マイクの振動板振幅はこのように考えて良いでしょうか

質問

マイクは指向性があるのと無いのと2種類あって、
感知特性では静電のコンデンサー型と導電のダイナミック型があります。
それぞれの方式で周波数が違うとマイクの振動板がどのような振幅をするのかを
考えて図にしてみました。
色々ご意見願います。

回答No.4

veryyoung

回答No3へのコメント拝見しました。
音圧、粒子速度（音圧比例、周波数不変）、粒子変位振幅（音圧比例、周波数反比例）に関して、
'microphones methods of operation and type example'
においても、私においても混乱は無いと思いますよ。
その上で、圧力勾配を使用して振動板を周波数フラットに振るためには、
"should have a (frequency-independent) frictional constraint over the range"
私は別表現で、ダッシュポットが必要だと述べているのです。
電磁誘導型のような周波数反比例の振動振幅になるのを避ける工夫です。

ダッシュポットの効果は、クエット流れの圧力勾配から算出できるでしょう。
https://www.ipros.jp/technote/basic-fluid-mechanics3/
q = b Δp h^3 / ( 12 μ L )
から、平板間隔がフイゴのように呼吸するなら、平板間隔揺動速度 u[m/s]と、それにかかる板面平均圧力[Pa]として、
u = p h^3 / ( 2 μ L^2 )
が導けると思います。試しに、
圧力 p=1 [pa]、通路長 L=2E-3 [m]、間隔 h=50E-6[m]、粘性係数μ=1.8E-5[Pa s] を入れると、u = 8.7E-4 [m/s]　になります。ちなみに音圧１Paに対する自由空間粒子速度は 2.5E-3 [m/s]ですから、約 1/3 倍の揺動速度で、同圧力に応答します。この機構を振動電極内に同居させたと思われるものが前回引用図です。
簡単の為、上限周波数において圧力勾配検出長を1/4波長としましょう（音圧が１対１で得られます）。前記条件下、得られる振動板揺動は粒子変位振幅の約1/3です。その状況を基準として、周波数が 1/10 になるとしましょう。検出圧力および振動板フイゴにかかる圧力は 1/10、振動板揺動速度 1/10、周期 10倍で、振動板振幅周波数不変という理屈です。
得られる電圧を計算してみましょう。上限を20kHzとします。前述条件下、電極間変位は粒子変位の 1/3 で１Paに対し6.6E-9[m]、電極間隔 50μm、バイアス電圧を40Vとするなら、電極に得られる電圧は、5mV 周波数フラットです。

お礼

音流（粒子速度）の流れの圧力勾配から算出できるでしょう・・・とは音抵抗（空気密度ｘ速度≒400）のこと？と想像しかできないです。
スピーカー等価回路から考えると、空気抵抗のことだと思いますが、スピーカーではダンパーやエッジで出来る機械抵抗Qmsがあり、それよりも大きな電磁制動のQesがあって、合計のQts(Qo)がほとんどなので、隙間で空気粘性で現れる空気抵抗はほとんど使われておりません。
マイクはスピーカーと逆の働きをするものだと考えているので、すみませんがダッシュポットの効果が理解できないですが考えたいと思っています。