DIY Collapsible Parabolic Dish Microphone

Published on January 2017 | Categories: Documents | Downloads: 64 | Comments: 0 | Views: 394
of 3
Download PDF   Embed   Report

Comments

Content

A collapsible and easy to build dish
microphone
Current project state:
finished.
Last update:
20131003
Home
Intro
Calculation and
Construction
The Microphone
e­mail the author

I  wanted  to  have  a  directional  microphone  for  bird  and  insect  sound  recordings  in  the
field.  The  local  electronics  shop  offers  a  small  plastic  dish  reflector  (diameter  of  about
30cm)  which  I  purchased.  But  the  first  test  was  more  than  disappointing.  Both  gain
(signal  to  noise  ratio)  and  directionality  effect  were  miserable  with  this  small  dish  so  I
decided to build something more capable. It should still be easily transportable, though.
The  larger  dish  therefore  had  to  be  made  collapsible  in  order  to  fit  into  a  tramper
backpack. I came up with the following design.
The  small
dish  is  used
as  a  base  to
carry  a  set
of 
two
extension
rings 
that
approximate
the  parabolic
form 
well
enough.  The
whole  thing
is 
held
together  by
screws. This
picture
shows  the
first 
build
which  I  cut
from
polyacrylic
(Plexiglass®)
sheet  which
turned  out  to
be 
an
expensive
mistake.
Polyacryl  is
too  brittle,  it
will 
break
and  splitter
while
cutting,  and
it  can  not  be
bent  well  enough  for  the  purpose  without  the  risk  of  breaking  it.  Polyethylene  (aka
polycarbonate)  will  probably  work  better,  and  I  found  polystyrene  most  comfortable
to  cut  and  handle  (2mm  PS  sheet  can  actually  be  cut  using  scissors).  In  my
country,  there  is  plenty  of  this  material  used  (and  dumped)  as  advertisment  panels
on construction sites. Naturally, with the extensions the dish becomes quite deep. I
did not find this to impose negative effects on the frequency response.
If you don't have a base dish available to build upon you can also simply use a flat
plate on the back side. This will lower the performance by only a small fraction.
The  extension  rings  have  been  cut  into  pieces  of  two  (inner  ring)  and  three  (outer
ring) in order to make them transportable (the assembled outer ring is more than 1m

wide). Assembling it in the wild takes about 5 minutes.

Calculation and Construction
I include a thurough explanation of how to calculate the dimensions of the extensions as
a  PDF  file.  The  calculations  involve  some  fairly  simple  trigonometry.  There's  also  a
spreadsheet  available  that  does  the  math  for  you  (even  in  a  more  exact  way  than  how
it's  done  in  the  PDF).  You  only  type  in  the  basic  dimensions  and  how  big  you  want  to
have  your  extension(s).  The  spreadsheet  should  work  in  LibreOffice  or  in  OpenOffice.
Explanation of the calculations, PDF
Explanation of the calculations, OpenDocument source file
Spreadsheet for the calculations, OpenDocument file

The Microphone
Adding  to  this,  I  custom  built  a  stereo  microphone  from  arrays  of  5  mic  capsules  in
parallel  at  each  channel.  Such  an  array  assembly  helps  to  dramatically  raise  the  S/N
ratio: the audio signals from the capsules add up because of their synchronicity while the
noise from the individual capsules (which is stochastic) tends to cancel out. The mics I
used  had  a  sensitivity  of  ­58dB  (IIRC),  the  best  I  could  get  at  this  size  and  at  a
reasonable  cost  at  that  time.  I  estimated  that  the  sensitivity  of  the  whole  assembly
(microphone array and dish) is comparable to that of a human ear. Not bad!
The  spacing
between  the
two  arrays
has 
been
made 
so
that a wall of
cardboard  or
plastic  can
be  put  in
between.
This 
wall
would act as
the key element in separating the channels, by practically cutting the dish in halves.
It should fit tightly around the mic area and be the size of the whole cross­section of
the  dish.  I  never  got  around  to  making  a  more  permanent  solution  than  crudely
cutting in a piece of cardboard (but it works).

Size  matters.  Because  the  mic  cartridges  are  small  and  because  an  electret
microphone  responds  to  air  pressure  waves  rather  than  to  motion  of  the  air,  they
should practically be no obstacle for sound waves down to a wavelength of double
their  size.  The  ones  used  are  4mm  and  therefore  respond  in  an  omnidirectional
(spherical)  manner  at  up  to  42kHz.  Field  recordings  (with  Crickets)  show  that  this
particular  type  works  well  above  30kHz  (I  think  the  datasheet  showed  linear
response until 28kHz, sorry I forgot the exact type).

There are also cartridges available that have cardioid caracteristics. Due to the parabolic
approximation of the dish, I expect a "focal spot" rather than a focal point. My feeling told
me  to  put  the  capsules  closely  together,  so  to  have  them  all  in  this  area.  Peter  from
South Dakota brought me to the idea that arranging them in a spherical shape (instead of
flat)  would  make  them  space  a  little  more  and  block  each  other  even  less.  Using
cardioids  pointing  outward  from  the  focal  point  would  also  help  in  separating  the  stereo
channels.
(to be continued...)

Collapsible parabolic dish microphone by Markus Petz (Mintaka) is
licensed  under  a  Creative  Commons  Attribution­NonCommercial­
ShareAlike  3.0  License.  Permissions  beyond  the  scope  of  this
license may be available at the project website.

Sponsor Documents

Or use your account on DocShare.tips

Hide

Forgot your password?

Or register your new account on DocShare.tips

Hide

Lost your password? Please enter your email address. You will receive a link to create a new password.

Back to log-in

Close