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Beanspruchungen unterworfen zu sein. Die Form des Grundrahmens 25 und die Art der Anbringung der magnetischen Elemente ermöglichen ein genaues Bearbeiten und Anbringen aller Teile und sichern dadurch die Einstellung und Aufrechterhaltung eines exakten Luftspaltes zwischen der Membran und der Oberfläche der Pole.
In dem runden, vertieften Teile des Grundrahmens 25 ist eine aus Isoliermaterial bestehende Dämpfungsplatte 36 angeordnet, die mit dicht beieinander liegenden Öffnungen versehen ist, durch welche die Polstücke 28 hindurchragen. Die Dämpfungsplatte kann auf dem Rahmen festgeleimt, festgenietet oder anderweitig befestigt sein. Der Dämpfungseffekt wird durch eine Anzahl enger Lufteintrittswege erzielt, die durch die Platte 36 von der zwischen der Platte und der Membran gebildeten Luftkammer nach aussen führen. In der Fig. 3 sind diese Luftaustrittswege an einer Öffnung 40 der Dämpfungsplatte vorgesehen, über welche ein oder mehrere Streifen eines Seidengewebes 50 gelegt sind. Zu demselben Zweck können jedoch ebenso andere Anordnungen benutzt werden, so z. B.
Vulkanfiber oder anderes poröses Material, durch welches die Luft entgegen den Reibungskräften hindurchströmt. Die Vorderseite der Membran ist durch eine vertiefte, aus Isoliermaterial bestehende Deckplatte 41 eingeschlossen, welche auf dem Rahmen 25 mit Nieten 42 befestigt ist. Der vertiefte Teil dieser Deckplatte ist im Durchmesser weit genug, um die Membran frei liegen zu lassen, und ist tief genug, um vor der Membran eine Luftkammer 43 von angemessener Dimension zu bilden. Eine Anzahl kleiner, zentral angeordneter Öffnungen 44 stellt die Ausgangslöcher für die Schallwellen der Luftkammer 43 dar.
Ein typischer magnetischer Aufbau weist Teile von annähernd folgender Zusammensetzung und folgenden Dimensionen auf : Permanentmagnete aus 35% igem Kobaltstahl, 31'75 mm lang und von 0'4 cm2 Querschnittsfläche ; Polstücke aus einer Eisen-Nickel-Legierung von einem annähernden Rechtecksverhältnis 45 : 55, von denen jedes eine Querschnittsfläche von etwa 2cm2 besitzt ; eine Membran aus einer Kobalt-Eisen-Vanadium-Legierung vom annähernden Verhältnis 49 : 49 : 2, deren Stärke ungefähr 0'28 mm beträgt und die einen Durchmesser von 37 mm besitzt. Der normale Luftspalt zwischen der Membran und der Poloberfläche beträgt etwa 0'15 mm.
Der in Fig. 7 beschriebene Fernhörer ist im wesentlichen ähnlich dem der vorhergehenden Abbildungen, unterscheidet sich aber von ihm durch gewisse Einzelheiten des mechanischen Aufbaues und der Anordnung der akustischen Dämpfungselemente. Der Grundrahmen 45 besteht aus Isoliermaterial anstatt aus Metall und kann aus einem gepressten plastischen Phenolteil gebildet sein. Er ist in der Form ähnlich dem Rahmen 25 des vorhergehenden Beispieles, aber der Rahmen und die Dämpfungsplatte bestehen hier aus einem einheitlichen Stück, in welches die Öffnungen für die Polstücke mit eingeformt sind. Das Magnetsystem und die Membran sind die gleichen wie im vorhergehenden Beispiel und werden auch in der gleichen Weise befestigt. Der komplette Aufbau wird in derselben Weise wie in den Fig. 1-6 eingepasst und kann daher mit einem Aufbau gemäss diesen Abbildungen vertauscht werden.
Auf der Vorderseite des Rahmens 45 ist eine Öffnung 46 vorgesehen, die in Verbindung mit einer auf der Rückseite des Rahmens angeordneten Luftkammer steht. Zum Zwecke der Dämpfung ist die Öffnung 46 durch eine mit einer Anzahl von Löchern oder Nuten versehene Scheibe 48 abgeschlossen, welche den gewünschten akustischen Widerstand erzielt. Die Luftkammer 47 ist durch eine festgeleimte Platte 49 verschlossen, wodurch die Bewegung der durch den akustischen Widerstand strömenden Luft begrenzt und deren Wirkung daher eingeschränkt wird. Bei einem Untersuchungsmodell eines Fernhörers wurde derselbe magnetische Aufbau benutzt, der im vorhergehenden Beispiel beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass eine etwas grössere Membran (zirka 39-75 mm) verwendet wurde.
Der oben beschriebene Fernhörer hat die Aufgabe, in dem menschlichen Ohr Druckschwankungen zu erzeugen, die so getreu wie möglich den Schwankungen des Sprechstromes folgen. Wenn die Hörmuschel einen im wesentlichen geschlossenen, direkt mit der Membran des Hörers verbundenen Luftraum darstellt, so sind die Druckschwankungen mehr abhängig von der Amplitude der Membranbewegung als von ihrer Geschwindigkeit. Obwohl der oben erwähnte Luftraum gewöhnlich nicht vollkommen geschlossen ist, haben wir festgestellt, dass die Wirkung der Lufteintrittswege nur bei sehr kleinen Frequenzen gross ist, dass sie jedoch bei Frequenzen von 200 bis 300 Hz kaum noch wahrnehmbar ist.
Es wird dabei natürlich angenommen, dass der Hörer fest gegen das Ohr gedrückt ist.
Um die Empfindlichkeitskurven von einigen gegebenen Fernhörern zu untersuchen, wurde festgestellt, dass die Hörmuschel durch eine starkwandige Kammer ersetzt werden kann, die einen Inhalt von 6 cm3 besitzt. Diese Luftkammer, die keine Öffnungen nach aussen hat, wird direkt mit den Ausgangsöffnungen der Hörerkappe verbunden. Die in diesem Hohlraum gemessenen Druck- sehwankungen ergeben ein zuverlässiges Mass für die Empfindlichkeit der Fernhörer und liefern daher eine genaue Grundlage zum Vergleich mehrerer dieser Anordnungen. Die Verwendung von starkwandigen Kammern wird durch die Tatsache gerechtfertigt, dass die Energie, die an den Wänden der
Hörmuschel absorbiert wird, vernachlässigbar klein ist gegenüber der anderweitig im Hörersystem verbrauchten Energie.
Durch mehrere Messungen wurde gefunden, dass das Volumen von 6 cm3 eine gute Annäherung an das menschliche Ohr ergibt und dass der Fernhörer bei den Messungen daher unter den gleichen Bedingungen steht, unter denen er normalerweise arbeitet.
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Der Hörmembran durch besondere Bemessung des Raumes vor der Membran eine grössere
Empfindlichkeit zu verleihen, ist an sich bekannt.
Es ist günstig, den Fernsprechhörer so auszubilden, dass die Resonanzfrequenz der magnetischen
Membran weit über der oberen Grenze des Sprechfrequenzbereiches, der durch den Hörer wiedergegeben werden soll, liegt, und eine sehr seichte Kammer vor der Membran vorzusehen, die mit der Hörmuschel in Verbindung steht und die eine Steifheit bildet, die zusammen mit der Steifheit der Hörmuschel und der Membran eine zweite Resonanz mit höherer Frequenz als die erste erzeugt, jedoch unterhalb der oberen Grenze des Sprechfrequenzbereiches, der durch den Hörer wiedergegeben werden soll.
Kleine Öffnungen verbinden die vordere Kammer und die Hörmuschel und bilden eine akustische Masse, die zusammen mit der Steifheit der vorderen Kammer und der Hörmuschel eine dritte Resonanz bestimmt, die sich der oberen Grenze des Spreehfrequenzbereiehes, der von dem Hörer wiedergegeben werden soll, nähert, wobei diese drei Resonanzen bei ihrer Vereinigung eine resultierende Resonanz ergeben, deren Frequenz zwischen der zweiten und dritten Resonanzfrequenz liegt. Es wurde nun erfindung- gemäss festgestellt, dass es, um die Einheitlichkeit des Ansprechens zu sichern, wünschenswert ist, eine ganz bestimmte Beziehung zwischen diesen drei Resonanzfrequenzen zu erhalten.
Vorzugsweise bilden die drei Resonanzfrequenzen der Membran und die Resonanz der Hörmuschel annähernd einss geo- metrische Reihe, deren gemeinsames Verhältnis 1'4 : 1 entspricht. Ferner soll eine rückwärtige Kammer akustische Steifheit, Widerstand und Masse vorsehen, um das Auftreten einer Antiresonanz in der
Grössenordnung der oben genannten resultierenden Resonanz zu bewirken, wodurch der wirksame
Wiedergabebereich des Hörers vergrössert wird. Unter diesen Bedingungen wird die Ausdehnung des
Ansprechbereiches über die Eigenfrequenz der Membran hinaus zu gleichen Teilen von der akustischen
Steifheit, von der durch die Dämpfung bewirkten Massereduktion und von der Resonanz der Hörmuschel getragen. Die oben erwähnten Frequenzen entsprechen genau einer Reihe, 1000 : 1400 : 1960 : 2750.
Dazu kommt, dass die Resonanzfrequenz des rückwärtigen Dämpfungssystems annähernd gleich oder höher als die endgültige effektive Resonanz der Membran liegt, um die Massereduktion über den ganzen
Arbeitsfrequenzbereich wirksam zu machen.
In Fig. 8 ist eine typische Empfindlichkeitskurve der Anordnung nach Fig. 7 gezeigt. Die Ordi- naten dieser Kurve entsprechen dem akustischen Druck in der Hörmuschel, in Decibel über der Reiz- schwelle von einem Bar je Watt der Eingangsenergie. Die Resonanz der Membran und die Resonanz der Hörmuschel treten bei 2150 Hz und bei 2800 Hz als geringfügige Erhebungen auf. Bei niedrigen
Frequenzen stellt die ausgezogene Kurve das Ansprechen einer völlig geschlossenen Hörmuschel ent- sprechend den vorher beschriebenen Bedingungen dar. Die gestrichelte Linie zeigt die Wirkung des normalen Lufteintritts zwischen dem Fernhörer und dem Ohr. Bei einer Frequenz von 300 Hz beträgt der Dämpfungsverlust 5 Deeibel und steigt mit abnehmender Frequenz stark an.
Da Frequenzen unter- halb 300 Hz für die Sprechübertragung von geringer Wichtigkeit sind, ist eine Begrenzung des Ansprech- bereiches gegen diesen unteren Bereich nicht nötig. Bei höheren Frequenzen ist die Wirkung des Luft- eintritts vernachlässigbar klein.
Wie oben bereits angegeben, kann anstatt der in Fig. 6 dargestellten zwei Magnete 27 auch nur einer dieser Magnete verwendet werden. In einem solchen Falle besteht er vorzugsweise aus einer
Legierung von Eisen, Kobalt und Molybdän im Verhältnis 72 : 12 : 16 und hat eine Querschnittsfläche von ungefähr 0'40 cm2 und eine Länge von etwa 31'75 mm.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Fernsprechhörer mit einer magnetischen Membran von einer unter der oberen Grenze des
Fernsprechfrequenzbereiches liegenden Resonanzfrequenz (l. Resonanzfrequenz), ferner mit einer vor der Membran liegenden Luftkammer, welche über kleine Öffnungen mit dem Ohr in Verbindung steht und eine gewisse Steifheit aufweist, die mit der Starrheit des Ohrhohlraumes und der Membran eine über der natürlichen Membranfrequenz, aber noch unter der oberen Grenze des Fernsprechfrequenz- bereiches liegende Resonanzfrequenz (2. Resonanzfrequenz) ergibt, wobei die Öffnungen derart bemessen sind, dass die Reihenschaltung von vorderer Luftkammer, Ohrhohlraum und Öffnungen mit einer Reso- nanzfrequenz nahe der oberen Grenze des Fernsprechfrequenzbereiches (3.
Resonanzfrequenz) derart schwingt, dass diese drei Resonanzfrequenzen eine resultierende Resonanzfrequenz ergeben, während eine hinter der Membran gelegene Luftkammer eine Gegenresonanz erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite, die dritte und die daraus resultierende Resonanzfrequenz derart miteinander in Beziehung stehen, dass sie ungefähr eine geometrische Reihe mit dem Multiplikationsfaktor 1'4 bilden, während die Gegenresonanzfrequenz der hinter der Membran liegenden Kammer im wesentlichen die Grössenordnung der resultierenden Resonanzfrequenz hat.