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Einrichtung zur Umwandlung akustischer Schwingungen in elektrische.
Es ist bekannt, dass man die piezo-elektrischen Erscheinungen zur Herstellung mikrophonischer und telephonischer Geräte benutzen kann. Wenn man beispielsweise Schallwellen mit Hilfe einer Membran auf einem geeignet angeordneten piezo-elektrischen Körper zur Wirkung bringt, so werden die von den Schallwellen erzeugten Druckschwankungen unmittelbar in elektrische Schwingungen umgesetzt, wobei die elektrische Wirkung direkt proportional dem auf den Piezo-Körper ausgeübten Druck ist.
Diese Einrichtungen haben aber den grossen Nachteil, dass die elektrische Wirkung ausserordentlich gering ist. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Anordnung, bei welcher die Wirkung ausserordentlich gesteigert ist, u. zw. wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, dass mit dem piezoelektrischen Körper eine Membrananordnung zusammenwirkt, durch welche die Schallenergie so umgeformt wird, dass die vom Schall verursachten Bewegungsänderungen in verstärkte Druckschwankungen umgesetzt werden. Eine solche Membran ist eine etwas aus ihrer Ebene herausgebogene, also gewölbte Membran, die tangential, also in Richtung ihrer Fläche wirkende erhöhte Druckkräfte ergibt, wenn Bewegungskräfte auf ihrer gewölbten Fläche zur Wirkung kommen. Eine gewölbte Membran ist an sich bekannt.
Ihre Kombination mit einem piezo-elektrischen Gerät schafft aber erst eine besonders wirksame Anordnung, da gerade diese Membran geeignet ist, unmittelbar diejenigen starken Druckkräfte auf die Piezo-Körper zu übertragen, welche die elektrische Wirkung wesentlich zu erhöhen imstande sind. Man kann die Wirkung noch dadurch erheblich steigern, dass man eine Piezo-Anordnung wählt. bei welcher eine Reihe von piezo-elektrischen Körpern aufeinander geschichtet ist, so dass der auf die Säule wirkende Druck für alle Körper zugleich zur Geltung kommt, während durch eine geeignete Schaltung der zwischen den Piezo-Körpern anzubringenden Elektroden dafür gesorgt wird, dass die elektrische Wirkung im äusseren Stromkreise sich summiert.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung skizziert. Fig. 1 zeigt z. B. die Verbindung einer Membran 1 mit einem piezo-elektrischen System 2. Die Membran ist beispielsweise auf
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aus der Fläche der Membran heraus unmittelbar auf das piezo-elektrische System 2 wirken. Die von dem piezo-elektrischen System gelieferten Ströme werden zweckmässig einer Verstärkeranordnung 4 zugeführt.
Die Zahl der im piezo-elektrischen System verwandten Piezo-Körper kann beliebig sein. Zweckmässig werden, wie auch die Figur zeigt, eine Reihe solcher Körper Seite an Seite aufeinander geschichtet, wobei zwischen diesen Körpern liegende Zwischenelektroden so mit den Aussenelektroden verbunden werden, dass sich für den äusseren Stromkreis eine Parallelschaltung der einzelnen Systeme ergibt.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei welcher eine weitere Erhöhung der Wirkung dadurch zustandekommt, dass auf beiden Seiten der Membran je ein piezo-elektrisches System 2 bzw. 2a angeordnet ist, so dass die Druckwirkungen der Membran sich auf beide Systeme übertragen.
Man kann auf jeder Seite der Membran auch mehrere piezo-elektrisehe Systeme anordnen, wie Fig. 3 zeigt.
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Die vorstehend beschriebene Anordnung kann auch umgekehrt zur Umwandlung elektrischer Stromschwankungen in Schallenergie dienen, so dass die Anordnung auch als Telephon bzw. Lautsprecher brauchbar ist. In diesem Falle werden die Stromschwankungen zweckmässig über eine Verstärkeranordnung dem piezo-elektrischen System zugeführt, wobei dann ihre in Richtung der Membranfläche auf diese übertragenen mechanischen Schwingungen durch die Membran in an Volumen vergrösserte Luftschwingungen senkrecht zur Membranfläche umgewandelt werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Umwandlung akustischer Schwingungen in elektrische, dadurch gekennzeichnet, dass eine gewölbte Membran mit einem piezo-elektrischen Körper zusammenwirkt, wobei die Membran die auf ihre Fläche wirkenden, durch den Schall hervorgerufenen Volumenänderungen in tangentiale erhöhte Druckänderungen umsetzt, welche unmittelbar den piezo-elektrischen Körper erregen.