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Elektrischer Spraehsehreiber.
Zum Studium der Sprache sind Apparate in Verwendung, deren Aufgabe es ist, gewisse Eigenschaften und Erscheinungen der menschlichen Sprache in einer graphischen Registrierung (Sprachkurve) ersichtlich und messbar zu machen. Es kommt dabei vielfach nicht darauf an, dass als Registrierung ein vollkommen schalldruckgetreues Zeit-Druck-Diagramm entsteht, wie dies bei der Aufzeichnung zum Zweck der Wiedergabe der Sprache angestrebt wird, sondern es genügt oft, dass gewisse Grössen mit ausreichender Genauigkeit gemessen werden können. Die mit dieser Beschränkung manchmal verbundene Vereinfachung der Kurve ist in vielen Fällen sogar erwünscht, da sie unter Umständen durch das Fehlen verwirrender Einzelheiten grössere Klarheit gibt.
Die dadurch ermöglichte Einfachheit der Apparate und damit ihr niedriger Anschaffungspreis sowie die Einfachheit der Handhabung sind für solche Laboratoriums-und Reiseapparate sogar Bedingung. Die übliche Einrichtung besteht darin, dass über den Mund der Versuchsperson ein Trichter luftabschliessend gehalten wird, der sich in eine Rohrleitung fortsetzt, welche an ihrem andern Ende durch eine leichte sehr biegsame Membrane verschlossen wird. Die Bewegungen dieser Membrane werden durch ein Hebelsystem vergrössert, z. B. auf ein gleichmässig bewegtes berusstes Papier aufgezeichnet.
Infolge der verhältnismässig grossen Massen der dabei bewegten Membrane und Hebel ist diese Anordnung für Aufzeichnungen der Sprache stark frequenzabhängig, doch lassen sich auch mit dieser einfachen Anordnung die zeitlichen Verhältnisse und Frequenzen meist ausreichend genau bestimmen, die Sprachintensität zumindest vergleichend schätzen. Schliesslich verzeichnet ein solcher Apparat auch die Stärke des Luftstromes beim Sprechen, der wieder Schlüsse auf die Sprachintensität zulässt.
Die Nachteile dieses pneumatischen Systems liegen zunächst in einer Gezwungenheit, der die Versuchsperson unterworfen ist, so dass normales Sprechen unmöglich wird. Insbesondere durch den Abschluss des Raumes vor dem Mund wird das Sprechen durch Behinderung der Kieferbewegung und der Ausatmung stark beeinträchtigt. Eine nicht unwesentliche Störung besteht auch darin, dass die Kontrolle durch das eigene Ohr, welche zum Sprechen notwendig ist, durch den dichten Abschluss fast ganz ausgeschaltet wird. Eine Unbequemlichkeit bildet der Umstand, dass durch die Rohrleitung eine Gebundenheit der Versuchsperson an den Apparat gegeben ist, die auch eine Bedienung des Aufnahmeapparates durch den Sprecher selbst erschwert. Bei Kindern und Geisteskranken macht sich z. B. diese Gebundenheit besonders unangenehm bemerkbar.
Durch die Erfindung sollen diese Mängel dadurch behoben werden, dass anstatt der pneumatischen Schreibvorrichtung eine Aufzeichnung mittels Mikrophons und elektromagnetischen Sprachzeichners angewendet wird. Anordnungen solcher Art wurden schon vorgeschlagen und angewendet. Als Sprachschreiber wird dabei ein Lautsprechersystem oder eine elektromagnetische Schalldose verwendet, deren Ankerschwingungen mittels eines Hebelwerke vergrössert auf eine Schreibspitze übertragen werden. Die Verwendung solcher behelfsmässig zusammengestellter elektromagnetischer Sprachschreiber kann aber nicht als einwandfrei gelten, da beide Aufgaben, elektrische Schallerzeugung und das Aufzeichnen von Wechselstromkurven, ganz verschiedenen Bedingungen unterliegen.
Bei der Schallerzeugung handelt es sich darum, zur Bewegung einer verhältnismässig schweren Membrane die Massenkräfte, Reibungskräfte und die Nutzleistung der Strahlungsdämpfung in verhältnismässig kleinen Schwingungen aufzubringen. Beim Sprachzeichner hingegen um möglichst grosse Bewegung einer Schreibspitze. Der mechanische Nutzwiderstand ist bei Russschreibern sehr klein, bei optischen Schreibern gleich Null. In allen
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Fällen sollen Eigenschwingungen, insbesondere von Teilen des Bewegungsmechanismus, soweit als möglich vermieden werden.
Die Grundfrequenz des ganzen Systems, das also möglichst als Ganzes schwingen soll, wird durch harte elastische Einspannung möglichst hoch abgestimmt und gedämpft, um eine Eigen-
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grosse Schwingweite der Schreibspitze muss durch grosse Hebelübersetzung erreicht werden, womit unvermeidbar zusätzliche Eigenschwingungen auftreten. Ein hart eingespanntes Ankersystem und ein-wie schwer zu vermeiden-zu wenig starrer Schreibhebel erfüllen zusammen besonders schlecht die Aufgabe
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eingesetzte Hebel, ergibt sich schon durch die Anwensenheit von schweren Klemmvorrichtungen und durch denMangel an einer für so rasche Schwingungen ausreichend starren Verbindung Anlass zu Störungen.
Die Frequenzunabhängigkeit ist zwar schwer mit den Forderungen nach Einfachheit und Empfindlichkeit des Gerätes in Einklang zu bringen, doch steigt die Verwendbarkeit mit der Vermeidung von Felllern und Verzerrungen.
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zweckentsprechende Ausbildung des beweglichen Teiles das Schreibersystem an die gestellte Aufgabe anpasst. Ein länglicher prismatischer ferromagnetischer Schwingungskörper, dessen Längenabmessung stark überwiegt, wird zu Schwingungen um seine Längsachse gezwungen durch Kräfte, die auf seine Längskanten wirken. Die Drehungen dieses Schwingungskörpers können gross genug sein, um an der Spitze eines in der Mitte starr verbundenen, z.
B. aufgekitteten verhältnismässig kurzen starren Schreibhebels, am besten in Form eines leichten Röhrchens, ausreichend grosse Ausschläge zu erzielen (Fig. 1).
Der Schwingungskörper kann in Weichgummi elastisch gelagert sein oder auch in Schneiden, so dass er genau um seine Längsachse oder um eine benachbarte parallele Gerade schwingt. Es kann auch z. B. nach Fig. 2 die eigene Elastizität des Schwingungskörpers, nötigenfalls durch geeignete Formgebung auf die richtige Grösse gebracht, als rücktreibende Kraft der Schwingung benützt werden. Die abgesetzten Enden werden an ihrem äussersten Ende, nötigenfalls unter Zug, eingespannt. Die Pole des Magneten und die Erregerspule für das Wechselfeld müssen der Form des Sehwingungskorpers angepasst werden.
Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3. Der stabförmige Schwingungsanker A mit dem Hebel H
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kleben an die Polschuhschneiden erfolgen. Der Anker wird durch magnetische Kräfte in der Mittellage gehalten, durch die die Spulen Sp durchfliessenden Wechselströme wird eine Stärkung oder Schwächung des Magnetfeldes an A und damit der auf den Anker wirkenden Kräfte verursacht. Eine weitere An-
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form muss die Spule Sp sehr flach sein, um bei sehr geringem Abstand der Schneiden von P noch in den parallelwandigen Schlitz in den Polschuh eingeschoben werden zu können. Besonders vorteilhaft ist hier die Anordnung nur einer Windung in Form eines passend geschnittenen Kupferbleches, deren Widerstand durch einen Transformator angepasst wird.
Dies gestattet eine sehr geringe Breite des Schlitzes
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führung der Fig. 4 ergibt auch einen guten Schluss der Wechselkraftlinien. In den Anordnungen der Fig. 3,6 und 7 ist man in der Gestaltung der Spulen dagegen ziemlich frei. Mit Hilfe der Druckschraube S lassen sich in allen Anordnungen die Schneiden des Polschuhes gegeneinander verstellen. In Anordnung
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zielende Einstellung der Eigenfrequenz und der Empfindlichkeit des Sehreibsystems hat naheliegende Vorteile. Bei Einstellung oberhalb des Arbeitsfrequenzbereiches ergibt sich Frequenzunabhängigkeit und geringe Empfindlichkeit. Manchmal ist aber grosse Empfindlichkeit oder gerade die Hervorhebung eines Frequenzbereiches durch Resonanz erwünscht. Diese Verhältnisse können mit der Drehung der Schraube S ganz einfach eingestellt werden.
Wenn die Dämpfung durch Lagerung in Gummi od. dgl. nicht ausreichen sollte oder nicht anwendbar ist, kann der Sehwingungskörper ganz oder teilweise mit Flüssigkeit oder mit einem trockenen oder flüssigkeitsgetränkten Bausch aus Fasermasse umgeben werden. Die Dämpfung kann auch veränderlich einstellbar gemacht werden. Bei ausreichend starker Dämpfung ist für manche Zwecke auch eine Abstimmung innerhalb des Arbeitsfrequenzbereiehs ohne zu starke Störung durch Resonanz zulässig.
Besondere Ausbildung verlangt auch das Mikrophon, wenn es auch den Ausatmungsluftstrom beim Sprechen anzeigen soll. Es kann als Schallempfänger ein Druckempfänger, wie ihn in einfacher Ausführung ein Kohlenkörnermikrophon verwirklicht, verwendet werden. Das Mikrophon wird für diesen besonderen Fall z. B. in ein Mundstück eingebaut, welches denen in den pneumatischen Apparaten verwendeten ähnelt, aber mit dem Unterschied, dass der Ausatmungsluftstrom unbehindert entweichen kann. Seine Stärke äussert sich dadurch, dass er entweder über die Membrane umgelenkt wird und dadurch eine Reaktionskraft auf das Mikrophon ausübt oder dadurch, dass der Luftstrom durch Reibung gehemmt wird und-dadurch Druekschwankungen auf das Mikrophon wirken.
Besonders im ersten Fall kann das
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Mundstück für Schallschwingungen so durchlässig ausgebildet werden, dass die unbedingt nötige Kontrolle durch das Ohr des Sprechenden ungehindert stattfinden kann. Eine Behinderung durch den Gegen- druck vor dem Mund wie bei den pneumatischen Apparaten lässt sich in einem solchen Mundstück ver- meiden. Die Einrichtung kann naturgemäss auch ohne Mundstück verwendet werden, doch wird dadurch der Abstand zum Mikrophon genau gleichgehalten, und die Stärke der Beaufschlagung des Mikrophons ist nur mehr von der Sprechstärke abhängig. Die Verbindung von Mundstück und Apparat besteht nur aus einer biegsamen Doppelleitung. Wenn man das Mundstück mit einem Gürtel am Kopf befestigt, sind beide Hände der Versuchsperson zur Selbstaufnahme frei.
Für Sprachaufnahmen mit Aufzeichnung des Luftstromes sind besonders geeignet Kondensatormikrophone bekannter Konstruktion mit lose befestigter Membrane, die in geeigneter Schaltung und Verstärkung nicht nur Spreehwechselströme liefern, sondern auch einseitige langsam wechselnde oder dauernde Ausbiegungen der Membrane durch Stromschwankungen anzeigen. Sprachschreiber beschriebener Konstruktion können in günstigen Verhältnissen so empfindlich arbeiten, dass ein Kohle- mikrophon ohne Verstärkung ausreicht, sie zu betätigen. Bei den Kohlemikrophonen wird die Ruhe-
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symmetrisch elastische Gleichgewichtslage hergestellt. Dies kann nach Fig. 8 oder 9 ganz oder teilweise durch eine Kompensationsschaltung ausgeglichen werden. In Fig. 9 ist hiezu eine Hilfswicklung W im Schreiber angeordnet.
Eine optische Registrierung anstatt der Sehreibspitze ist ohne weiteres möglich, wenn eine feine Öffnung oder ein Spiegel oder eine undurchsichtige Kante am Schreibhebel benützt wird, um die Aufzeichnung auf lichtempfindlichem Papier oder Film herzustellen bzw. eine auf den Film projizierte Licht-
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eine in bekannter Weise in Schall wiedergebbare Aufzeichnung zu erzielen. Wenn die Lichtlinie der optischen Aufzeichnung in bekannter Weise nach Fig. 10 kreuzend verdeckt wird, kann der Hebel H-H nocht kürzer als sonst sein, wodurch sich die mechanischen Verhältnisse weiter verbessern.
Bei einem etwa notwendigen Auswechseln des Hebels oder der Schreibspitze lässt sich leicht der Anker samt Hebel austauschen oder ein neuer Hebel ankitten.
Zusammenfassend sind die Vorteile der beschriebenen Sprachzeichnersysteme gegenüber pneumaischen Apparaten : die Möglichkeit freien ungezwungenen nötigenfalls auch unbeobachteten Sprechen, die vielseitige Anwendbarkeit und erhöhte Genauigkeit und allgemein die Vorteile der Verwendung elektrischer Übertragungsmethoden anstatt rein mechanischer Systeme. Gegenüber den bekannten elektromagnetischen Einrichtungen die bessere Anpassung an die Wirkungsweise des Schreibers und damit besserer Wirkungsgrad (Empfindlichkeit) und Fehlerfreiheit, Einfachheit des Aufbaues und der Betätigung, leichter Einstellbarkeit verschiedener Abstimmung usw. Ferner kann, wenn erforderlich, eine beträchtliche Frequenzunabhängigkeit und Genauigkeit erreicht werden, wie z.
B. mit Ankern nach Fig. 2, wenn sie in verschraubbaren Backen oder durch Aufwinden eines Endes über einen zylindrischen Spannbolzen saitenartig eingespannt werden und dann Drehschwingungen um ihre Längsachse von einstellbarer sehr hoher Eigenfrequenz als sehr einfache Schwingungsgebilde ohne Möglichkeit parasitärer Störschwingungen ausführen können. Leichter als mit elektromagnetischen Einrichtungen ähnlicher Art gelingt es, damit auch zum Zweck des Studiums und der Kontrolle zur Wiedergabe geeignete optische Aufzeichnungen der Sprache herzustellen. Dabei ist die ganze Anlage einfach genug, um im Laboratorium oder auf der Reise verwendet werden zu können.
Diese Schreibgerät lassen sich nicht allein in der Phonetik, sondern auch zur Aufzeichnung anderer Schwingungen verwenden.
PATENT. ANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Sprachschreiber, dadurch gekennzeichnet, dass ein länglicher, ferromagnetischer Schwingungskörper, dessen Längsabmessung stark überwiegt, unter dem Einfluss der aufzuzeichnenden
Sprechströme zu Schwingungen um seine Längsachse gezwungen wird.