط به استفاده هوشمند و صحیح از اطلاعات بسیار متنوع موجود و در عین حال یافتن ارتباط (correlation) میان چنین اطلاعاتی است. روش‌های مختلف مدل‌سازی مخازن استفاده هوشمند و تعیین رابطه‌ی میان اطلاعات اخذ شذه از مخزن را برعهده دارند.
امروزه عمده روش های موجود برای مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی استفاده از مفاهیم زمین آماری و مدل سازی فضایی خصوصیات مختلف سنگ و شکاف با بهره گیری از علم آمار می باشد، اما محدودیت‌های موجود در برآورد ارتباط (correlation) میان خصوصیات مختلف شکاف (از قبیل اندازه (size) ، شیب (orientation) ، دهانه (aperture) و ...) در علم زمین آمار، امکان استفاده ی حداکثر دو پارامتر و جستجوی ارتباط بین آن‌ها را به مهندس نفت می دهد که خود عامل پیدا کاستی در مدل و سطحی بودن نتایج است.
● کاربرد هوش مصنوعی:
با ظهور مفاهیم هوش مصنوعی (AI) و بالاخص شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN) و کاربرد روزافزون آن در مباحث مختلف صنایع بالادستی نفت در سال‌های اخیر، توجه بسیاری از محققان برای بهره گیری از آن‌ها در مدل سازی مخازن شکافدار طبیعی جلب گردیده است. قابلیت استفاده از ورودی‌های متنوع و بعضا متناقض (دقیقا مانند آنچه نتایج آزمایشات مختلف در ابعاد گوناگون در مخازن شکافدار طبیعی بدست می دهند) و در آمیختن هوشمند آن‌ها با استفاده از توابع وزن‌دار و بهینه‌سازی و خاصیت آموزش‌پذیری شبکه و در نهایت محدود نبودن توابع خروجی به مقادیری ریاضی و فرمولیزه، توانایی شبکه‌های عصبی مصنوعی را در مدل سازی دقیق‌تر و منطبق با واقعیات نشان می‌دهد.
● مراحل مشخصه سازی و مدل سازی:
شکل شماره‌ی ۱ به صورت شماتیک مراحل گوناگون جهت تولید یک مدل بهینه و منطبق بر واقعیات از توزیع هندسی تمام شکاف‌ها در فضای مخزن را نشان می دهد:

باید دقت داشت یکی از مهم ترین مراحل مدل سازی، مشخصه سازی خصوصیات و پارامترهای گوناگون شکاف می‌باشد. مشخصه سازی در واقع تولید روابط ریاضی حاکم بر این خصوصیات با استفاده از روش‌های آماری، زمین آماری و شبکه عصبی است. شکل شماره‌ی ۲ مراحل انجام کار را به صورت شماتیک نشان می دهد:

● آنالیز خواص شکاف‌ها با استفاده از هوش مصنوعی:
همانطور که پیشتر گفته شد، روش‌های آماری و زمین آماری تنها قادرند دو پارامتر را به طور همزمان آنالیز کنند (با بهره گیری ازحداقل مربعات خطا، کریجینگ و واریوگرام) و آن هم به شرط یکنواختی توزیع آن‌ها. در مقابل منطق فازی و شبکه عصبی (FNN) محدودیتی در این خصوص ندارند. مراحل زیر برای مشخصه‌سازی سه بعدی دو پارامتر عمده‌ی میانی (تجمع شکاف‌ها (Fracture Intensity) و اندازه فراکتال (Fractal Dimension)) با استفاده از داده های محدود درون چاه انجام می گیرد:
۱) ابتدا مقادیر دقیق پارامترهای فوق‌الذکر در نقاطی از چاه که مغزه گیری شده است محاسبه می شود.
۲) سپس با در نظر گرفتن نتایج نمودارگیری به عنوان داده‌های ثانوی شبکه‌ای عصبی ساخته می‌شوند و یک توزیع دو بعدی از این پارامترها در طول چاه به دست می آید.
۳) در مرحله پایانی برای حاصل شدن یک توزیع سه بعدی از این دو پارامتر، اطلاعات لرزه نگاری و دیگر نتایج با ابعاد میدانی به عنوان داده های ثالثیه به یک شبکه عصبی جدید داده می شود.
اما ترکیب بندی هر شبکه عصبی از اجزای ثابتی تشکیل می شود:
ـ حداقل سه لایه (ورودی، پنهان و خروجی) از نقاط (nodes)
ـ اوزان ارتباط دهنده آنان (nerves).
هدف از پروسه یادگیری در هر شبکه عصبی عبارتست از تغییر مداوم ضرایب وزن دار (Weighting Factors) جهت مینیمم سازی خطا در اطلاعات خروجی. تا کنون انواع گوناگونی از شبکه های عصبی بر اساس نحوه تعامل لایه‌های مختلف و بهینه سازی اوزان ارتباط دهنده‌ی آن‌ها معرفی شده‌اند. در شکل شماره‌ی ۳ یک شبکه ابتدایی با حداقل لایه‌های ممکن (سه لایه) و با ارتباط همه نقاط یک لایه با لایه بعدی مشاهده می شود:

نکته قابل توجه برای قابل اتکا بودن یک شبکه عصبی، لزوم وجود ارتباط میان داده های ورودی و مقادیر خروجی است. معمولا در ابتدا انبوهی از اندازه گیری‌ها و اطلاعات در اختیار است که شناسایی و طبقه بندی صحیح آن‌ها پیش از هر چیز لازم است. منطق فازی (Fuzzy Logic) ابزار مناسبی برای انجام این مهم است. رتبه‌بندی ورودی‌ها (Input Ranking) پس از آموزش دیدن شبکه اعمال می شود تا آن دسته از اطلاعات که ارتباط ناچیزی با خروجی دارند و یا به طور کل سبب انحراف شبکه می شوند حذف گردند. طبقه بندی داده ها (Data Classification) وسیله‌ایست که جهت مقدار دهی به داده‌های توصیفی و پارامتریزه کردن آن‌ها استفاده می گردد.
در پایان ذکر این نکته ضروریست که بهره گیری از قابلیت‌های شبکه‌های عصبی مصنوعی و دیگر متعلقات هوش مصنوعی منوط به داشتن اطلاعات، داده‌ها و نتایج گسترده و وسیعی است، چرا که آموزش پذیری یک شبکه عصبی با افزایش تعداد مجموعه‌های ورودی-خروجی بهتر و علمی تر می گردد. همچنین اختصاص حجم مشخصی از این داده‌ها برای تایید اعتبار (Validation) شبکه عصبی آموزش دیده شده (معمولا ۲۰ درصد) ممکن است سبب کاهش قابل توجه دقت و صحت کارکرد خود شبکه شود. در حالی که هدف، دستیابی به کارآمدترین سناریو برای موقعیت‌یابی چاه‌های حفاری، روش‌های تولید از مخزن، به کار گیری راهکارهای توسعه و صیانت از مخزن، و همچنین مطالعه ی فرآیندهای ازدیاد برداشت، در اولین گام های حیات مخزن می باشد، نبود اطلاعات کافی در این مقطع خود عامل منحرف کننده برای تصمیم گیری‌هایی چنین است.‌
لذا بهره گیری حداکثری از فن آوری‌های موجود در مطالعه و ارزیابی ابتدایی مخزن، از قبیل مطالعات گسترده ی زمین شناسی، لرزه نگاری‌های میدانی، حفر چاه‌های اکتشافی و راندن ابزار نمودارگیری و مغزه گیری در آن‌ها، عامل افزایش کارکرد هوش مصنوعی در شبیه سازی ایستا و پویا از مخزن شکافدار خواهد بود.

برگزاری ایسنا ( www.isna.ir )

پردازش تصوير با مطلب (قسمت1)

 

همونطور که قول داده بودم قراره بخش پردازش تصویر پروژه با مطلب رو از این مقاله شروع کنیم. خوب دوستان ما پروژه خودمون رو (ربات مسیریاب توسط پردازش تصویر) به چند بخش تقسیم می کنیم

و هر بخش رو بصورت مجزا آموزش میدم. این ربات توسط یک دوربین فیلم برداری ساده مثل وبکم کامپیوتر و یا حتی سادتر٬ بطور مکرر از مسیر تصاویری تهیه تولید می کنه (پایان مرحله اول) در مرحله بعدی این تصاویر پردازش و مسیر حرکت ربات از اطلاعات بدست آمده از آنها استخراج می شود (پایان مرحله دوم) و در مرحله آخر کاری که میکروکنترلر در رباتهای عادی انجام می دهد ما با استفاده از پورت های کامپیوتر انجام داده و فرامین حرکتی را برای سیستم کنترل موتورهای ربات ارسال می کنیم (چپ گرد٬ راست گرد). اما بیاد مراحل رو از وسط شروع کنیم! یعنی مرحله پردازش تصویر. فکر می کنیم یه تصویر توسط دوربین در محیط مطلب در اختیار ما قرار داده شده و ما پردازشات لازم جهت استخراج مسیر حرکت رو روی اون انجام میدیم٬ تا بعدا برسیم به مراحل بعدی... مقدمه دیگه بسه بریم سر اصل مطلب:

 اگر همونطور که گفتم به یه کتاب مطلب نگاهی انداخته باشید حتما از همون ابتدای امر متوجه شدید که در این نرم افزار اکثر عملیات ها برپایه ماتریس ها انجام میشه (ضرب٬ تقسیم٬ جمع٬...). مطلب یجورایی شبیه یه زبون برنامه نویسی هستش و ما در اون از متغیرها٬ عملگرها و توابع و... بسبک زبانهای برنامه نویسی جهت حل مثائل خودمون استفاده می کنیم. اصلا بیاید یه مثال عملی بزنیم:

>> I = 1:10

I =

     1     2     3     4     5     6     7     8     9    10

اجرا کردن دستور I = 1:10 باعث ایجاد یک متغیر به نام I و به شکل یک ماتریس یک بعدی با محتوای ۱ تا ۱۰ می شود (این اولبن و آخریم مثال سطح پایینم بود! توقع دارم اینارو خودتون با خوندن یک کتاب یاد بگیرید) حالا بریم سراغ یک مثال تخصصی:

RGB = imread('peppers.png'); ٪متغیر = imread('مسیر ونام فایل تصویر');
imshow(RGB);

تابع "imread" یکی از توابع جعبه ابزار پردازش تصویر می باشد که جهت لود کردن یک فایل توصویری در یک متغیر به سبکی که مشاهده می کنید استفاده می شود. می بینید که در کادر متغیرها (بطور پیشفرض کادر بالا سمت چپ میحیط مطلب) متغیر RGB با ابعاد <384x512x3 unit8> ایجاد شده است. یعنی یک ماتریس سه بعدی که بعد اول ۳۸۴ خانه و معرف تعداد پیکسلهای ارتفاع تصویر٬ بعد دوم ۵۱۲ پیکسل طول تصویر و بعد سوم ۳ خانه که چون تصویر از نوع رنگی (RGB) می باشد یک خانه حاوی مقدار RED و خانه های بعدی نگدارنده مقادیر GREEN و BLUE پیکسل مورد نظر می باشد. جهت درک قضیه به تصویر مقابل دقت کنید.
unit8 نوع تصویر RGB در مطلب را مشخص می کند. باید بدانید سه نوع مکعب رنگ unit8, unit16 و Double برای تصاویر رنگی در مطلب در نظر گرفته شده است. برای مثال در کلاس unit8 هر بعد مکعب که بیانگر یکی از رنگهای قرمز٬ سبز و آبی می باشد دارای ۲۵۶ (۲^۸) مقدار تعیین شده می باشد که در کل ۲۵۶*۲۵۶*۲۵۶= ۲^۲۴ رنگ مختلف تولید می شود. برای کلاسهای دیگر هم بهمین روال می باشد با این تفاوت که تعداد رنگ آنها بیشتر می باشد.دستور بعدی (خط دوم)٬ دستور "imshow" جهت نمایش تصاویر موجود در متغیر ها با فرمت ذکر شده می باشد. بعد از فراخوانی این دستورات ابتدا اطلاعات موجود در تصویر 'peppers.png' (موجود در مسیر جاری مطلب) داخل متغیر RGB ریخته شده و با دستور imshow مرورگر تصاویر نرم افزار عکس مربوطه را نمایش می دهد.

»افزایش کنتراست تصویر
خوب حالا بیاید یکم کارای پردازشی روی تصاویر انجام بدیم. تصویر pout.tif رو در یک متغیر لود کنید و اون رو نمایش برای خودتون بدید (دقیقا مثل کد زیر). می بینید که این عکس کنتراست پایینی داره !

I = imread('pout.tif');
imshow(I);

برای مشاهده نحوه توزیع شدت رنگ در یک تصویر می توانید با صدا زدن دستور 'imhist' نمودار هیستوگرام آن را رسم کنید (شکل ۱) .

figure, imhist(I);

می بینید که در شکل ۱ رنج شدت نازک می باشد و تمام پتانسیل ۰ تا ۲۵۵ را پوشش نمی دهد بدین معنی که بخشی از مقادیر بزرگ و بخشی از مقادیر کوچک را که باعث ایجاد کنتراست بالا می شوند را در خود ندارد.
در این جعبه ابزار روشهای گوناگونی جهت افزایش کنتراست یک تصویر در نظر گرفته شده است که یکی از آنها استفاده از تابع histeq جهت پخش کردن مقادیر شدت در کل رنج پتانسیلی تصویر می باشد. با اجرای این دستورات به ترتیب زیر می بینید که نمودار هیستوگرام از نمونه شکل۱ به شکل۲ و تصویر از شکل۳ به شکل۴ تغییر می کند...

I2 = histeq(I);
figure, imshow(I2);

بهمین روش می توانید تصاویر دیگری را جهت تمرین وارد این محیط کرده و میزان کنتراست آنها را افزایش دهید.
مقاله این سری خیلی طولانی شد٬ اما می بینید که پردازش تصویر به خصوص در مطلب بحث بسیار سبک و شیرینی هستش! در جلسات آینده وارد مباحث پیشرفته تری خواهیم شد...

http://eleboys.blogfa.com/

اسكوپ ها

 

اسيلوسكوپ اشعه كاتدي يك دستگاه نمايش دهنده است. در صورتي كه ديگر دستگاههاي نمايش دهنده فقط مقدار ولتاژ يا مقادير ديگر الكتريكي را نمايش مي دهند اما اسيلوسكوپ اشعه كاتدي قادر است

اسيلوسكوپ ها
كليات
اسيلوسكوپ اشعه كاتدي يك دستگاه نمايش دهنده است. در صورتي كه ديگر دستگاههاي نمايش دهنده فقط مقدار ولتاژ يا مقادير ديگر الكتريكي را نمايش مي دهند اما اسيلوسكوپ اشعه كاتدي قادر است مقدار، فاز، فركانس موج و روابط بين مقادير آنها را نمايش دهد. خلاصه اطلاعات بسيار زيادي از نظر كمي و كيفي در مورد كارهاي اندازه گيري الكترونيك به اسيلوسكوپ داده شده است و با قسمت هاي متعلق به دستگاه هر اندازه گيري با رديف فركانسهاي زياد با اسيلوسكوپ امكان پذير است.
طرح ساده طبقاتي يك اسيلوسكوپ اشعه كاتدي در شكل(1-7) نشان داده شده است. طبقات اين اسيلوسكوپ شامل لامپ اشعه كاتديCRT ، تقويت كننده مرورX-Amp و قسمت منبع تغذيه PUمي باشد.



شکل 1 طرح طبقاتي اسيلوسکوپ ساده و طرح ساده لامپ اشعه کاتدي


لامپ اشعه كاتدي
لامپ اشعه كاتدي در واقع يك لامپ خلاء است كه الكترونهاي آن از يك كاتد گرم منتشر شده و براي رساندن به سرعت كافي ابتداء شتاب داده مي شوند، سپس به شكل اشعه در آمده و در پايان به يك پرده نيمه شفاف پوشيده از فسفر رسانس برخورد مي نمايد.
محلي كه الكترونها به صورت اشعه در مي آيند لوله پرتاب الكترون) ELECTRON GUN (گفته مي شود. ساختمان ساده لامپ در شكل 1 نشان داده شده، لوله پرتاب مركب از يك كاتد K ، يك شبكه G (الكترود كنترل) و آندهاي شماره 1و2 است. شدت اشعه الكترون توسط شبكه اي به همان شكل لامپ الكترون معمولي، كنترل مي شود. آند اول در پناسيل مثبت نسبت به كاتد كار مي كند. از اين رو الكترونها هنگام عبور از اين شبكه شتاب مي گيرند و با شكاف كوچكي در وسط آن اشعه الكتروني تهيه مي گردد. الكترونهاي بيرون آمده از آند اول عملاً در مسير خط مستقيمي حركت مي كنند، ليكن نيروي دافعه بين الكترونها دور شدن اشعه را از هم به وجود مي آورند. اين تمايل توسط ميدانهاي الكترواستاتيكي با قرار دادن پتانسيل در آند اول و دوم لامپ كنترل مي شود، از اين رو تقارب اشعه الكتروني لامپ توسط آندهاي اول و دوم نسبت به محور خود يك عدسي الكتروني تشكيل مي دهند. معمولاً پتانسيل آند دوم ثابت است و پتانسيل آند اول براي تمركز اشعه متغير مي باشد، به همين دليل آند اول را الكترود تمركز دهنده نيز مي گويند.
منحرف شدن اشعه الكتروني به روي پرده به طور الكترواستاتيكي انجام مي گيرد. انحراف الكترواستاتيكي توسط صفحات انحراف تهيه مي گردند و به صورت دو وضع افقي(ياX) و عمودي(ياY) با زاويه قائمه نسبت به هم قرار دارند. ميدانهاي انحراف دهنده با اعمال ولتاژ مناسب بين هر دو جفت صفحات انجام مي پذيرد.
وقتي كه ولتاژهاي مختلفي به طور تناوبي به دو جفت صفحات انحراف دهنده وارد مي شوند اشعه الكتروني به طرف بالا و پايين و همچنين در عرض پرده به ترتيب با تغيير مقدار و قطبين ولتاژ حركت مي نمايند. در لامپ اشعه كاتدي وارد نمودن سيگنال مورد نظر به صفحاتY و اعمال يك ولتاژ استاندارد به صفحاتX مرسوم است، به طوري كه تركيب آنها محورهاي مختصات را پديد مي آورند. در تجزيه مدار الكتريكي معمولاً يك چيز در مورد تغييرات مقادير نسبت به زمان جلب نظر مي كند، بنابراين سيگنال مجهول به صفحات عمودي وارد شده و حركت عرضي(مروري) در پرده مستقيماً متناسب با زمان است و اين زمان توسط صفحات افقي با استفاده از ولتاژي كه آن را ولتاژ مرور
(TIME BASE) مي گويند ساخته مي شود.
در اين صورت مقداري كه نقطه نوراني روي پرده حركت كرده مربوط به دامنه ولتاژ وارد به صفحات انحراف دهنده مي باشد و اين پارامتر حساسيت انحراف لامپ اشعه كاتدي ناميده مي شود، آن را مي توان به صورت ولتاژ(يا جريان) لازم براي حركت نقطه نوراني در فاصله مشخصي روي پرده لامپ اشعه كاتدي تعريف نمود. معمولاً حساسيت انحراف(به طور جداگانه براي هر جفت صفحات) به ميلي متر بر ولت(يا بر ميلي آمپر) بيان مي شود. حساسيت انحراف از نظر مقدار مربوط به طرح اشعه كاتدي و شرايط كار آن مي باشد. براي يك جفت صفحات انحراف دهنده موازي، حساسيت انحراف تقريباً با رابطه زير به دست مي آيد.


كه در آن:
b = طول صفحات انحراف
M = فاصله وسط صفحات تا پرده
D = فاصله بين صفحات
= پتانسيل آند دوم
است. معمولاً حساسيت انحراف لامپهاي اشعه كاتدي از 1/0 تا 5/0 ميلي متر بر ولت است

يك سو كننده ولتاژ زياد و مرور
مسئله بسيار ويژه در اسيلوسكپ هاي اشعه كاتدي تهيه ولتاژ زياد يا ولتاژ فوق العاده زياد(E.H.T) براي تغذيه آندهاي آن مي باشد اين ولتاژ از يك تا 20 كيلو ولت متغير است. معمولاً اين مسئله با يك سو كننده ولتاژ زياد مشابه آنچه در شكل 2 نشان داده شده است انجام مي گيرد.
با مراجعه به شكل 2 ،D يك سو كننده ژرمانيومي يا سلنيومي ميله اي شكل مي باشد، مقاومت هاي تا مقسم ولتاژ را مي سازد و اين ولتاژهاي تغذيه به الكترودهاي لامپ اشعه كاتدي اعمال مي گردد. مقاومت يك پتانسيومتر است كه ولتاژ وارده را براي باياس منفي شبكه و مقاومت روشنائي برقرار مي كند، مقاومت هاي و يك صافي را مي سازد و مقاومت و خازن با هم صافي دكوپلاژ مي باشند. مقاومت نيز يك پتانسيومتر براي كنترل پتانسيل آند اول براي تمركز(ROCUSE) و براي كنترل پتانسيل آند دوم به كار رفته اند. خازنهاي و براي صاف كردن ضربانات استفاده شده اند. سيم پيچ L.T ترانسفورماتورـ Tr ولتاژ تغذيه گرمكن لامپ اشعه كاتدي را (كه 3/6 ولت مي باشد) تهيه نمايد.

شکل 2 - طرح مدار يک يکسو کنده ولتاژزياد

قبلاً يادآوري شده است، طرح نمايش تغييرات كميت مجهول نسبت به زمان روي پرده لامپ اشعه كاتدي با وارد نمودن سيگنال مورد نظر به صفحات انحراف عمودي و اعمال يك ولتاژ مرور به صفحات انحراف افقي صورت مي گيرد، ولتاژ مرور بايد خطي باشد زيرا انحراف در جهت افقي مستقيماً با زمان متناسب است. پس نقطه نوراني توسط مرور در جهت افقي با يك سرعت ثابت كشيده مي شود و اين نقطه نيز به طور عمودي توسط تغييرات سيكل ولتاژ وارده منحرف مي گردد. در نتيجه نقطه نوراني روي پرده شكل موج را به همان طريقي كه معمولاً به صورت ترسيمي مي كشند به معرض نمايش در مي آورد.
اگر دوره تناوب ولتاژ متناوب وارد به صفحات عمودي برابر با دوره تناوب مرور باشد بديهي است كه هر دو موج در همان صفحات در همان لحظه از زمان، مرور را شروع خواهند كرد و طرح نمايش داده شده دقيقاً بر مبناي همان تصوير واقعي قرار مي گيرد. چيزي كه ديده مي شود شكل ساكني خواهد بود كه مي توان از آن عكس برداري نمود.
براي اينكه مرور بتواند به طور دوره اي تكرار شود بايد ولتاژ مرور همانطور كه در شكل3 نشان داده شده است شكل موج دندانه اره اي داشته باشد. ولتاژ به طور خطي تاVmax بالا مي رود و سپس سريعاً به ولتاژ شروع VST بر مي گردد. بنابراين در پايان مرور عرضي پرده نقطه نوراني به سمت چپ براي مرور بعدي آماده مي شود. به اين عمل ، برگشـــت اشعه(FLY -BACK) مي گويند و زمان مربوط به آن، زمان برگشت اشعه BACK TIME ـFLY گفته مي شود.

شکل 3 ولتاژ دندانه اره اي مرور
ملزومات ولتاژ مرور عبارتند از:
ـ هنگام مرور به طرف جلو اين ولتاژ بايد خطي بوده تا مستقيماً با زمان متناسب باشد.
ـ زمان برگشت اشعه فقط بايد كسر خيلي كوچكي از مدت زمان و مرور به طرف جلو باشد.
ـ اين ولتاژ بايد به قدر كافي قوي باشد تا مرور در تمام طول افقي پرده انجام گيرد.
مدارهاي مختلفي در مولدهاي مرور به كار مي روند. ليكن اصول اساسي همگي آنها يكسان است. مثلاً يك خازن به تدريج شارژ شده و سپس وقتي به يك ولتاژ معيني مي رسد به طور ناگهاي تخليه مي شود، در هر صورت ولتاژ دو سر خازن به طور تناوبي دائماً افزايش يكنواخت و در يك لحظه كاهش دارد.
شكل(5-7) مولد مرور ساده اي را با استفاده از يك لامپ گازي نئون نشان مي دهد، خازن C از طريق منبع ولتاژ ثابت V و مقاومت متغير R1 شارژ مي گردد.



ولتاژ خازنC در دو سر لامپ گازي و مقاومت R2 قرار گرفته است. وقتي ولتاژ دوسر خازنC برابر با ولتاژ شكست لامپ گازي(Vmax) در شكل(5-7) مي شود، شكست هدايتي لامپ گازي و تخليه ناگهاني خازن از طريق آن طوري انجام ميگيرد تا ولتاژ خازن به ميزاني معادل ولتاژ تهيج لامپ تنزل يابد. در اين لحظه لامپ گازي قطع كرده و عبور جريان تخليه متوقف مي شود و خازن سيكل جديد شارژ خود را شروع مي كند، در نتيجه ولتاژ دو سر خازن شكل موج دندانه اره اي شبيه خط چين نشان داده شده در شكل (5-7)دارد. زمان تخليه بايستي فقط كسري از زمان شارژ كه با حاصل ضرب RICI (ثابت زماني) تعيين مي شود باشد.
مدار مرور تشريح شده در فوق كمتر براي توليد مرور نقطه نوراني در مدار افقي پرده اسيلوسكوپ به كار مي رود، از اين رو از مولد مرور به كمك لامپ تيراترون استفاده مي شود. در اين مولد مرور تا مادامي كه ولتاژ خازن پايين تر از ولتاژ شكست لامپ است آند تيراترون جريان خيلي كمي مي كشد، وقتي ولتاژ خازن به مقدار ولتاژ شكست مي رسد ناگهان هدايت تيراترون شكسته شده و خازن سريعاً در لامپ تخليه مي كند و جريان هدايتي مدار به حداكثر مي رسد، ولتاژ خازن تقريباً به طور آني به ولتاژ تهيج لامپ تنزل مي يابد، ولتاژي كه به خازن اجازه تخليه مي دهد توسط پتانسيونرR وROمقاومت محدود كننده جريان شبكه لامپ قابل تنظيم است. بنابراين دامنه ولتاژ دندانه اره اي مي تواند با آن تنظيم شود، مقاومت Rlim محدود كننده جريان آند لامپ مي باشد(شكل 6-7)
نحوه مروري كه در بالا اشاره شده است يكي مرور ثابتي در پرده لامپ اشعه كاتدي به وجود مي آورد و فركانس ولتاژ مرور فقط برابر يا چند برابر فركانس سيگنال ورودي مي باشد، در وضعيت هاي ديگري كه فركانس يك كم تغيير مي كند مرور"دوندگي" و يا تبديل به لكه روشني روي پرده خواهد شد.
حال كه مولد مرور نمي تواند عملاً ثبات كافي را تأمين نمايد ونمي تواند دقيقاً در زمان درستي مرور را شروع كند، نمي توان انتظار داشت فركانس سيگنال تحت نمايش كاملاً ثابت باشد. بنابراين احتياج به سنكرون يا همزماني بين مرور اسيلوسكپ و سيگنال ورودي مي باشد، به طريقه معمولي با رساندن قسمتي از سيگنال ورودي به مولد مرور كه به آن همزماني داخلي گفته مي شود همزماني نمايش تأمين مي گردد.





محدوديت استفاده لامپهاي خلاء زياد را در مولد مرور لازم مي سازد.
چنين مولد مروري با استفاده از مولتي ويبراتور با كوپلاژ كاتد در شكل نشان داده شده است. فيد بك مدار توسط مقاومت مشترك واقع در كاتد دو لامپ تهيه مي شود. مقاومتR5بار آند است. فركانس ولتاژ دندانه اره اي با شبكهC1 R3 R4 تعيين مي گردد. كنترل فركانس باR4 فراهم شده است. رديف فركانس با تعويض خازنهاي C1 و C2 به دست مي آيد . دامنه ولتاژ دندانه اره اي با مقاومتR6 تنظيم مي شود.

اسيلوسكپ كامل
علاوه بر لامپ كاتدي(CRT) و قسمت هاي تشريح شده در بخش قبلي، كار عادي اسيلوسكپ اشعه كاتدي مستلزم اجزاء كمكي معيني است، عمل متقابل بين اجزاء با لامپ اشعه كاتدي با مراجعه به شكل(8-7) ملاحظه خواهد شد.
براي اينكه نقطه نوراني به قدر كافي روي پرده لامپ اشعه كاتدي انحراف داشته باشد بايستي به صفحات انحراف پتانسيلهاي چندين ده يا چند صد ولت وارد شود، با اينكه ممكن است سيگنالهاي مخصوص وروردي اسيلوسكپ ولتاژ كم داشته باشد، وظيفه توليد ولتاژ كافي براي انحراف توسط افقي (X-) و تقويت كننده عمودي (Y-) انجام مي گيرد.
مقدار صحيح تقويت توسط تقويت كنند افقي با پتانسيومترR2 انتخاب مي شود. اين موضوع در تقويت كننده عمودي با پتانسيومتر ديگري يعنيR1صورت مي گيرد، تا پهنا و ارتفاع نمايش پرده به طور رضايت بخشي قابل كنترل باشد.
در مولد مرور تيراترون شكل(6-7) سيگنال همزماني با پالس سنكرون Vsync ، از طريق تقويت كننده عمودي به صورت يك پالس مثبت به شبكه مي رسد و اين پالس سبب هدايت تيراترون در لحظه صحيح هر سيكل مي گردد، به طوري كه ولتاژ سيگنال ورودي از لحظه اي كه سيكل خود را آغاز مي كند شروع مرور نقطه نوراني روي پرده لامپ اشعه كاتدي در همان لحظه خواهد بود. اگر لازم باشد نقطه نوراني دو بار پرده را مرور مي كنددو سيكل نمايش داده خواهد شد و پالس همزماني در هر ثانيه يك بار اعمال مي گردد. پالسهاي همزماني به جاي قسمتي از سيگنال ورودي ممكن است از يك مدار خارجي به دست آيد. اين مدار همزماني خارجي(external sync) گفته مي شود و نحوه كار آن به همان صورت همزماني داخلي است.





به دليل تأخير زماني مربوط به ديودهاي گازي و لامپهاي با تخليه گاز(تيراترون) توليد مرور با استفاده از آنها در مولدهاي مرور، فركانس مرور تا 20 يا 25 كيلو سيكل محدود مي شود. به بيان ديگر بعضي اندازه گيري ها با اسيلوسكپ فركانسهاي بسيار زياد(تا چندين مگا سيكل) لازم دارد.
بيشتر اسيولسكپ ها پيش بيني هايي براي اتصال مستقيم ولتاژ ورودي به صفحات انحراف دهنده و به جاي تقويت كننده هاي ورودي دارند. اين موضوع مخصوصاً انجام شده تا اينكه سيگنالهاي با فركانس بيشتر از پهناي باند تقويت كننده عمودي قابل نمايش باشند.
مولد مرورTB با اعمال پالس سنكرون از: الف) منبع داخلي، ب) برق 50 سيكل شبكه يا پ) يك منبع خارجي توسط قرار دادن كليد سنكرون (SYNC.SWITCH) اسيلوسكوپ روي هر يك از آنها هماهنگ يا همزمان مي شود. مقدار شدت پالس همزماني يا سنكرون مي تواند با پتانسيومترR5كنترل گردد.
تقويت كننده هاي به كار رفته در اسيلوسكوپ بايستي داراي باند پهن مختلف با پاسخ فركانس خطي باشند تا اينكه شكل موجهاي بدون اعوجاجيدر روي پرده لامپ اشعه كاتدي به دست آيد.
يكي از تقويت كننده هاي باند پهن مناسب براي اسيلوسكپ در شكل (9-7) نشان داده شده است. اين تقويت كننده يك تقويت كننده كوپلاژ R5با استفاده از لامپ پنتود با شيب زياد و باند پهن مي باشد. سيم پيچ فركانس راديويي RFC به صورت سري با مقاومت بارR4آند براي گسترش پهناي باند در جهت فركانسهاي بالاتر اتصال يافته است. براي فركانسهاي پايين تر اين موضوع توسط شبكهC5 R5 واقع در آند انجام مي گيرد.





ولتاژ وارده به تقويت كننده عمودي با پتانسيومتر وروديR1 كنترل مي شود وامپدانس ورودي اسيلوسكپ را تعيين مي كند. اين امپدانس كمتر از 500 كيلو اهم نيست. اگر امپدانس ورودي اسيلوسكپ زياد باشد تقويت كننده جرياني نمي كشد وبراي اين منظور يك شبكه باياس سرخود متشكل از R2C2 در مدار كاتد قرار داده شده است. تقويت كننده داراي تقويت بدون اعوجاجي با رديف فركانس 50ـ30 سيكل تا30ـ10 كيلو سيكل و بهره اي در حدود 100 است، براي پهناي باند بيشتر از مقدار ياد شده بهره تقويت كاهش مي يابد.
تقويت كننده هاي كوپلاژ RC مورد استفاده در اسيلوسكپ هاي موجود پهناي باندي از 50 سيكل تا 20 مگا سيكل دارند. تقويت كننده هاي لامپ T.W.T در دستگاههاي اندازه گيري مخصوص تا پهناي باند چند صد مگا سيكل به كار مي روند.
اسيلوسكپ اشعه كاتدي
C1-1(30-70)
يكي از متداول ترين اسيلوسكپ هاي اسيلوسكپC1-1 مي باشد. در اين اسيلوسكپ از يك لامپ اشعه كاتدي با پرده 125 ميلي متري استفاده شده است. حساسيب انحراف عمودي آن 25/0 سانتي متر بر ميلي ولت و حساسيت انحراف افقي آن 5/4 سانتي متر بر ميلي ولت مي باشد. بهره تقويت كننده عمودي 1800 و بهره تقويت كننده افقي آن 35 است.
امپدانس ورودي تقويت كننده عمودي 2 مگا اهم و كاپاسيتانس آن 30 پيكوفاراد است. رديفهاي فركانس مولد مرور با نوسان آزاد 7ـ2 ، 30ـ7 ، 130ـ30 ، 500ـ130 سيكل و 2ـ5/0 ، 7ـ2 ، 25ـ7 و 50 ـ 25 كيلو سيكل است.
تضعيف كننده پله اي ورودي با مقاومت و خازن ساخته شده است و با كليد انتخاب تضعيف 0، 20 و 40 دسي بل را تهيه مي كند.
سيگنال ورودي از طريق تضعيف كننده ابتداء به تقويت كننده عمودي وارد مي شود و از آنجا به تقويت كننده پوش ـ پول خروجي و سپس به صفحات انحراف عمودي لامپ اشعه كاتدي مي رود.
مولد مرور به كار رفته در اسيلوسكپ C1-1 از لامپ تيراترون ساخته شده است. بانده هاي مختلف فركانس مولد مرور با تعويض خازن انجام مي گيرد. فركانس مرور در هر باند فركانس مي تواندبا يك پتانسيومتر اصلي كنترل شود.
تقويت كننده عمودي مي تواند با محل شكل موج تحت نمايش(همزماني داخلي)، و يا از طريق برق متناوب 50 سيكل (همزمان با برق) و يا از طريق يكي منبع خارجي (همزماني خارجي) همزمان شود، همزماني مختلف را مي توان با كليد سنكرون انتخاب نمود.
ولتاژ مرور به تقويت كننده افقي و سپس به تقويت كننده پوش ـ پول خروجي آن مي رود. با تغيير ولتاژهاي تحريك لامپهاي پوش ـ پول محل نقطه نوراني در طول محور افقي (كنترل تغيير مكان عمودي) نيز تغيير نمايد.
اين اسيلوسكپ داراي اتصالاتي براي وارد نمودن مستقيم سيگنال ورودي به صفحات انحراف افقي و عمودي مي باشد.

نمايش دادن پالس
اسيلوسكپ معمولي با مرور نوسان آزاد(تكراري) براي نمايش پديده هاي پالس حتي پالس با كيفيت پايين با مشكل مواجه مي شود. در بعضي از مدارات الكترونيك پالسهايي به كار مي روند كه مدت دوام آنها بسيار كوتاه (كمتر از چند ميكرو ثانيه) و ميزان تكرار سريع (صدها برابر بزرگتر) دارند. حال اگر مدت دوام يك پالس فقط چند صدم زمان مرور اسيلوسكپ باشد اين پالس به صورت يك نوك تيزروي پرده كمي ظاهر شده و براي ارزيابي يا مطالعه اطلاعات چنداني را به دست نخواهد داد.
بنابراين بايد پهناي تصوير با به كار بردن فركانس مروري چندي برابر ميزان تكرار پالس زياد شود. در اين وضعيت هم اثر اشعه روي پرده در طول منحني پالس به صورت تك ضربه يا اينكه در طول خط افقي اثر چندين ضربه را خواهد داشت و به هر حال تصوير پالس نيز براي مطالعه يا عكس برداري غير واضح خواهد بود.
در عوض از نوعي مدار به نام مرور تريگر در اسيلوسكپ براي نمايش دادن پالس استفاده مي شود. مرور تريگر براي مطالعه پالسهاي با دوام كوتاه و هم جريانهاي گذرا با فواصل زماني نا منظم به طور يكسان رضايت بخش است.
در اسيلوسكپ با مرور تريگر در غياب پالس تحت نمايش، مرور قطع و در حال تريگر مي باشد يعني با ورود يك پالس مناسب مرور افقي اسيلوسكپ شروع مي شود. پالس تريگر ممكن است به دو صورت يا از يك منبع داخلي يا از پديده تحت مطالعه گرفته شده و به مولد مرور وارد شود. در حقيقت مولد مرور توسط پالس تريگر يك ولتاژ دندانه اره اي به صفحات عمودي اعمال مي نمايد. در زمان T1(شكل 10ـ7) اشعه، مرور رو به جلو را انجام ميدهد و در زمانT3 اشعه برگشت مي كند. درست در لحظه ايكه مولد از كار مي ايستد تا زمان T3 به حال توقف مي ماند تا اينكه پالس تريگر بعدي وارد شود. مجموع T1,T2,T3 برابر با Tts است كه آن را تناوب (زمان) مرور با تريگر مي نامند.




حال نحوه كار مولد مرور تريگر با تفصيل بيشتري مورد مطالعه قرار ميگيرد. همانطور كه تركيب مدار شكل(11ـ7) نشان ميدهد اين مدار با مدار مرور آزاد تفاوتي ندارد بجز اينكه لامپ مدار تا يك پالس تريگر نرسد به كار نمي افتد. وقتي كه مدار در وضعيت ساكن(بدون سيگنال) قرار دارد باياس مثبتي از طريقr3 به شبكه لامپ وارد شده و لامپ در حال هدايت است، خازنc2 به علت مقاومت كم لامپ در حال هدايت عملا تخليه شده است. درست در لحظه اي كه سيگنال مورد نظر به صفحات عمودي اسيلوسكپ وارد مي شود يك تريگر مربع شكل منفي هم از طريق شبكه ديفرانشيتور متشكل از خازن و مقاومت كم R1C1 به شبكه لامپ اعمال مي گردد. دامنه پالس تريگر به اندازه اي است كه لامپ رابه نقطه قطع مي برد. همچنان كه لامپ قطع شد خازنC2 از طريق مقاومت R2 شارژ مي شود و با از بين رفتن پالس تريگر مجددا لامپ شروع به هدايت كرده و خازن C2 سريعا تخليه مي شود ولتاژ دندانه اره اي تهيه شده به صفحات افقي اسيلوسكپ مي رود. ولتاژ دندانه اره اي پالس براي حركت اشعه در طول يك مرور كافي است. بديهي است كه مدت دوام پالس تريگر بايد برابر با زمان مرور باشد. مسئله مهم ديگر در مورد پالس تريگر اين است كه پالس بايد فقط براي شروع نوسان مولد مرور به كار رود و هيچ گونه اثري در كار مدار مرور نداشته باشد.






شكل موج ولتاژ آند لامپ(دو سر خازنC2) در شكل b (11ـ7) نشان داده شده است . زمان افزايش اكسپونانسيل ولتاژ(منحنيAB )در مدت مرور اشعه t1 است كه با رابطه زير بيان مي شود:

در نقطه B داريم:t=t1 كه از آنجا دامنه ولتاژ دندانه اي اره اي:

است. ضريب غير خطي ولتاژ دندانه اي اره اي از ديفرانسيل معادله VC2 به دست مي آيد، يعني:


كه از آنجا:


با مراجعه به معادله V ملاحظه مي گردد كه دامنه ولتاژ دندانه اره اي مي تواند از رابطه زير محاسبه شود:


درمدت زمان برگشت اشعه (منحنيBC ) خازن C2 از طريق مقاومت RO يعني مقاومت هدايتي لامپ تخليه مي شود، در مدارهاي عملي ثابت زماني تخليه يك دوم تا يك سوم زمان برگشت اشعه انتخاب مي گردد، در مدت برگشت اشعه ولتاژ دو سر خازن C2 به صورت اكسپونانسيل كاهش مي يابد:


با قرار دادن ولتاژ ثابت زماني برگشت اشعه از معادله فوق:


خواهد بود كه در آن RO مقاومت هدايتي لامپ و C2 ظرفيت خازن مدار مي باشد،‌ از آنجا: مي باشد البته چون است، بنابراين خواهد بود.

اسيلوسكپ اشعه كاتدي
C1-5(SI-1)
اسيلوسكپ اشعه كاتدي(S1-1) C1-5 براي مشاهده پديده هاي پالس با مدت دوامي از 1/0 تا 3000 ميكروثانيه و پديده هاي گذرا با ميزان تكرار بالاتر از يك مگا سيكل در نظر گرفته شده است.
لامپ اشعه كاتدي آن داراي حساسيت عمودي 25 ميلي متر بر 3/0 ولت براي باند پهن(10 مگا سيكل) و 25 ميلي متر بر1/0 ولت براي باند باريك (5/0 مگا سيكل) است. امپدانس ورودي آن تقريباً 5/0 مگا اهم و كاپاسيتانس ورودي حدود 50 پيكو فاراد مي باشد. حساسيت افقي لامپ 25 ميلي متر بر 3/0 ولت و امپدانس ورودي تقويت كننده افقي آن تقريبا 80 كيلو اهم است.
اسيلوسكپ دو نوع مرور آماده مي كند:
*مرور تريگر با رديفهاي زماني ثابت 1، 2، 5 ، 10، 30 ،100 ،300 ،1000 و 3000 ميكرو ثانيه با ابعاد مطالعه(40 تا 60 ميلي متر) براي پديده هاي پالس.
* مرور نوسان آزاد با 9 باند فركانس كه مي تواند از 20 سيكل تا 200 كيلو سيكل به طور مداوم تغيير مي كند.
طرح طبقاتي اسيلوسكپ در شكل(12-7) نشان داده شده است. تضعيف كننده ATT پله اي ورودي نوع RC بوده و جمعا تضعيف 40 دسي بل را به صورت قابل انتخاب در سه مرحله 10 دسي بل با كمك كليد به وجود مي آورد، سيگنال از طريق تضعيف كننده به تقويت كننده عمودي مي رود.
تقويت كننده عمودي متشكل از يك طبق كاتد فالوورCF1، يك خط تاخيرDL، يك طبقه معكوس كننده فازPIT و طبقه پوش ـ پول PP مي باشد كاتد فالوور CF1 به خط تاخير سيم پيچ و خازنDL متصل شده و سيگنال هنگام عبور از آن از نظر زماني 2/0 ميكرو ثانيه تاخير پيدا مي كند، ولتاژ ظاهر شده در آندهاي طبقه پوش ـ پول PP به صورت فاز مخالف به صفحات انحراف عمودي لامپ اشعه كاتدي وارد مي شود.






وظايف تقويت كننده همزماني و تقويت كننده افقي همان طور كه از نام اين طبقات ملاحظه مي شود معلوم است. مولد مرور از يك مولتي ويبراتور تشكيل شده است. ولتاژ دندانه اره اي توليد شده با مولتي ويبراتور از طريق يك كليد به مدار كاتد فالوورCF2 مي رود و سپس از طريق معكوس كننده فازPI2 به صفحات انحراف افقي لامپ اشعه كاتدي اعمال مي گردد، باندهاي فركانس مرور با تعويض خازنهايي صورت مي گيرد. در فاصله هر باند فركانس مرور مي تواند به طور پيوسته تنظيم شود. معكوس كننده فازPT2 ولتاژ دندانه اره اي وارد به صفحات افقي را به طور متقارن تامين مي كند.
در طبقه مرور TM يك مولد علامت گذاري زمانTIME - MARKET كه نقاط كوچكي را براي تنظيم زمان مرور اسيلوسكپ توليد مي كند وجود دارد. اين مولد از يك نوسان ساز، شش مدار هماهنگ براي تطبيق فركانسهاي موج سينوسي با تناوب 05/0 ،2/0 ،1 ، 20 و 100 ميكرو ثانيه و يك كليد به منظور قرار دادن هماهنگها در مدار تشكيل شده است. ولتاژ توليد شده توسط مولد علامت گذار به كاتد لامپ اشعه كاتدي وارد مي شود و به موجب آن اشعه روشني تصوير را براي اين فركانس تغيير ميدهد و نقاط كوچك روشني روي مرور توليد مي نمايد. اشاره مي شود به كمك وضعيت هاي كليد علامت گذار زمان و شمارش تعداد علامات به سهولت مي توان دوام پالس تحت مطالعه را تعيين نمود.
دامنه سيگنال تحت نمايش مي تواند با مقايسه آن به كمك يك شكل موج ولتاژ آزمايش(TEST VOLTAGE) 50 سيكل كه توسط يك ثابت كننده مناسب در اسيلوسكپ تهيه مي گردد اندازه گيري شود.
اكنون نحوه كار با اسيلوسكپ C1-5 شرح داده مي شود. ابتدا كليد روشن و خاموش اصلي اسيلوسكپ روي "ON" قرار ميگيرد. دستگاه پس از دو تا سه دقيقه گرم شده و نقطه نوراني روي پرده از نظر روشنايي (به طوريكه ملايم روشن و به وضوح نمايان باشد) و تمركز آن تا آنجا كه ممكن است با ابعاد كوچك تنظيم مي شود و سپس با كنترل هاي تغيير مكان افقي(X-SHIFT) و تغيير مكان عمودي(Y-SHIFT) نقطه نوراني در مركز پرده قرار مي گيرد.
حال نوع مرور، فركانس يا مدت آن نوع همزماني و قرار گرفتن تضعيف كننده ورودي، انتخاب مي شوند، تمام اين پارامترهاي با نوع اندازه گيري و مقدار پديده تحت مطالعه تعيين مي گردد.
براي نمايش پديده هاي پالس با دوام بيشتر از 3000 ميكرو ثانيه، مرور تريگر انتخاب مي گردد. براي پديده هاي تناوبي با جريانات با دوام زير 3000 ميكرو ثانيه مرور نوسان آزاد انتخاب مي شود. مرور مورد نظر با كليد"TIME -BASE SELECTOR" قابل انتخاب است.
سرعت مرور(رديف زمان) طوري انتخاب خواهد شد كه تمام پالس يا سيكل كامل سيگنال بتواند نمايش داده شود و تصوير حاصل قسمت بزرگي از پرده را اشغال نمايد. سرعت مرور زياد تصوير را در جهت افقي بيشتر باز يا گسترده مي كند.
در مورد نمايش پديده هاي پالس كليد رديف زمان"TIME RANGE" از نظر زماني در حدود دوام پالس تحت نمايش گذارده مي شود با مرور نوسان آزاد رديف فركانسهاي لازم با كليد باند فركانس انتخاب شده و تنظيم دقيق فركانس در حال رويت تصوير روي پرده با كنترل"FREQ. FINE" به دست مي آيد.
همزماني وقتي با قسمتي از خود سيگنال انجام مي شود كه كليد"SYNC" روي همزماني داخلي قرار گيرد، بنابراين اگر سيگنال ورودي نتواند همزمان شود، پالسهاي همزماني از يك منبع خارجي كه به ترمينال"X- INPUT" متصل مي گردد و با قرار دادن كليد"SYNC."‌روي وضعيت همزماني خارجي به دست خواهد آمد. اگر سيگنال نمايشي مربوط به فركانس برق شبكه است كليد "SYNC."‌روي وضعيت"MAINS" گذارده مي شود.
حداكثر ولتاژي كه بايد به ورودي اسيلوسكپ وارد شود 200 ولت است اگر ولتاژ ورودي معلوم نباشد تضعيف كننده ورودي روي (40 دسي بل) قرار مي گيرد و كنترل"Y-AMP."‌تا هنگامي كه ارتفاع تصوير روي پرده 20 تا 25 ميلي متر نشده نظيم مي گردد. اگر بتوان تصوير با ارتفاع كوچكتر به دست آورد كليد تضعيف كننده روي (20 دسي بل) يا (0 دسي بل) گذارده مي شود.
بعضي اوقات اندازه گيري به كمك ولتاژ انحراف افقي از يكي منبع خارجي لازم است. بنابراين كليد انتخاب مرور در وضعيت "AMP." و كليد "SYNC" در وضعيتEXT.SYNC." گذارده خواهد شد و ولتاژ مرور بايستي به ترمينال"X-INPUT" وارد شود و دامنه تصوير به كمك كنترل"SYNC" تنظيم مي شود.
براي تعيين دامنه پالس تحت مطالعه، تضعيف كننده ورودي و كنترل "AMP." به طوري كه بزرگي تصوير از 25 ميلي متر تجاوز نكند تنظيم مي شود ارتفاع از روي درجه بندي پرده قرائت خواهد شد. اكنون كنترل"AMP." رها شده و تضعيف كننده ورودي در محل"CAL."‌قرار مي گيرد و ولتاژ آزمايش به تقويت كننده عمودي وارد خواهد شد. اين ولتاژ به طوري كه ارتفاع آن با ارتفاع پالس تحت نمايش برابر شود تنظيم مي گردد و از درجه بندي پتانسيومتر AMP.CAL." قرائت مي شود. پس دامنه سيگنال مورد نظر:

خواهد بود كه در آن VC دامنه ولتاژ آزمايش به ولت و K ميزان تنظيم پتانسيومتر مي باشد.
وقتي فركانس سيگنال مجهول خارج از پهناي باند تقويت كننده قرار دارد ، اين سيگنال مستقيماً به كمك ترمينالهاي قرار داده شده در كنار اسيلوسكپ به صفحات انحراف عمودي لامپ اشعه كاتدي وارد مي شود. معمولا اين ترمينالها با يك دو شاخت اتصال كوتاه شده اند حداكثر مقدار اين ولتاژ نبايد از200 ولت تجاوز كند و پالس همزماني بايد از منبع خارجي گرفته شود.
انتخاب باند پهن(10 مگا سيكل) و باند باريك(500 كيلو سيكل) براي اندازه گيري به كمك يك كليد كوچك واقع در كنار اسيلوسكپ فراهم مي آيد.

اسيلوسكپ هاي مخصوص
گاهي اوقات مطالعه چگونگي تغيير دو كميت الكتريكي مختلف نسبت به يكديگر براي اندازه گيري هاي الكترونيك لازم است. براي مثال در آزمايش و مطالعه تقويت كننده هاي با شكل موجهاي مختلف نمايش همزمان دو سيگنال ورودي و خروجي تقويت كننده با هم روي يك پرده اسيلوسكپ به منظور مقايسه آنها قابل توجه است زيرا مي توان اعوجاج دامنه سيگنال خروجي را دقيقا با سيگنال ورودي مشاهده نمود.
اين مطالب توسط اسيلوسكپ هاي مخصوصي مانند اسيلوسكپ دو شعاعي (TWO- BEAM OSCILLOSCOPE) و اسيلوسكپ با مرور دوتايي (DUAL- TRACE OSCILLOSCOPE) قابل اجرا است.
اسيلوسكپ دو شعاعي داراي يك لامپ اشعه كاتدي همراه با دو لوله پرتاب الكترون است. بنابراين از لامپ اشعه كاتدي اين اسيلوسكپ دو شعاع الكتروني به دست مي آيد و دو سيستم مستقل انحراف افقي با دو جف صفحات انحراف اين دو اشعه را در جهت افقي منحرف مي نمايند. انحراف افقي دو شعاع هر دو لوله پرتاب الكترون به طور همزمان(يا جداگانه) با اعمال يك ولتاژ دندانه اره اي كنترل مي شوند. كنترل انحراف عمودي دو اشعه جدا از هم مي باشد و شكل موجها به صفحات انحراف عمودي جداگانه اعمال مي گردند.
اسيلوسكپ با مرور دوتايي داراي يك لامپ اشعه كاتدي و يك لوله پرتاب الكترون(مانند اسيلوسكپهاي معمولي) و دو سيستم انحراف جداگانه است. اسيلوسكپ از طريق دو كانال سيگنالهاي ورودي را به طور تناوبي به صفحات انحراف اعمال مي نمايد. بنابراين با مرور سرعت زياد دو تصوير مختلف همزمان روي پرده مشاهده خواهند شد. دو كانال معمولا با A و B علامت گذاري شده و داراي يك مدار كليد الكترونيكي براي هدايت به نوبت سيگنالهاي قسمت مطالعه به صفحات انحراف عمودي است. هردو كانال اسيلوسكپ شامل يك تضعيف كننده، يك مدار اميترفالوور(كاتد فالوور)، يك پيش تقويت كننده و يك معكوس كننده فاز پوش - پول براي انتقال دادن سيگنالهاي ورودي نامتقارن مي باشد. معكوس كننده هاي فاز هر دو كانال به كليد الكترونيك كه داري خط تاخير دهنده و تقويت كننده انتهايي(اصلي) هست كوپلاژ مي شوند. خروجي تقويت كننده انتهايي به صفحات انحراف عمودي اعمال مي گردد و در نتيجه اسيلوسكپ با مرور دوتايي داراي چهار حالت قابل انتخاب براي اندازه گيري مي شود.
ـ حالت انتخاب كانال A و كانالB هر يك به تنهايي براي اندازه گيري جداگانه.
ـ حالت يك در ميان بين دوكانال(ALTERNATE) كه در پايان هر مرور ديگري شروع مي شود.
ـ حالت شكسته(chop.) مثلا در فاصله زماني يك مرور فركانس آن از 500 كيلو سيكل به يك مگا سيكل تغيير مي يابد.
ـ حالت جمع و يا تفاضل كانالهاي AوB به صورتA-B يا A+B
در اسيلوسكپ با مرور دوتايي از دو مرور اصلي (A) و تاخيري(B) استفاده مي شود. اين دو مرور از دو مولد و يك مدار مقايسه ساخته شده كه مرور A براي مطالعات معمولي به كارمي رود و مرورB براي باز كردن قسمت هاي شكل موج تحت نمايش به وسيله مرور A استفاده مي شود.
تمركز اشعه در اسيلوسكپ با مرور دوتايي دقيق تر از اسيلوسكپ دو شعاعي است، البته روشنايي تصوير اين اسيلوسكپ به علت تناوب نمايش كمتر از اسيلوسكپ دو شعاعي مي باشد. به هر حال اسيلوسكپ با مرور دوتايي به علت ساختمان ساده تر نسبتا ارزان تر بوده و انجام كار بهتري را نشان مي دهد.
طرح طبقاتي ساده يك اسيلوسكپ با مرور دوتايي در شكل (13ـ7) نمايش داده شده است. همانطور كه ملاحظه مي شود اين اسيلوسكپ داراي دو كانال Aو B براي ورود سيگنال است. كانالها هر يك شامل تضعيف كننده، پيش تقويت كننده و خط تاخير دهنده متشكل از مدارهاي با خازنها و سيم پيچهاي زياد براي تاخير مي باشد. مدار كليد الكترونيك در واقع يك تقويت كننده ديفرانسيل است كه سيگنالهاي ورودي دو كانال توسط كليد انتخاب مناسب در ورودي اين طبقه را به حالت چهارگانه به تقويت كننده اصلي عمودي ميدهد. پالسهاي تريگر از طبقه پيش تقويت گرفته شده و از آنجا براي همزماني سيگنالهاي ورودي با مرور به مدار مولد مرور مي رود. ولتاژ دندانه اره اي مولد مرور به تقويت كننده اصلي افقي و از آنجا به صورت متقارن به صفحات افقي اعمال مي شود. شكل (14ـ7) نمايش همزمان دو پالس در حالت هاي الف به طور جداگانه ب مجموع دو پالس و پ تفاضل آنها روي پرده اسيلوسكپ، نشان ميدهد.

مرور تاخيري
اندازه گيري پديده هاي پالس (يا ضربه اي) به روشهاي گوناگون و با دقت هاي مختلف انجام مي گيرد. بيشتر اندازه گيريهاي مربوط به فاصله زماني(TIME- INTERVAL) به كمك اسيلوسكپ هاي با مرور تاخيري نتيجه و دقت بهتري را به دست مي دهد. مرور تاخيري از تركيب دو مولد مرور ساخته مي شود كه نمايش مرور توسط دومين مولد مرور صورت مي گيرد. و به مولد مرور اولي مولد در حال تاخير (مولد اصلي) و به دومي مولد تاخيري مي گويند. مطابق شكل (15ـ7) شيب توليد شده توسط مولد در حال تاخير با يك پالس تريگر در زمان t1 شروع مي شود. تا رسيدن يك تراز مقايسه كننده به نام تقسيم تاخير(با شكل موج مستطيلي) اين شيب امتداد مي يابد. در زمانt1 مولد در حال تاخير مي ايستد و مولد تاخيري دوم تازه شروع به كار مي كند. بنابراين امكان دو تركيب براي قرار گرفتن پالس تريگر درمولد تاخيري موجود است.
ـ مولد تاخيري فقط تا رسيدن ولتاژ تاخير(شكل موج مستطيلي) از مقايسه كننده به طور خودكار موج دندانه اره اي طبق شكل(a) 15ـ7 مي سازد كه اين تركيب در مولدهاي تاخير زمان(THME- DELAY GENERATOR) به كار مي رود. طول پالسهاي مستطيلي شكل(تقسيم تاخير) مي تواند با استفاده از يك پتانسيومتر ساده در مدار كنترل شود.
ـ مولد تاخيري با يك پالس تريگر داخلي يا خارجي در زمانtb بعد از t1 طبق شكل(b) 15-7 شروع به كار مي كند. چنين تركيبي درمولدهاي تاخير با تريگر (TREGGER- DELAY GENERATOR) به كار مي رود.
حال دقت اندازه گيري پالس توسط مرور تاخيري مورد رسيدگي قرار ميگيرد. هرگاه يك پالس منفرد براي تاخير زمان از مبداء to اندازه گيري شود دكمه DELAY اسيلوسكپ تا موقعي كه پالس درمركز بوده قرار گيرد تنظيم، و سپس تاخير زمان پالس محاسبه گردد. اگر مثلا زمان مرور اصلي انتخاب 10 ميكرو ثانيه براي هر تقسيم روي پرده باشد و تاخير تقسيم روي 215/6 تقسيم قرار گيردتاخير زمان پالس 15/62 ميكرو ثانيه (براي دقت زمان مرور درصد) يا 2/62 ميكرو ثانيه و دقت 9/1 ميكرو ثانيه است.
اگر مبداء پالس علامت گذار زمان همراه با پالس تحت اندازه گيري(با يك اسيلوسكپ دوكاناله) به كار رود، دقت اساسا افزايش مي يابد، مثلا فرض كنيد پالس مبداء در 50+ to ميكرو ثانيه رخ مي دهد. اگر زمان مرور در حال تاخير 2 ميكرو ثانيه در هر تقسيم قرار داده شود لامپ اشعه كاتدي اسليوسكپ دو پالس جداگانه را با 1/6 تقسيم نشان خواهد داد كه پس از آن اختلاف قرائت 2/12 ميكرو ثانيه مربوط به دقت زمان مرور درصد به دست مي آيد كه درصد مربوط به اثر غير خطي بودن انحراف مي باشد. اين نتايج در مجموع اندازه گيري 2/62 و دقت ميكرو ثانيه را به دست ميدهد. همان طور كه ملاحظه مي شود دقت اندازه گيري با قبل بهبود يافته است.

كاربردهاي ديگر اسيلوسكپ
الف)ترسيم مشخصه استاتيك لامپها
ترسيم منحني هاي مشخصه لامپهاي (يا ترانزيستورها) به روش نقطه يابي كار مشكلي است و در بعضي حالات اين ترسيم به كلي خارج از دسترس مي شود. چون هرگاه مقادير بزرگ ولتاژ يا جريان در مدار زياد ادامه يابد لامپ(يا ترانزيستور) تحت آزمايش در اثر اين ولتاژ يا جريان آسيب خواهد ديد. بر عكس ترسيم منحني هاي مشخصه لامپ به سادگي مي تواند به كمك يك اسيلوسكپ انجام شود.
يك نمونه ساده براي به دست آوردن مشخصه انتقالي شبكه فرمان لامپ در شكل (16-7) نشان داده شده است. به شبكه فرمان لامپ تريود واقع در مدار يك ولتاژ متناوب دندانه اره اي و يك باياس مستقيم منفي VS ، به طوريكه لامپ با زاويه هدايت 180 درجه كار كند مي رسد. قسمتي از ولتاژ دندانه اره اي به عنوان مرور صفحات انحراف افقي اسيلوسكپ استفاده مي شود، ولتاژ دو سر R يعني مقاومت بار آند به صفحات انحراف عمودي اسيلوسكپ كه تغييرات آن متناسب با جريان آند لامپ است اعمال مي شود. در نتيجه نقطه نوراني روي پرده متناسب با ولتاژ دندانه اره اي شبكه فرمان در عرض پرده و متناسب با تغييرات جريان آند به طرف بالا يا پايين ، منحني مشخصه لامپ را ترسيم مي نمايد. اين منحني رابطه جريان آند به جريان شبكه را نشان مي دهد كه همان مشخصه استاتيك لامپ تريود مي باشد.
براي به دست آوردن مشخصه آند لامپ ولتاژ باياس فقط به شبكه فرمان وصل شده و ولتاژ دندانه اره اي به آند لامپ و صفحات انحراف افقي اسيلوسكپ وارد مي شود.






ب) ترسيم مشخصه اتصالPN
براي آزمايش مشخصه ولت ـ آمپر اتصالPN مدار ساده اي به كمك اسيلوسكپ در شكل (17-7) نشان داده شده است، كريستاليCr كه به عنوان يك يكسو كننده نيم موج عمل مي نمايد به ثانويه ترانسفورماتور كاهنده Tr متصل شده است. براي اينكه كريستال در نقطه اتصالPN صدمه نبيند جريان ولتاژ آن كوچك گرفته مي شود. اين موضوع براي هر اندازه گيري در مورد اتصالهاي PN نيز بايد رعايت گردد.
عبور جريان اتصال PN در دو سر مقاومت R افت ولتاژي توليد مي كند كه اين ولتاژ طبق قانوناهم درهر لحظه مستقيماً متناسب با جريان مدار مي باشد. ولتاژ دو سر مقاومت R به صفحات انحراف عمودي(y) اسيلوسكپCO و ولتاژ تغذيه دو سر اتصال PN به ترمينالهاي صفحات انحراف افقي (X) وارد مي شوند. بنابراين مرور اشعه الكتروني روي پرده لامپ اسيلوسكپ به جريان اتصالPN‌يا افت ولتاژ دو سر اتصال بستگي دارد. به عبارت ديگر با تنظيم صحيح اسيلوسكپ مشخصه اتصال PN ، يعني شاخه رو به جلوي منحني روي پرده نمايش داده خواهد شد.
نمايش شاخه معكوس منحني مشخصه ولت ـ آمپر اتصالPN به كمك مدار نشان داده شده در شكل(18ـ7) انجام مي گيرد. اين مدار اساسا مشابه مدار قبل مي باشد و اختلاف آن فقط در نوع ولتاژي است كه به جاي ولتاژ 36 ولت به اسيلوسكپ وارد مي شود. صفحات انحراف افقي اسيلوسكپ با ولتاژ دو سر مقاومت R2‌شامل مقسم مقاومتي ولتاژ R1R2 تحريك مي گردد. مقدار و شكل موج اين ولتاژ به همان صورتي تغيير مي كند كه مقدار و شكل موج ولتاژ معكوس وارد به نقاطA وB تغيير مي نمايد. طبق شكل(18ـ7) ملاحظه مي شود كه صفحات انحراف افقي (x) متناسب با تغييرات ولتاژ دو سر اتصال PN و صفحات انحراف عمودي(y) متناسب با جريان معكوس اتصال تغيير مي كند و شكل ترسيم شده منحني مشخصه معكوس اتصال PN خواهد بود.
به علت اينكه ولتاژ معكوس كامل به چند درصد ولت مي رسد و ممكن است به اسيوسكپ خسارت وارد آورد از اعمال اين ولتاژ به صفحات انحراف اجتناب مي شود.






ديود D نسبت به TD يعني اتصال PN به صورت مخالف به مدار اتصال يافته است و عملا وقتي TD جريان مي كشد ديودD مدار را قطع مي كند. زيرا عبور جريان رو به جلوي اتصالTD به علت افت ولتاژ قابل ملاحظه دو سر مقاومت R3 يعني:
V=If . R3
به اسيلوسكپ صدمه مي زند. If در معادله،‌ جريان رو به جلوي اتصالPN است.
پ )اسيلوسكپ به عنوان نشان دهنده نول
به كار بردن اسيلوسكپ به عنوان نشان دهنده نول در پلهاي جريان متناوب بسيار متناسب است. زيرا حساسيت و امپدانس ورودي زياد اسيلوسكپ دقت زياد اندازه گيري را تامين مي كند. مدار ساده شكل(19ـ7) اتصال اسيلوسكپ در يك پل كشوئي را به عنوان نشان دهنده نول نمايش مي دهد. ولتاژ از طريق بازوي نشان دهنده پل به تقويت كننده عمودي و از آن پس به انحراف عمودي لامپ اشعه كاتدي اسيلوسكپ وارد مي شود. وقتي پل به حالت تعادل (Z1Z3=Z2Z4) است ولتاژ دو سر بازوي نشان دهنده صفر بوده و مرور اشعه روي پرده به يك نقطه تبديل مي گردد. وقتي تعادل پل اختلاف پيدا مي كند نقطه روي پرده به صورت يك خط عمودي ظاهر مي شود.
نظر به اينكه اسيلوسكپ هاي داراي تقويت كننده هاي بهره زياد هستند بنا بر اين مشاهده نول توسط آنها دقيق تر از هر نوع ديگر نشان دهنده خواهد بود.




اندازه گيري مشخصه هاي فركانس
مداري براي به دست آوردن مشخصه هاي فركانس به كمك اسيلوسكپ در شكل (20ـ7) نشان داده شده است. نوسان سازOSC يك نوسان ساز مرور كننده فركانس است كه فركانس آن به طور پيوسته متغير ميباشد و يا اشعه از طريق رديف مورد نظر مرور مي شود. كنترل فركانس در بعضي نوسان سازها به صورت مكانيكي (يعني با يك موتور) كار ميكند و كنترل بعضي به طور كلي الكترونيكي است.
يك نوع كنترل فركانس نوسان ساز با اتصال يك لامپ رأكتانس به صورت موازي به مدار هماهنگ نوسان ساز درست مي شود. اثر لامپ رأكتانس درمدار به يكي از دو حالت اندوكتيو يا كاپا سيتيو خواهد بود، از اين رو لامپ رأكتانس درمدار هماهنگ نوسان ساز ضريب القائي يا ظرفيت متغيري را توليد مي كند. تغييرات رأكتانس توسط وارد نمودن يك ولتاژ مدوله كننده به شبكه فرمان لامپ رأكتانس به وجود مي آيد. در نتيجه سيگنال نوسان ساز فركانسش همراه با سيگنال مدوله كننده تغيير يا مرور دارد. رديف تغييرات مرور سيگنال نوسان ساز با پارامترهاي لامپ رأكتانس در حاليكه سيگنال(با هر سيگنال مدوله شده فركانس) ثابت مي ماند تعيين مي شود و اين موضوع براي به دست آوردن مشخصه يا پاسخ فركانس بسيار ضروريست.
با مراجعه به مدار شكل(20-7) نوسان سازOSC با ولتاژ دندانه اره اي از طريق مولد مرورTB اسيلوسكپ مدوله مي شود به طوري كه فركانس مرور نوسان ساز با حركت نقطه نوراني روي پرده اسيلوسكپ همزمان است، پس محور افقي لامپ اشعه كاتدي به عنوان محور فركانس عمل مي كند.
از نوسان سازOSC سيگنال مدوله شده فركانس به دستگاه تحت آزمايش (يعني يك تقويت كننده) كه در آن بهره تقويت با فركانس تغيير مي كند مي رسد. به همين دليل دامنه سيگنال نيز در خروجي تقويت كننده با فركانس تغيير مي نمايد، حال اگر تغييرات خروجي تقويت كننده به صفحات عمودي اسيلوسكپ اعمال شود مرور اشعه مشخصه فركانس يا منحني پاسخ تقويت كننده را نشان خواهد داد.
دو قسمت اضافي شكل(20ـ7) آشكار سازD براي به دست آوردن يك مشخصه تنها دو مولد علامت گذار MG مي باشد كه در آن علامت هايي از يك فركانس مشخص را به منحني پاسخ نمايش داده شده در لامپ اشعه كاتدي تزريق مي كند. مولد علامت گذار از تركيب دو نوسان ساز كريستالي با فركانسهاي اصلي به ترتيب 1و5 مگا سيكل ساخته شده است. نوسان ساز از اين فركانسها و هارمونيكهاي آن يك طيف فركانس از 1تا20 مگا سيكل با فواصل 1 مگا سيكلي به وجود مي آورد.






طيف فركانس به آشكار ساز مي رود و در آن با فركانس مرور كننده مخلوط مي شود. وقتي كه فركانس مرور كننده با يك فركانس مولد علامت گذار منطبق مي شود در نتيجه طپش فركانس كم دو علامت روي پرده ظاهر مي گردد، علامتهاي مربوط به فركانس هايي كه با 5 مگا سيكل زياد مي شوند دامنه بزرگتر دارند.
نوع ديگر دستگاه توليد فركانس مرور براي تجزيه و تحليل پاسخ فركانس، مخلوط كردن خروجي هاي يك نوسان ساز مدوله كننده و يك نوسان ساز فركانس ثابت است كه كنترل فركانس مرور آن مانند حالت قبل با موج دندانه اره اي انجام مي گيرد. خروجي حاصل از مخلوط كننده را به تقويت كننده باند پهن داده و سيگنال فركانس طپش پس از تقويت به تضعيف كننده اي با تضعيف 0 و 20 و 40 دسي بل وارد مي شود. خروجي دستگاه مي تواند به صورت دائمي به كمك يك پتانسيومتر قبل از آن كه به دستگاه تحت سنجش وارد شود تنظيم گردد.



ميلاد پوررجب-,وب سايت دانشجو

ميكروفون

 

ميكروفونها يا مبدلهاي الكتروآكوستيكي، دستگاههايي هستند كه تغييرات انرژي آكوستيكي را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند. (ضمناً عكس اين مطلب نيز در مورد بلندگوها صادق است).

همانطور كه مي دانيم انرژي صوتي از نوع انرژي مكانيكي است و با جرم، محيط الاستيك و نيرو سر و كار دارد. بنابراين حفظ و انتقال انرژي صوتي (آكوستيكي) در برد زياد امكان پذير نيست. فرض كنيد انرژي صداي گفتگوي انسان به ميزان انرژي رعد و برق (مثلاً db130) باشد، البته مي دانيم كه برد انتقال اين انرژي محدود است، در صورتيكه اگر اين انرژي (صوتي) به انرژي الكتريكي تبديل شود هرگونه تغيير و تبديل روي آن براحتي امكان پذير مي شود. براي مثال، انرژي الكتريكي را مي توان بهر ميزان تقويت كرد و آنرا به هر نقطه در فواصل خيلي دور ارسال داشت. مثلاً بردن يك نوار ضبط صوت در هر نقطه و يا انتقال صداي گوينده اي كه در جلوي ميكروفون در استوديو در يك نقطه از جهان صحبت مي كند و اين انرژي توسط فرستنده راديوئي به ساير نقاط با وسعت بسيار پخش مي شود. انرژي الكتريكي بوسيله9 بلندگو مجدداً به انرژي اكوستيكي تبديل مي شود. در اين فصل طرز كار اين مبدلهاي الكتروآكوستيكي را مورد مطالعه قرار مي دهيم.

با توجه به ماهيت انرژي آكوستيكي دستگاههائي كه كار تبديل را انجام مي دهند به هر ترتيب با عمل مكانيكي سر و كار دارند و سيستمهاي نوسان كننده مكانيكي مطرح مي شوند. همانطور كه اگر شخصي در موقع صحبت كردن يك صفحه كاغذ را بطور كشيده در جلوي دهان خود قرار دهد، متناسب با دامنه و فركانس انرژي صوت كاغذ به ارتعاش درمي آيد، ممبران ميكروفون بر اثر صوت ارتعاش مي نمايد، با استفاده از پديده هاي فيزيكي مانند پديده هاي القاي الكترومانيتيك، اثر پيزد الكتريك، تغييرات ظرفيت خازن و تغييرات مقاومت گردد، ذغال انرژي اكوستيكي به انرژي الكتريكي تبديل مي كند.

قبل از پيشرفت علم الكترونيك و ساختن تقويت كننده هاي مناسب معمولاً از شرايط نامناسب معمولاً از شرايط نامناسب ميكروفون استفاده مي شد، زيرا اگر بخواهيم سيگنال خروجي ميكروفون بر حسب فركانس در نوار 20 تا 20000 هرتز خطي باشد راندمان ميكروفون بسيار ناچيز خواهد بود. بطوريكه اگر سيگنال بلافاصله درون ميكروفون تقويت نشود بر اثر ضعيف بودن دامنه سيگنال نويز بسياري وارد شده و عملاً استفاده از سيگنال با كيفيت مناسب بدون استفاده از تقويت كننده امكان پذير نمي باشد.
بنابراين در محاسبه ميكروفون بدون استفاده از تقويت كننده سعي مي شود راندمان نسبتاً بالا باشد كه موجب باريك و نماصاف شدن پاسخ فركانس مي شود. مانند ميكروفون ذغالي كه داراي راندمان خوب بوده ولي پهناي نوار فركانس آن كم و ناصاف مي باشد. امروزه در بيشتر موارد از ميكروفونهاي با كيفيت خوب در امر صدابرداري در راديو و تلوزيون و استوديوها استفاده مي شود كه داراي تقويت كننده هاي اوليه الكترونيكي مي باشد.
ضمناً ميكروفونهاي با كيفيت عالي براي كارهاي دقيق اندازه گيري بدون نويز و بدون ديستورشن ساخته مي شود و در نوار فركانس 20 تا 20000 هرتز پاسخ خطي دارند كه در آزمايشگاههاي تحقيقاتي از آنها استفاده مي شود.
ميكروفونها تغييرات فشار صورت درون محيط را به تغييرات مشابهي از ولت يا جريان در داخل مدار الكتريكي كه متصل به آن است تبديل مي نمايند. كه اين جريان وارد دستگاههاي تقويت كننده شده و پس از عمليات مختلف توسط بلندگو به انرژي صوتي تبديل مي شود. حال در اين فصل به معرفي انواع مختلف ميكروفونها مي پردازيم.
ساختمان ميكروفونها
ميكروفون ها از نظر ساختمان به چند دسته تقسيم مي شوند. ميكروفون هاي ذغالي، ميكروفون هاي ديناميكي، ميكروفون هاي الكترومغناطيسي، ميكروفونهاي الكترواستاتيك، ميكروفون هاي نواري و ميكروفون هاي پيزوالكتريكي (كريستالي).
o ميكروفونهاي ذغالي (كربن دار)
o ميكروفونهاي ديناميكي (Moving Coil Mie)
o ميكروفونهاي الكترومغناطيسي (Moviong Magnet Mic)
o ميكروفونهاي پيزوالكتريك (كريستالي) (Pizoelectric Mic)
o ميكروفونهاي نواري
o ميكروفونهاي خازني (الكترواستاتيك) و يا (الكتروكاندستور)
o نتيجه (محاسن ميكروفونهاي مختلف
o معايب ميكروفونهاي خازني
o دلايل احتياج منبع تغذيه در ميكروفونهاي خازني
o ميكروفون بي سيم يا MF يا Wireless Mic
o پروانه كانال فرستنده (Program channal)
o گيرنده (Reciver)
o ميكروفونهاي الكترت (Electret Cendenser Mc)
o منابع تغذيه ميكروفونها
o مزيت سيستم فانتوم بر AB
o جنس و ساخت بادگيرها
o ميكروفونهاي تمام جهته (Omni directional)
o ب-ميكروفونهاي يك جهته يا كارديوئيد يا دلوار (Cardioid)
o ميكروفونهاي دوجهته يا دو راستايي يا هشت لاتين
o د- ميكروفونهاي فوق العاده كارديوئيد (Hyper cardioid)
o ميكروفون گان (Gun Mic or Tele Mic)
o دلايل استفاده از ميكروفون گان
o مكانيزم ميكروفون گان (Gun)
ميكروفونهاي ذغالي (كربن دار)
ميكروفون هاي ذغالي تشكيل شده از يك مخزن ذرات ذغال، اين ذرات ذغال ممكن است به اشكال مختلف هندسي تهيه شود. روي ذرات ذغال يك شاخكي قرار دارد كه به ديافراگم يا ممبران متصل است كه اگر در مقابل اين ممبران يل ديافراگم صوت ايجاد كنيم مرتعش مي گردد. ارتعاشات حاصل در ممبران، دقيقاً همان مشخصات ارتعاشات منبع صوت را دارا مي باشد. و اين تغييرات فشار عيناً به شاخك انتقال مي يابد. تغييرات ايجاد شده در ممبران يا شاخك باعث تغيير مقدار فشردگي ذرات ذغال به يكديگر شده كه در نتيجه مقاومت الكتريكي مجموعه مخزن تغيير مي يابد. و مشاهده مي كنيم كه متناسب با همان تغييرات فشار وارده روي ممبراتن جريان I كه از مدار عبور مي كند تغيير مي يابد. يعني توانسته ايم تغييرات فشار صورت را تبديل به جريان الكتريسيته نمائيم. كه اين جريان متغيير را مي توان بصورت فشار الكتريكي از دو سر مقاومت باز دريافت كرد.
اين ساده ترين و ارزانترين ميكروفون است كه از سال 1984 تا كنون از آن استفاده مي شود. اين ميكروفون داراي بازده با راندمان زيادي است. بنابراين بدون طبقات تقويت كننده مي توان از آن استفاده نمود. ولي در شرايط حرفه اي از آن استفاده نمي شود چون از نظر پهناي باند فركانسي مطلوب نمي باشد يعني پهناي باند آن وسيع نيست و كيفيت مطلوب و خوبي را دارا نمي باشد بنابراين از آن فقط براي انتقال سخن در تلفن و در راديو فقط در ارتباطات داخلي بين افراد استفاده مي شود. در شكل زير نمونه اي از يك پهناي باند فركانسي در يك ميكروفون ذغالي با فشار ثابت ديده مي شود.
ميكروفون ذغالي از لحاظ پاسخي فركانسي Frequency Response داراي دو اشكال اساسي و مهم مي باشد.
1-عرض باند آن (پهناي باند فركانسي) محدود است به اين ترتيب كه هم از نظر فركانس هاي بالا و پايين در عبورش محدوديت دارد. پهناي باند فركانسي اين ميكروفون بين HZ300 تا HZ3500 نيز مي باشد.
2-همين عرض باند نيز خطي نيست. منظور از خطي نبودن همان تغييرات سطح دامنه باند فركانسي نيز مي باشد. همانطور كه بيانم شد از اين ميكروفون در صنعت تلفن استفاده مي شود چرا كه در اين جا، فقط هدف ما رساندن پيام مي باشد و كيفيت صدا براي ما مطرح نيست

ميكروفونهاي ديناميكي (Moving Coil Nie)
ميكروفونهاي ديناميكي تشكيل شده از يك ممبران از جنس سبك نظير كاغذ، پلاستيك و با آلومينيوم كه يك سيم پيچ به ممبران (ديافراگم) متصل است و اين سيم پيچ مي تواند در داخل شكاف قطبين يك آهن ربا حركت نمايد. بنابراين وقتي كه فشار صوتي روي اين ممبران وارد مي آيد ممبران و در نتيجه سيم پيچ متصل به آن با همان ريتم تغييرات صوتي نوسان مي نمايند، از حركت سيم پيچ در داخل ميدان مغناطيسي يك جريان الكتريكي روي سيم پيچ القا مي گردد كه ريتم تغييرات اين جريان درست با ريتم تغييرات فشار وارده روي ممبران است.
اين ميكروفون، اولين خانواده ميكروفوني است كه بطور حرفه اي استفاده مي شود و در اين ميكروفون مغناطيس ثابت و سيم پيچ (Coil) متحرك و جرياني حدود دهم ميلي ولت ايجاد مي شود و در ميكروفون هاي حرفه اي حدود mv2/0 است.
علت اينكه اين ميكروفون ها در مصارف حرفه اي استفاده مي شود داشتن عرض باند خطي وسيعي است ولي قيمت آن بسيار گران مي باشد. اين ميكروفون ها نسبت به ميكروفون ذغالي راندمان كمتري دارد ولي داراي كيفيت بهتري است و در صنايع حرفه يا مخصوصاً در صدا و سيما بنحو احسن استفاده مي گردد و از اين ميكروفون براي ضبط گفتار استفاده مي شود. ضمناً براي زياد كردن راندمان اين نوع ميكروفون با قرار دادن سوراخ در پشت ديافراگم كه به فضاي خارج متصل باشد و با محاسبه سطح و طول سوراخ يك مقدار از انرژي صوتي را با 180 درجه اختلاف فاز به پشت ديافراگم منتقل مي نمايند اين فيدبك به حركت به ممبران كمك كرده و راندمان ميكروفون زياد مي شود.
حساسيت ولتاژ مدار باز اين ميكروفون با پيچك متحرك (سيم پيچ) تقريباً برابر با 5-10×4/2 ولت بر ميكروبار، و يا db4/92 – دسي بل مي باشد و نسبت به ميكروفون خازني كريستالي (بعداً توضيح داده مي شود) از حساسيت كمتري برخوردار مي باشد. امپدانس خروجي ميكروفون حدود 10 اهم است كه نسبت به ميكروفونهاي خازني و كريستالي خيلي ناچيز است و بوسيله ترانسفورماتور بالابرنده ولتاژ در بدنه ميكروفون عمل تطبيق امپدانس را انجام ميدهد. در ضمن ميكروفون الكتروديناميكي بدون تقويت كننده مقدماتي استفاده مي شود و مي توان با كابل نسبتاً طولاني سيگنال را از آن انتقال داد.
پاسخ فركانس اين نوع ميكروفون حدود 10 تا 14 كيلوهرتز مي باشد و در ضبط صداي گوينده و رپرتاژ و تئاتر و ... از آن استفاده مي شود.

ميكروفونهاي الكترومغناطيسي (Moving Magnet Mic)
اين ميكروفونها از يك آهن رباي نعلي تشكيل يافته كه دور قطبين آن سيم پيچ قرار دارد و ممبران آن از جنس فولاد است و وقتي كه بر اثر ارتعاشات صوتي ممبران مرتعش مي گردد صفحه فولاد به دو قطب آهن ربا دور و نزديك مي شود، بنابراين ميدان مغناطيسي در دو قطب تغيير مي يابد و اين ميدان در داخل آهن ربا تغيير مي كند و روي سيم پيچها يك جريان الكتريكي القا مي گردد كه ريتم تغييرات ارتعاشات صوتي است كه روي ممبران وارد گرديده است. نوعي ديگر از اين ميكروفونها بدين صورت است كه بخشي از ممبران را كه در برابر قطبهاي آهن رباي NS دائمي است با پولكي از آهن رباي نرم مي پوشانند تا از لرزشهاي اين پولك آهني مقاومت مغناطيسي شكاف هوائي را تغيير دهد. بنابراين لرزش ممبران باعث ايجاد جرياني در سيم پيچهاي روي آهن ربا مي گردد.
راندمان اين ميكروفون ميكروفونهاي ذغالي است ولي باند فركانسي وسيع تري دارد. اين ميكروفون بعلت وزن زياد آن در حال حاضر استفاده زيادي ندارد. و همچنين وزن زياد ممبران بازدهي ميكروفون را در فركانسهاي بالا كاهش مي دهد.

ميكروفونهاي پيزوالكتريك (كريستالي) (Pizoelectric Mic)
بعضي از عناصر مانند بلور كوارتز، نمك راشل و دي هيدروفسفاتت آمونيم و مواد سراميكي ريخته شده از قبيل تيتانات دوباريم، داراي خاصيت پيزوالكتريك هستند. يكي از بلورها كه در مقابل حرارت پايدار و بصورت خطي كار مي نمايد. بلور كوارتز مي باشد كه در الكتروآكوستيك از آن براي ساختن ميكروفون، بلندگو و پيكاپهاي گرام استفاده مي شود. نوع بلوري كه بيشتر بكار مي رود بلور با برش X ناميده يم شود كه مانند شكل از بلور طبيعي بريده ايم شود.
ميكروفون كريستالي، ميكروفوني مي باشد كه در آن از خاصيت پيزوالكتريك بعضي از كريستالها استفاده مي شود بدين معني كه تغييرات فشار وارد بر روي اين نوع كريستال جريان متناوبي متناسب با فشار وارده در دو سر كريستال ايجاد مي كند.
دو نوع ميكروفون كريستالي وجود دارد، يكنوع از آن فشار صوت مستقيماً بر صفحه كريستال تأثير مي نمايد كه داراي بازده بسيار كم در حدود 4/0 ولت براي هر ميكروبار مي باشد و نوع دوم، فشار صوت به يك ممبران فلزي وارد مي شود و حركات ممبران بوسيله ميله اي كه در پشت آن قرار دارد به كريستال منتقل مي شود كه البته اين نوع داراي بازده بيشتري در حدود يك تا دو ميلي ولت بر ميكروبار مي باشد. از ميكروفون پيزوالكتريك تا 8 سال پيش در ضبط صوتهاي خانگي استفاده ميشد. ولي هم اكنون ديگر استفاده نمي شود زيرا عرض باند آن حدود 7 تا 8 كيلوهرتز مي باشد كه پهناي باند آن كم است.
در نوع دوم ميكروفون كه ارتعاشات صوت توسط ديافراگم به كريستال منتقل مي شود و اختلاف پتانسيل دريافتي در خروجي زياد مي شود ولي پهناي باند نوار فركانس نسبت به حالت اول كمتر مي باشد.
پهناي باند نوار پاسخ فركانس ميكروفون كريستالي بين 20 تا 10000 هرتز كه حدود 5 دسي بل نسبت به حساسيت متوسط تغييرات دارد. حساسيت متوسط تغييرات دارد. حساسيت متوسط ميكروفون 50 دسي بل براي يك ولت در هر ميكروبار است.

ميكروفونهاي نواري
اين ميكروفون از يك نوار كه در داخل يك ميدان مغناطيسي دائم، بطور آزاد مي تواند حركت كند تشكيل شده است. طرز كار آن مثل ميكروفون الكتروديناميكي است فقط بجاي سيم پيچ از يك نوار استفاده شده است. اين ميكروفون بعلت سبكي ممبران (ديافراگم)، باند فركانس خوب و حساسيت زياد دارد و در موسيقي ميتوان از آن استفاده نمود ولي راندمان آن كم است.
بعلت اينكه در ميكروفون هاي نواري فشار صوت در دو طرف ممبران با فازهاي مختلف برخورد مي كند بنابراين اشكالي در پهناي باند فركانسي آن بوجود مي آيد. همانطور كه مي دانيم اختلاف فاز به ابعاد نوار و طول موج صدا بستگي دارد. بدين معني كه در طول موجهاي بلند ابعاد ممبران قابل صرفنظر كردن مي باشد در صورتيكه در طول موجهاي كوتاه ابعاد ممبران نسبت به طول موج قابل چشم پوشي نيم باشد. بنابراين پهناي باند فركانس بطور يكنواخت عمل نكرده و در فركانسهاي بالا دچار افت مي گردد. در اين صورت ضريب الاستيسيته را كاهش مي دهند و تا حدود 10 كيلوهرتز پهناي باند ادامه دارد البته در فركانسهاي پايين پاسخ فركانس حالت خطي را حفظ ميكند.
يك نوع ديگر ميكروفون نواري طراحي شده است كه بوسيله تغييراتي پهناي باند آن را افزايش داده اند. بدين صورت كه بوسيله قرار دادن موادي مانع ورود صدا به پشت ممبران مي شوند. در ضمن بوسيله تعبيه شوراخ فضاي پشت ممبران را به داخل متصل نموده و با فيدبك (بازگشت صدا به پشت) صدا را با اختلاف فاز لازم به فضاي پشت ممبران برگشت مي دهند. بطوريكه فشار صورت در هر دو طرف ممبران بطور هم فاز عمل مي كند. در اين حالت چون مسئله اختلاف وجود ندارد ميتوان پاسخ فركانس خطي 20 تا 20000 هرتز را از ميكروفون انتظار داشت. امپدانس اين نوع ميكروفون خيلي ناچيز است. بنابراين قراردادن ترانسفورماتور الزامي است. از اين ميكروفون قبل از ميكروفون خازني براي ضبط اركستر استفاده مي گرديد.
استفاده نمي شود.


ميكروفونهاي خازني (الكترواستاتيك) و يا (الكتروكاندستور)
ميكروفون خازني، ميكروفوني است كه از يك صفحه ثابت و يك صفحه متحرك كه بعنوان دو جوشن يك خازن عمل مي كند تشكيل شده است. اگر در مدار خازن يك ولتاژ و يك مقاومت قرار دهيم خازن شارژ مي شود حال اگر ارتعاشات صوتي به صفحه متحرك (ممبران) وارد آيد فاصله دو جوشن تغيير مي نمايد، بنابراين ظرفيت خازن متغير مي شود، البته تغييرات اين ظرفيت خازن تغيير مي كند جريان در مدار تغيير مي نمايد. با عبور جريان از مقاومت در دو سر اين مقاومت يك ولتاژ الكتريكي ظاهر مي شود باين وسيله توانسته ايم تغييرات فشار صوتي را به تغييرات فشار الكتريكي تبديل نمائيم.
ميكروفون الكترواستاتيك خيلي خوب مي تواند قابل مقايسه با يك ميكروفون الكترودايناميك خيلي خوب باشد وگرنه هر الكترواستاتيكي از هر الكترودايناميكي بهتر نيست. هرگاه در عمل ضبط صدا بهترين كيفيت ممكن مورد نظر باشد، مي توان از ميكروفونهاي الكترواستاتيكي يا الكتروكاندنستور (Condenser) استفاده نمود. چون حركت ديافراگم آن با جرم بسيار كم مي تواند در برابر كوچكترين ارتعاشات پاسخ سريع (Transienty Response) بدهد. و حتي اين ميكروفون مي تواند آنقدر سريع عمل مي كند كه صداي ضربه كوچك Impulse را مانند صداي يك جرقه و يا خزيدن مار برروي برگها ر ا دريافت نمايد، و اين يكي از دلايل برتري ميكروفون الكترواستاتيك بر الكترودايناميك است.
ميكروفون الكترواستاتيك (خازني) باعث مي شود كه صداي ترجمه شده يا تبديل شده خيلي نزديك به صداي اصلي باشد ولي ميكروفون الكترودايناميك صدا را تيره مي سازد.
توصيه خيلي مهم در باره اين ميكروفونها آن است كه به دليل نازك بودن ممبران آن، نبايد در ضبط انفجارات و صداهاي شديد از ان استفاده نمود. چون اين عمل باعث كاهش حساسيت آن و يا پاره شدن ممبران آن مي گردد.
بعلت امپدانس زياد و راندمان كم ميكروفوني خازني دامنه سيگنال خروجي ضعيف است بطوريكه مدار تقويت كننده الكترونيكي در بدنه ميكروفون و در ميكروفونهاي يقه اي دذ بيرون آن تعبيه مي شود. معمولاً در طراحي ميكروفون خازني سعي مي شود براي نوار وسيعي از فركانس طراحي شود. براي اين منظور بايستي ضريب كشش ديافراگم را زياد نمود و جرم آنرا كم انتخاب كرد. در نتيجه ميكروفون داراي پاسخ فركانس وسيع مي شود. البته راندمان آن با زياد كردن ضريب كشش، كاهش مي يابد كه بوسيله مدار تقويت كننده الكترونيكي به اندازه كافي تقويت مي شود.
راندمان ميكروفون خازني ميكروفون ذغالي است و پاسخ فركانس در پهناي نوار 20 تا 20000 هرتز خطي است و از اين ميكروفون براي ضبط موسيقي در استوديوها و آزمايشگاههاي تحقيقاتي آكوستيك استفاده مي شود. در شكل زير نمونه اي از يك مقطع ميكروفون يك جهته خازني و نوار پاسخ فركانس ميكروفون خازني ديده مي شود.
البته امروزه ميكروفون خازني بدون منبع تغذيه نيز ساخته شده بطوريكه در فاصله دو جوشن ماده اي قرار دارد كه بطور دائم بار الكتريكي در آن وجود دارد (الكتروولت) و بر اثر فشار صوت اختلاف پتانسيل در دو جوشن آن تغيير مي كند.

نتيجه (محاسن ميكروفونهاي مختلف)
برتري هاي ميكروفون الكترواستاتيك عبارتند از:
1-وسيع بودن پهناي باند Frequency Response.
2-خطي بودن پهناي باند.
3-پاسخ سريع در برابر ارتعاشات ضربه اي Impulse.
4-سطح نويز آنها خيلي پايين است. (سطح نويز يك ميكروفون ناشي از الكترونهايي است كه در اثر برخورد به يكديگر در عنصر مورد نظر (ميكروفون) ايجاد مي شود).
5-محكم بودن ديستورشن (Distortion): هرگونه تغيير ناگهاني و ناخواسته در خروجي يك دستگاه نسبت به ورودي.

معايب ميكروفونهاي خازني
1-در برابر حرارت، دود سيگار، گرد و غبار و دخانيات، رطوبت و ... خراب مي شود.
2-در مقابل ضربه بسيار آسيب پذير هستند و حتماً بايد در جعبه آن را حمل كرد و درست در موقع استفاده بايد آنرا باز كرد.
3-احتياج به منبع تغذيه دارند. (جهت شارژ كردن خازن و انتقال سيگنال به اولين طبقه).
مطلب بسيار مهمي كه بايد در نظر داشت آن است كه اين نوع ميكروفون و ميكروفون الكترودايناميك، هميشه در حال كار هستند پس بايد هميشه آنها را در جعبه هاي ضد صدا قرار داد تا از استهلاك آن جلوگيري كرد.

دلايل احتياج منبع تغذيه در ميكروفونهاي خازني
ميكروفونهاي خازني به دو دليل احتياج به منبع تغذيه دارند:
1-خازن براي عملكرد احتياج به شارژ دارد تا تغيير فاصله بين جوشنها باعث ايجاد يك جريان متغيير و اين جريان متغير در دو سر يك مقاومت تشكيل يك ولتاژ متغيير مي دهد.
2-از آنجا كه امپدانس خروجي اين ميكروفون زياد است ولتاژ بسيار ناچيزي در خورجي را بيشتر از چند ميليمتر نمي توان منتقل كرد. پس احتياج به يك پيش تقويت كننده Pre Amplifire داريم. كه با بهترين طراحي بعد از كپسول قرار مي گيرد.
مطلبي كه بايد به آن توجه كرد آن حساسيت ميكروفونهاي الكترواستاتيك در مقايسه با ميكروفونهاي الكترودايناميك درب رابر ارتعاشات مكانيكي زياد است بنابراين در جايي كه بايد ميكروفون را حركت داد بهترين راه اين است كه از ميكروفونهاي الكترودايناميك استفاده كرد. مگر در مواقعي كه واقعاً احتياج به كيفيت خوب در صدابرداري باشد. ميكروفونهاي الكترواستاتيك گاهي اوقات در يمك محفظه از نظر مكانيكي عايق مي شوند و ارتعاشات مكانيكي به آنها منتقل نمي شود. حساسيت ميكروفونهاي خازني نسبت به وزش باد خيلي بيشتر از ميكروفونهاي الكترودايناميك است.

ميكروفون بي سيم يا MF يا Wireless Mic
در استفاده از اين نوع ميكروفونها با سه بخش روبرو هستيم:
1-نوع ميكروفون كه اصلاً محدوديتي در آن وجود ندارد.
2-بخش فرستنده.
3-بخش گيرنده.
در نوع ميكروفون محدوديت وجود ندارد و هر نوع ميكروفوني مي تواند باشد ولي بايد نوع فرستنده آن خيلي كوچك باشد.

11-9-پروانه كانال فرستنده (Program channal)
عرض بايند كانال اين فرستنده در حدود 15 كيلوهرتز مي باشد و نوع مدولاسيون در آن از نوع FM (Frequency Modulation) مدولاسيون فركانس با سيگنال به نويز زياد و درصد دستورشن كم، كه در باند UHF FM كار مي كنند. به دليل عدم استفاده از كابل جهت تغذيه مدارات آن از باطري استفاده مي شود و آنتن آن فركانس كرير بوده و بهترين عمل جهت قرارگرفتن در گردن گوينده است.

گيرنده (Riciver)
گيرنده اين نوع ميكروفون ها به دو شكل مي باشد كه يك شكل آن بر روي Roc نصب مي گردد و هنگامي از آن استفاده مي شود كه در استوديو به صدا نياز داريم و درون اتاق كنترل مي باشد و شكل ديگر آن پرتابل يعني قابل حمل و نقل است كه به دليل داشتن ابعاد كوچك مي توان آنرا حمل نمود و يا جايي آويزان كرد ابعاد اين گيرنده حدود 12×C20 با ضخامنت cm3 و با وزن 300 گرم مي باشد.
آنتن گيرنده از حساسيت زيادي برخوردار است و نوع پرتابل آن بر روي بندگيرنده نصب مي گردد. آنتن آن از نوع Roc كه بر روي يك پايه درون استوديو مي باشد كه توسط كابل هاي كواكسيال (كابل شيلدار) به درون اتاق كنترل منتقل مي گردد. در شرايط پرتابل معمولاً جهت تغذيه از 2 عدد باطري 5/9 ولت استفاده مي شود و در شرايط استوديو مي توان از برق استفاده نمود.
از آنجا كه ممكن است مسئله انعكاس و يا حذف سيگنال پديد آيد، بايد حتي الامكان آنتن گيرنده به فرستنده نزديك باشد. كاربرد اين نوع ميكروفون معمولاً در جاهايي مي باشد كه كابل ميكروفون مزاحم كار ما مي باشد، حال اين مسئله چه درون استوديو باشد و چه در بيرون آن.
يك نوع از ميروفون هاي مينياتوري آن از نوع Sony_EcM5op مي باشد كه معمولاً بين 5/1 ولت تا 52 ولت كار مي كنند.

ميكروفونهاي الكتريت (Electret Cendenser Mc)
اولين دسته خانواده فرعي و جوان از ميكروفون هاي الكترواستاتيك، ميكروفون هاي الكترود هستند. ميكروفونهاي الكترود مزيتي كه بر ميكروفونهاي الكترواستاتيك دارند اين است كه خازن آنها هميشه شارژ مي باشد و احتياجي به منبع تغذيه جهت شارژ خازن ندارند و چند سالي است كه در ضبط هاي حرفه اي ساده مي توان از آنها استفاده كرد. به دليل كوچك بودن و ارزان بودن اين ميكروفونها امروزه تقريباً روي اكثر دستگاههاي آماتوري نصب مي شود و در كارهاي تصويري هنگام پنهان سازي مي توان از اين ميكروفون استفاده نمود. يك نمونه از آن را مي توان ميكروفون Sony-ECA50 نام برد.
لازم به يادآوري مي باشد كه ميكروفونهاي الكترواستاتيك ديگري وجود دارد كه هركدام به نوبه خود در جاهاي مخصوصي استفاده مي شود كه ازجمله مي توان به ميكروفون «گان» و «ميني گان» اشاره نمود كه بعد از طرح گيرايي ميكروفون ها در باره آنها به تفصيل شرح داده مي شود. البته بايد اضافه كرد كه براي تقويت سيگنال ورو.دي به ميكروفون احتياج به يك تقويت كننده مقدماتي نيز مي باشد كه تنها به يك باطري كوچك 5/1 ولت نياز مي باشد. ضمناً تقويت كننده آن يك مدار FET مي باشد.

منابع تغذيه ميكروفونها
دو استاندارد براي منابع تغذيه ميكروفونهاي استاتيك حرفه اي بكار مي رود:
1-استاندارد اول، استانداردي بنام فانتوم پاور Phontom system Power است. البته دليل اين اسم شكل مدار تغذيه مي باشد. در اين استاندارد ولتاژ مورد استفاده 48 ولت (DC) است كه ولتاژ 12 ولت (DC) نيز ساخته شده است. اين سيستم، جرياني حدود چندصد ميلي آمپر به سه روش زير براي ميكروفونهاي مدرن بوجود مي آورد:
روش اول:
در اين روش از منبع تغذيه خارجي، يعني از برق شهر استفاده مي شود. در اين نوع، منابع تغذيه داراي سلكتوري هستند كه ولتاژ ورودي آنها را تأمين مي كنند. در عمل اين منبع تغذيه يك مكعب مستطيلي است كه كف استوديو واقع مي گردد و داراي ورودي in و خروجي output است. خروجي ميكروفون را به input و از output بجاي خروجي ميكروفون استفاده مي شود. پس دذر اين روش منبع تغذيه بين ورودي و خروجي ميكروفون سري مي شود. در استوديوهاي بزرگ كه ممكن است استفاده از ميكروفونها زياد باشد اين واحدها را در اتاق كنترل مي سازند و با برق شهر آنها را با يك كليد خاموش و روشن مي كنند.
روش دوم:
در اين روش از باطري جهت تغذيه مدار استفاده مي شود كه اين روش خود دو راه دارد:
I) باطري بدنه درون بدنه ميكروفون جاي مي گيرد.
II) باطري درون محفظه اي قرار مي گيرد كه دقيقاً مثل روش اول بين ميكروفون و دستگاه ضبط قرار مي گيرد. اين محفظه يا در بيرون ميكروفون و يا متصل به آن است.
روش سوم:
در اين روش كه در استوديوهاي مدرن وجود دارد تغذيه ميكروفون ها توسط دستگاه ميكسر انجام مي گيرد كه خود تغذيه درون ميكسر است.
در استاندارد فانتوم پتانسيل منفي (يا صفر DC) از طريق شيلد كابل براي ميكروفون تأمين مي شود اما پلارتيه مثبت 48 ولت را در استاندارد فانتوم از طريق دو هادي درون كابل كه كار آنها مدولاسيون رفت و برگشت است انتقال مي دهيم. يعني 48+ ولت رفت را در روي دو سيم يكسان مي گذاريم تا نسبت به هم باز هم ولتاژ صفر داشته باشيم.
در عمل ولتاژ 48 ولت را به يكي از سرهاي ترانس مي توانيم بدهيم ولي هر آينه امكان وجود پتانسيلي بين دو سيم هست و تقارن خط را به هم مي زنيم. در واقع در يك سر كه ولتاژ DC است، در سر ديگر سيمي وجود دارد كه آماده است تا هر نوع پتانسيلي را ايجاد كند. همچنين سيستم فانتوم خود تأكيد كرده است كه بايد ولتاژ بين دو سيم صفر باشد. ولي صفر كردن ولتاژ بين اين دو به هر راهي باعث كوتاه شدن اتصال خروجي ميكروفون مي شود. براي اينكار سيستم فانتوم از دو مقاومت بسيار دقيق به مقدارهاي 8/6 كيلواهم استفاده مي شود.
از سر وسط ترانس در اين حالت استفاده نمي شود. در اغلب ميكسرها از استاندارد فانتوم 48+ ولت استفاده مي شود كه با يك تقسيم ولتاژ توسط دو مقاومت مي توان آنرا تبديل به V12 ولت كرد ولي هر V12 را به آساني نمي توان به V48 ولت تبديل كرد.
2-استاندارد دوم، استاندارد T يا پارالل يا AB است. ولتاژ معمول اين استاندارد V10 ولت (DC) است. براي فرستادن V10 ولت به ميكروفون از همان سه روش استفاده مي شود. ولي تنها 1/0% از ميكسرها، تغذيه براي اين استاندارد دارند. نام چند ميز ميكسر كه داراي
Schlambger 4000 سري تغذيه فانتوم دارد
Schlambger 2000 سري تغذيه ندارد
Schtuder 48V دارد تغذيه فانتوم
در سيستم I هم احتياج به ارتباط اضافه نيست و از همان كابل 3 سيم استفاده مي شود ولي تفاوت آن با سيستم فانتوم اين است كه صفر ولت در قبل در شيلد است ولي در اينجا 10 ولت روي دو سيم است و شيلد آزاد است و هر دو سيم ما داراي پتانسيل مي باشد. در سيستم فانتوم پلاريته اي بين دو سيم نيست.

مزيت سيستم فانتوم بر AB:
مزيتي كه سيستم فانتوم به AB دارد اين است كه چون سيم ها نسبت به هم ولتاژي ندارند به راحتي مي توان به يك Patch pannel (پَچ‎‏ْ پنل) ميكروفون الكترودايناميك هم وصل كرد. ولي در سيستم AB چون ولتاژي بين دو سيم هست هرگاه ميكروفون دايناميك را به آنجا وصل كنيم ولتاژ وارد ميكروفون مي شود و آنرا تبديل به بلندگو مي كند.
لازم به تذكر است كه ميكسر استلاوكس تغذيه 48 ولت و هم 12 ولت و هم 10 ولت دارد و ميكسري است كه قابل حمل و نقل است.

بادگيرها ( جنس و ساخت بادگيرها )
بادگيرها از اجناس متخلخل هستند و در ساخت آنها اين نكات مورد توجه قرار مي گيرد: در ساخت بادگيرها شكل آيروديناميكي حفظ مي شود و ملكول براي عبور از آنجا كه بايد از حفره هاي زيادي عبور كنند سرعت آنها كم شده و در نتيجه به ميكروفون آسيبي نمي رسد. در مواردي كه باد شديد است مي توان از آن استفاده كرد.
موارد استفاده از آن:
از بادگير جهت كاهش سرعت باد در مكانهاي مختلف استفاده مي كنند ولي گاهي اوقات كه نه بايد و نه تحركي هست باز هم از بادگير استفاده مي كنند كه اين عمل به دو دليل مورد استفاده قرار مي گيرد:
الف-براي جلوگيري از رسيدن رطوبت دهان و يا بزاق دهان، هنگامي كه در نزديكي سخنگو قرار دارد از بادگير استفاده مي شود.
ب-بسياري از حورف كه توسط لبها ادا مي گردد خود حركتي در ملكول ها ايجاد مي كنند كه مانند حركت هوا است مثل «پ» كه اثري در فواصل نزديك ايجاد مي كند و به آن پاپ افكت Pop – efect مي گويند. بادگير يكي از راههاي جلوگيري از آسيب رساندن اين حركت به ميكروفون است. در شكل نمونه اي از اين بادگيرها ديده مي شود.
مشخصات راستايي ميكروفونها (پولارپترن Polar pattern)
كليه ميكروفونها بر اساس نوع ساختمان، فشار صوت محيط اطراف را بطرق مختلف دريافت مي كنند. براي مثال در ميكروفون نواري، ممبران اين ميكروفون در فضا ممكن است به نحوي واقع شود كه از يك يا دو راستا صدا دريافت كند و يا ميكروفوني طرح شود كه در تمام راستاها صدا را دريافت نمايد.
چگونگي دريافت صدا از جهات مختلف يا بررسي چگونگي حساسيت ميكروفون از زواياي مختلف نسبت به منبع يا منابع صوتي را پولارپترن گويند. پولار پترن مشخصه اي است كه به ميكروفونهاي جهت دار نسبت داده مي شود، در ميكروفون جهت دار همه جهته، تفاوتي در شكل ديافراگم نيست و همه آنها داراي ديافراگم دايره اي به اندازه يك سكه هستند.
پولارپترن ميكروفونها به چهار گروه يك راستايي (دلوار يا كارديوئيد) و دو راستايي يا به صورت هشت لاتين (Birdirectional) و يا نارسائي يا تمام جهته (Omni directional) و يا فوق العاده كارديوئيد (Hgpr Cardioid) تقسيم مي شوند كه شناخت هر كدام تنها به اسم و نوع، با توجه به مشخصاتي كه كارخانه ها در كاتالوگهاي مربوط به هر ميكروفون بيان مي كنند بستگي دارد و هيچ بستگي به نوع شكل و قيافه ميكروفونها ندارد.

ميكروفونهاي تمام جهته (Omni directional)
ميكروفونهاي تمام جهته را Omni directional گويند علامت اختصاري آن، شبيه كره است. همان طور كه از اسم اين نوع ميكروفونها مشخص است، اين ميكروفونها قادرند اصوات صوتي و يا منابع صوتي را كه در اطراف خود مي باشند به وضوح دريافت دارند و هيچ نقطه كوري در اطراف آن وجود نداشته و اصوات به طور يكنواخت از اطراف ميكروفون، ممبران آنرا به ارتعاش وامي دارند. هرچه ابعاد ميكروفون كوچكتر باشد خطاي يك جهته شدن در فركانسهاي بالا را كمتر دارد چون ابعاد ميكروفون كمتر تشكيل سايه مي دهند. چرا كه در فركانسهاي بالا به علت كوچك بودن طول موج ابعاد ميكروفون مي تواند توليد سايه اكوستيكي بنمايد. همان طور كه بيان شد تمايل به زاويه دار شدن در فركانسهاي بالا نكته اي كه بايد در انجام كار به آن توجه كرد چون هرگاه بخواهيم صداي دو نفر را با هم و به يك صورت و يا يك شفافيت داشته باشيم، در صورت شرايط مناسب بايد ميكروفون را دور از اشخاص طوري قرار دهيم كه زاويه آن هر دو شخص را در خود جا دهد.از اين ميكروفون در مواقعي استفاده مي شود كه احتياج به جهت خاصي در برابر منبع و يا منابع صوتي نداشته باشيم و بخواهيم صداي كل يك محوطه را داشته باشيم مانند يك ورزشگاه، كه در اين حالت توانسته ايم شخصيت واقعي يك محل را حفظ نماييم.
حساسيت اين ميكروفونها بدليل مكانيزم آنها در برابر حركت دست كم است. همچنين حساسيت اين ميكروفونها در برابر حركت سريع ملكولهاي هوا در جلوي ديافراگم است و بهترين نوع ميكروفون نسبت به جريان شديد باد و يا حركت شديد ميكروفون است. ولي از آنجايي كه اين ميكروفونها به نويز حساس هستند حداقل استفاده مي شود.
از ميكروفون هايي كه داراي چنين حالتي هستند مي توان سنايز MD211U و MD21N و نوي من U87، KN83، Akgc414 را نام برد.
ميكروفونهاي يك جهته يا كارديوئيد يا دلوار (Cardioid)
ميكروفون هاي يك جهته، ميكروفونهايي هستند كه فقط ارتعاشاتي را كه از يك جهت، يعني جهت مقابل به ميكروفون وارد مي شود مي تواند به طور واضح عكس العمل نشان دهد و اين عكس العمل در مقابل زواياي ديگر به وضوح نيست و خارج بودن منبع را از زواياي ميكروفون نشان مي دهد. و از اين جهت به آن كارديوئيد گفته مي شود كه پترن آن شبيه قلب مي باشد. كه علامت اختصاري آن چنين است.
اگر منبع صوتي در زاويه صفر درجه قرار گيرد يعني منبع دقيقاً روبروي ميكروفون باشد صداي منبع بخوبي دريافت مي شود و هنگامي كه به زاويه 180 درجه مي رسيم به نقاط كورميكروفون خواهيم رسيد كه اين نقاط، نقاط كور ميكروفون نيستند ولي چيزي در حدود 20 دسي بل ورودي را تضعيف مي كنند.
اين نوع ميكروفون يكي از پركاربردترين ميكروفون ها در شرايط حرفه اي است چرا كه با اين ميكروفون مي توان منبع صوتي خواسته شده رات مورد توجه قرار دهيم و منبع ناخواسته را در نقاط كور ميكروفون قرار دهيم. مورد استفاده اين ميكروفون وقتي است كه منبع يا جهت خاصي مورد نظر جهت ضبط صوت مي باشد و احتياج به صداهاي ديگري كه اطراف ما ناخواسته است، نداريم. از اين ميكروفون جهت ضبط كنسرت و رپرتاژ و تئاتر و نمايشنامه كه احتياج به صداهاي پشت صحنه نداريم، استفاده مي كنيم.ميكروفونهايي كه داراي اين نوع پترن هستند عبارتند از سنايزر MD414 و نوي من U87، Axc414.

ميكروفونهاي دوجهته يا دوراستايي يا هشت لاتين (Bridirectional)
ميكروفونهاي دوجهته، ميكروفونهايي هستند كه قادرند ارتعاشات صوتي را از دو جهت مخالف دريافت نمايند. كه به آنها فيگور اف ايت Figure of eight يعني به صورت هشت لاتين 8 مي تو.انند اصوات را دريافت كنند. نماي زاويه با پترن اين ميكروفون به صورت شكل روبروست.
فرقي كه اين ميكروفون با بقيه خانواده هاي گفته شده دارد، اين است كه در حالت هاي قبل ميكروفون طوري در جلوي منبع صوتي قرار مي گرفت كه ديافراگم درست موازي با منبع صوتي بود و خط عمود بر اين ميكروفونها (بر ممبران آنها) هم جهت با محور yها است.اما در اين نوع ميكروفون، ديارفاگم از دو جهت با هواي بيرون و اطراف در ارتباط هستند و ديافراگم خود موازي با محور yها است و خط عمود بر آن موازي با محور xها است بنابراين ميكروفونهاي قبلي به طور افقي در هوا قرار مي يگرند.
ولي در اين نوع ميكروفون ها به طور عمودي در جلوي منبع صوتي قرار مي گيرند. از اين ميكروفون زماني استفاده مي گردد كه دو منبع همگن و هم شرايط داشته باشيم و اين دو مقابل همديگر واقع شدهد باشند مثلاً دو نفر كه در مقابل هم ديالوگ مي گويند و يا در مورد اركستر كه دو ساز در مقابل هم نشسته اند بجاي دو ميكروفون مي توان از يك ميكروفون Bidirectional استفاده نمود.
ميكروفونهايي كه داراي اين نوع پترن هستند هبارت است از: نوي من N.M.U87 و AKGC 414. البته ميكروفونهاي نواري از اين نوع ميكروفونها مي باشند.
ميكروفونهاي فوق العاده كارديوئيد (Hyper cardioid)
به علت اينكه ميكروفونهاي كارديوئيد براي استفاده داراي زاوية بازي هستند مي توان از اين ميكروفونها در مكانهاي مناسب استفاده نمود. مثلاً در جاهاي كه دو منبع صداي نزديك به هم كه داراي دامنه شديد داشته باشيم و بخواهيم از دو ميكروفون كارديوئيد استفاده كنيم و از احتمال نشت صدا از يك منبع روي ميكروفون منبع كناري وجود دارد.
فرم نصب اين نوع ميكروفونها بطوري است كه يك طرف آن (يعني سمت كوچكتر آن) به سمت سالن و سمت بزرگترل آن به طرف اركستر در سالنهاي اركستر مي باشد و براي نشان دادن شخصيت واقعي اكوستيكي سالن مي توان با نزديكتر گرفتن ميكروفون نسبت بهد اركستر و دور كردن آن نسبت به سالن، صداي اركستر را بهتر گرفت. ضمناً بايد اضافه نمود قسمت زائد آن بايد بطرف فصل مشترك ديوار و سقف قرار يگرد تا شرايط آكوستيكي سالن بهتر نشان داده شود.
ميكروفونهايي كه داريا اين نوع پترن هستند عبارت است از ميكروفونهاي الكتروديناميك و الكترواستاتيك. (بخصوص خازني) از يان ميكروفون بيشتر در جاهايي استفاده مي شود كه سطح نويز آن كم است چون كم خطرتر و قابل كنترل است.
حال در اين قسمت به دو ميكروفون معروف بحث خواهيم كرد كه داراي پترن مختلفي هستند. يكي از آنها ميكروفون گان (Tele Gun) و ديگري ميكروفون ميني گان (Mini Gun) مي باشد.
براي شناسايي پترن ميكروفونها نشانه هايي روي آنها رسم كنند كه در روي ميكروفون هاي نويمان مي توان بوسيله كليد اين پترن را تغيير داد. ضمناً از اين ميكروفون در استوديوهاي راديويي و تلوزيوني استفاده مي شود.

ميكروفون گان (Gun Mic or Tele Mic)
از اين ميكروفون هم در كار فيلم و هم در كار ويدئو در شرايط صدابرداري سر صحنه استفاده مي شود. منظور آنست كه در هنگام ضبط فيلم ها و سريال ها در همان لحظات، صدايي كه از هنرپيشه ها ادا مي شود، همزمان با ضبط تصاوير، ضبط گردد. علت استفاده از اين ميكروفون در صدابرداري سر صحنه آنست كه اين ميكروفون داراي زاويه (پولاپترن با زاوية بسته) مي باشد كه مي توان با هدف گرفتن به دهان شخص هنرپيشه، سخنان وي را ضبط كرد. همچنين از ورود نويزها به ميكروفون جلوگيري مي كند.
اين ميكروفون بنام تله ميكروفون و يا ميكروفون تفنگي (گان) است كه شكل آن به صورت زير مي باشد و داراي لوله ايست به طول 75 سانتي متر، كه در يك سمت آن نيز مشبك است.
بهترين نوع ميكروفون از نوع خازني مي باشد. البته نوعي دياناميكي وجود دارد كه در جاهاي كم نويز استفاده مي شود. البته نوع خازني آن به دليل آنكه نسبت به وزش باد و هر ارتعاش مكانيكي حساسيت زيادي دارد بنابراين آنها را روي يك پايه الاستيك (لرزه گير) وصل مي كنند تا با دنياي خارج ارتباط نداشته باشد. بنابراين آنها را روي يك پايه الاستيك (لرزه گير) وصل مي كنند تا با دنياي خارح ارتباط نداشته باشد. بنابراين ميكروفون روي لرزه گير و خود لرزه گير نيز مي تواند برروي بومس وار شو.د كه بوم دستي در روي پايه در استوديوها كه قابل حمل و نقل مي باشد، قرار مي گيرد. متعلقات يك ميكروفون عبارت است از:
الف-لرزه گير، ب-پايه دستي، ج-بادگير.
دلايل استفاده از ميكروفون گان
گاهي از مواقع در صدابرداري سر صحنه مجاز هستيم كه ميكروفون را داخل كادر داشته باشيم و گاهي اوقات نيز هنگامي كه دوربين تصاوير درشت Closeup را مي گيرد ما هم مي توانيم ميكروفون را به سوژه يا منبع نزديك كنيم بطوريكه ميكروفون ديده نشود و صداي قابل قبولي را ضبط نماييم. اما بعضي از اوقات دوربين در حال گرفتن تصاوير بزرگ Long مي باشد و ميكروفون نيز نبايد در داخل كادر قرار گيرد. حال اگر ميكروفون را از سوژه دورنگه داريم، دورنگه داشتن آن يعنمي كاهش قابليت قبول بودن صدا، بنابراين دور بودن آن 2 مطلب را بوجود مي آورد: 1-نويز زياد مي شود، 2-نسبت پس آوايي مكان به سيگنال زياد مي شود و وضوح يا درك مطلب كم مي شود.
براي از بين بردن اين معايب، مي توان از ميكروفون مخفي استفاده كرد كه خود ميكروفون مخفي نيز داراي يك سري معايب مي باشد كه:
الف-دست و پاگيري ايجاد مي كند چرا كه اين عمل در تمام صحنه ها براي ما ضروري نمي باشد.
ب-پرسپكتيو صدا را بر هم مي زند. بنابراين بايد از ميكروفوني استفاده كنيم (در صدابرداري سر صحنه) كه معايب گفته شده را نيز براي ما حل كند كه بهترين ميكروفون، ميكروفون گان مي باشد.
اين ميكروفون شكل استتار ندارد و مي توان روي بوم دستي خارج از كادر قرار گيرد و مسئله نسبي پرسپكتيو را هم حل نمايد. بنابراين اگر گروهي در شرايط تصويري خارج از استوديو بخواهند صدابرداري كنند، لازم است اين ميكروفون را همراه داشته باشند.
زاويه پترن اين ميكروفون حدود 50 است كه در زاويه 110 تا 120 نقطه كور اين ميكروفون است.
مكانيزم ميكروفون گان (Gun)
مكانيزم كار اين ميكروفون طوري است كه عمل تغيير فاز را (phase change) براي صداهايي كه از اطراف به آن مي رسد انجام مي دهد. اين عمل نيز توسط لولة اين ميكروفون صورت مي گيرد چرا كه لوله مي تواند صدا را هم از جلو و هم از كناره هاي جانبي بگيرد و وارد لوله كند. صداهايي كه از جلو وارد يم شوند هيچ اختلاف فازي ايجاد نمي نمايند و صدا همان طور مي ماند. ولي در مورد صداهايي كه از كناره ها مي رسند اختلاف فازي براي صداها ايجاد مي كند كه اثر يكديگر را خنثي مي نمايند. (البته صداهاي جانبي از شبكه كناري وارد مي شود كه كارخانه جهت اين اختلاف فاز، مقدار شبكه ها را محاسبه نموده است) و صدا فقط از جلو مي رسد.
ميكروفون هايي كه داراي چنين پترني مي باشند عبارت است از:
NK816P – NK816T - AKG – CK9
ميكروفون ميني گان (Mini-Gun)
ميكروفون گان در صدابرداري سر صحنه استفاده مي شود چون اين ميكروفون در جاهايي كه دوربين زياد بسته نيست و نويز هم كم است دردسر دارد يعني با كوچكترين انحراف از نظر تمركز، صدا به اصطلاح out مي گردد (به دليل زاويه كم آن مي باشد) از ميكروفون ديگري به نام ميني گان كه كوچكتر از گان مي باشد استفاده مي كنيم چرا كه اين ميكروفون زاويه اش بازتر است. زاويه آن حدود 75 مي باشد. و ديگر آنكه سبك تر مي باشد.
از جمله اين ميكروفون ها MKH-416 – AKG-CK8 مي باشند.

http://iey.ir/