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Mikrophon.
Die Verwendung von Kohlemikrophonen für Übertraguugszwecke bei hohen Qualitätsanforderungen hat wegen gewisser den bislang bekannten Kohlemikrophonen eigentümlichen Eigenschaften noch zu keinem völlig befriedigenden Resultat geführt. Es sind hauptsächlich zwei für Kohlemikrophone charakteristische Eigenschaften, die sich störend bemerkbar machen : Die sogenannte Reizschwelle, d. h. Versagen bzw. sehr geringes Ansprechen bei kleinen erregenden Intensitäten sowie störende Eigen- geräusche infolge Instabilität der Kontakte zwischen den Kohlekörnern. Hiezu kommen noch Vererrungen durch Frequenzabhängigkeit und zeitlich stark schwankende Empfindlichkeit.
Der Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass es ungünstig ist. bei Verwendung von
Kohlegriess als Kontaktmaterial den Schall durch lange Griessstrecken hindurehgehen zu lassen. Infolge Schwellenerschrinugnen durch mechanische Bindungen der gegeneinander um irgendwelche Gleichgewichtslagen schwankenden Kontakte läuft sich innerhalb einer längeren Kohlestrecke die erregende Welle gewissermassen fest. Die Erregung der hinteren Schichten des Kohlematerials ist weitgehend von Zufälligkeiten abhängig, so dass einmal die Erregung stark durch die ganze Kohlenstrecke hindurchgreift, das anderemal die hintere Zone mehr oder weniger in kürzerer oder längerer Strecke unerregt bleibt. Dieses nicht oder nur wenig erregte Material wirkt in diesem Fall als VorschaJtwiderstand.
Es handelt sich, wie erläutert, also nicht um einen wohl definierten Absorptionsvorgang, sondern um einen unstetigen Prozess. Aus dem Gesagten geht die starke Amplitudenabhängigkeit der Kohlemikrophone zwanglos hervor. Es ergeben sich aber auch notwendig Frequenzabhängigkeiten schon aus dem Grunde, weil bei Klängen infolge der Amplitudenabhängigkeit der mit verschiedenen Intensitäten vertretenen Frequenzen die Amplituden verzerrt wiedergegeben werden.
Aus dem oben Gesagten ergibt sich die Forderung, möglichst kurze Kohlestrecken zu verwenden. damit nicht Verzerrungen der Wiedergabe durch Schwellenerscheinungen auftreten. Kurze Kohlestrecken ergeben aber normalerweise ganz inkonstante Verhältnisse, weil sich das Kohlematerial zwischen den Elektroden leicht einklemmt und Kurzschluss bei völliger Unempfindlichkeit auftritt. Hiezu kommt als wesentlicher Gesichtspunkt die Verwendung eines geeigneten Diaphragmas, das mit seiner ganzen Fläche mit dem Kohlematerial in Berührung steht so dass eine praktisch verzerrungsfreie Wiedergabe erreicht wird.
Zur Erzielung konstanter Verhältnisse in einem solchen Mikrophon ist eine grössere Griesskammer vorgesehen, damit das Kohlematerial lediglieh durch sein Gewicht einen gut definierten statischen Druck ergibt. Eine derartige Anordnung des Diaphragmas und des Kohlematerial würde bei einer üblichen Koh lestrecke von 1 bis 2 nun Länge ein Stauchen des Kohlematerial im unteren Teil der scheibenförmigen Kammer bedingen, da die Reibungskräfte die Massenkräfte der Kohlekörner übersteigen. Es
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Kontaktmaterials an dem Diaphragma gewährleistet.
Die als Membran dienende Folie kann je nach dem Verwendungszweck aus diinnem ausgewalzten Metallblech oder auch aus entsprechend dünnem Isolierstoff (Glimmer) bestehen. Durch die Verwendung einer derart dünnen Folie ergibt sich der Vorteil hoher mechanischer Abstimmung des Mikrophon !". die eine Frequenzlmabhängigkeit in einem breiten Gebiet gewährleistet. Voraussetzung dafür ist, dass das Kohlematerial an der ganzen Fläche der Membran anliegt, da sieh die Abstimmung durch das Zusammenwirken der geringen Membranmasse mit der Kohleelastizität ergibt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand der Zeichnung näher beschrieben. die in Fig. 1 die beispielsweise Ausführung eines Mikrophon in Oberansicht unter Fortlassung der darüberliegenden Membran darstellt. Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch ein derartiges Mikrophon, während Fig. 3 ein gleicher Querschnitt mit anders ausgebildetem Diaphragma ist.
Im Mikrophonkörper. ! sind mehrere Rinnen 2 vorgesehen, welche das Kohlematerial enthalten.
Der 1ikrophonkörper besteht aus Isoliermaterial. Jede der Rinnen ist an ihren Enden mit Elektroden 3
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sehr flach und schmal und gemeinsam von einem Diaphragma 4 aus geeignetem Material überdeckt.
Das Diaphragma wird zweckmässig auf den Isolierkörper aufgeklebt, wobei die Stellen über den Rinnen freibleiben, so dass sie die Gestalt langer Bänder haben und als solche frei schwingen können. Die Rinnen können untereinander durch Reihen-, Parallel-oder Reihen-Parallelschaltung verbunden werden, je nachdem es die Betriebsbedingungen erfordern.
Der Querschnitt in Fig. 3 zeigt eine besondere Ausbildung des Diaphragmas, das über jeder Rinne eine Faltlmg aufweist, so dass dadurch ein Zusammenrutschen des Kohlegriesses in weitestgehendem Masse verhindert wird. Die Ausbildung der Rinne sowie ihre äussere Gestaltung auch in bezug auf den Mikrophonkörper kann in ganz beliebiger Weise erfolgen. So ist es möglich, die Rinnen auf einem scheibenförmigen Isolierkörper spiralförmig anzuordnen oder in einem gestreckten Isolierkörper eine einzige breite Rinne vorzusehen, deren Boden durch Riefelung oder Trennwände eine Unterteilung des Kohlematerials bewirkt. so dass ein Zusammendrängen der Kohlekörner in einem Teil des mikrophons ausgeschlossen ist.
Dasselbe kann auch durch entsprechende Riefelung oder sonstige geeignete Ausprägung des Diaphragmas geschehen, wobei die Rinnen auch quer zur Längsrichtung verlaufen können. Gleichzeitig ergibt sich hiebei eine Versteifung des Diaphragmas sowie eine Vergrösserung der mit dem Kohlematerial in Kontakt stehenden Oberfläche. Bei Verwendung eines metallischen Diaphragmas kann dieses den einen Pol des Mikrophone bilden, während als Gegenpol zweckmässig eine Kohlenbelegung des Rinnenbodens benutzt wird. Diese Anordnung hat gleichfalls die Eigenschaften guter Stabilität der Kohlestrecke sowie Ausgleichs von Differenzen längs der Strecke, jedoch nicht die Eigenschaft des hohen inneren Widerstandes.
Bezüglich der Füllung bieten sich mannigfaltige Möglichkeiten. Es können verschiedene Körnungen des Materials benutzt, sowie auch das Kohlematerial durch andere leitende feinkörnige Pulver ersetzt werden. Im Gegenstaz zu normalen Mikrophonanordnmgen, die mit Metallpulver praktisch überhaupt keine mikrophonischen Wirkungen ergeben, können bei dem neuen Mikrophon aus Metallpulver, insbesondere solche hoher Elastizität und Härte, wie Tantal, benutzt werden.
Eine güstige Eigenschaft des Mikrophons ist seine relativ hohe Empfindlichkeit und seine gute Eignung für Verstärkerbetrieb. Wegen seines hohen inneren Widerstandes wird es zweckmässig ohne Transformator unmittelbar in Widerstandskopplung an den Verstärker angeschlossen. Diese Schaltung, die sich wegen ihrer Frequenzumabhängigkeit besonders empfiehlt, kommt bei den normalen mikrophone wegen der ungünstigen Ankopplungsbedingungen praktisch nicht in Frage, da der Aufwand an Verstärkungsstufen zu gross wird. Das neue Mikrophon ergibt im Gegensatz hiezu wegen Seiner- hohen inneren Widerstandes eine gute Empfindlichkeit. Eine dreistufige Verstärkung ist im allgemeinen völlig ausreichend.
Zweckmässig wird hiebei der Iikrophonstrom der Anodenbatterie entnommen. Je nach der Länge und Dimensionierung bzw. der Zahl der hintereinander geschalteten Rinnen ist eine mehr oder weniger grosse Spannung zwischen 20 und 500 Volt erforderlich. Es ist zweckmässig, das Mikrophon so anzupassen.
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besonders unter Berücksichtigung des sehr dünnen Diaphragmas sehr günstig sind. So lässt sich bei Belastungen, bei denen noch kein störendes Rauschen auftritt, schon mit zwei Verstärkungsstufen ein Lautsprecherbetrieb erzielen.
Ein in der oben angegebenen Weise ausgebildetes Mikrophon besitzt ausser den bereits genannten Vorteilen einige andere Vorzüge. So ist beispielsweise der Widerstand der durch die Rinnen gebildeten Kohlestrecken sehr hoch und beträgt etwa 100.000 Ohm. Für die Wirkung und Benutzung des Mikrophons ergeben sich dadurch sehr günstige Bedingungen.
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Es hat sich gezeigt. dass die eingangs erwähnten Eigengeräusche von Kohlemikrophonen hauptsächlich ihren Sitz in der Nähe der Elektroden haben, wo der grösste Widerstandssprung vorhanden ist.
Erfindungsgemäss wird dieser Übelstand dadurch beseitigt, dass der Widerstand der Gesamtstrecke durch entsprechende Dimensionierung sehr hoch im Vergleich zu dem Übergangswiderstand an den Elektroden gemacht wird. Wichtig für die Beurteilung der Wirkung des beschriebenen Mikrophons ist die Überlegung, dass zuverlässige Wirkungen bei der schlechten Reproduzierbarkeit der Kontaktgebung sich nur als Mittelwerte bei sehr vielen Kontakten ergeben können. Ein derart lang ausgedehntes Mikrophon ergibt naturgemäss einen sehr guten Durchschnittswert, da es vollkommen belanglos ist, ob das Material an einzelnen Stellen "tot" ist, da das Mikrophon mechanisch-akustisch einer Zusammenschaltung einer grossen Zahl von Empfängern gleicher oder ähnlicher Eigenschaften entspricht.
Da bei der beschriebenen Anordnung als Abschluss dünne, vorzugsweise nicht metallische Folien verwendet werden können, lässt sich die Abstimmung sehr hoch treiben, so dass das Mikrophon bis zu den höchsten Frequenzen praktisch frequenzunabhängig wird und beispielsweise noch bei 10, 000 Hertz eine gute Empfindlichkeit besitzt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mikrophon, vorzugsweise in Verbindung mit Verstärkern, gekennzeichnet durch eine lange und schmale, dünne Membran, welche eine entsprechend geformte, aus Isolierstoff gebildete Rinne derart abschliesst, dass sie das in den Hohlraum eingefüllte Kontaktmaterial mit ihrer ganzen freien Fläche berührt.