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Elektroakustischer Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip
Elektroakustische Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip bestehen im wesentlichen aus einer scheibenförmigen Elektrode und einer möglichst nahe vor dieser Elektrode angeordneten Membrane. Beide zusammen bilden einen Kondensator, weshalb elektrostatische Wandler je nach Verwendungszweck entweder als Kondensatormikrophon oder als Kondensatorlautsprecher bezeichnet werden.
Vor dem Bekanntwerden der Kunststoffe wurde die Membrane ausschliesslich aus ausserordentlich dünn ausgewalzten Metallen hergestellt und über einen Ring gespannt. Da der Abstand zwischen Membrane und Gegenelektrode nur wenige iL betragen soll, damit sich eine grosse Empfindlichkeit und eine grosse Kapazität des Wandlers ergeben, war die Herstellung insbesondere von Kondensatormikrophonen sehr kostspielig. Ausserdem störte der harte Luftpolster zwischen Membrane und Gegenelektrode, so dass in letzterer zahlreiche feine Bohrungen vorgesehen werden mussten.
Mit dem Aufkommen der Kunststoffe ergaben sich neue Möglichkeiten für elektroakustische Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip. Kunststoffe haben nämlich die Eigenschaft, dass sie sich in sehr dünnen Folien herstellen lassen, sehr leicht sind und durch Aufbringen leitender Stoffe auf einer Seite leitend werden, auf der andern hingegen vorzüglich isolieren, so dass eine Berührung zwischen der aus einem einseitig beschichteten Kunststoff hergestellten Membrane und der Gegenelektrode keinerlei schädliche Folgen mit sich brachte. Es werden daher in letzter Zeit nahezu alle Kondensatormikrophone und Lautsprecher mit Kunststoffmembranen ausgerüstet.
Damit wurde zwar eine befriedigende Lösung für die Probleme der Membrane gefunden, die Gegenelektrode mit den vielen feinen Bohrungen wurde jedoch beibehalten. Man bildete sie allerdings nicht immer plangeschliffen aus, sondern versah sie mit kleinen Erhöhungen, so dass die Membrane an vielen Stellen unterstützt wurde. An Stelle der kleinen Erhöhungen wurden gelegentlich auch Seidenfäden, in letzter Zeit auch Kunststoffäden, zur Distanzierung der Membrane von der Gegenelektrode vorgeschlagen. Der Abstand, der sich bei diesen vorbeschriebenen Anordnungen zwischen Elektrode und Membrane ergab, kann noch weiter verringert werden, wenn man die Elektrode durch eine mechanische oder chemische Behandlung aufrauht, wie dies beispielsweise bei der Herstellung von Elektrolytkondensatoren gemacht wird, so dass sich verhältnismässig stark ausgeprägte Spitzen ergeben.
Die so aufgerauhte Oberfläche der Elektrode wird hierauf chemisch behandelt, wobei sich ein nicht leitendes Umsetzungsprodukt, bei Aluminium z. B. Aluminiumoxyd, ausbildet, so dass sich ein äusserst geringer Abstand zwischen Membrane und Elektrode ergibt, da die Membrane ja nur auf den Spitzen der aufgerauhten Oberfläche aufliegt. Aber auch bei dieser Ausführung ist es erforderlich, um die Steifigkeit der zwischen Membrane und Elektrode eingeschlossenen Luftmenge auszuschalten, die Gegenelektrode mit feinen Bohrungen zu versehen.
Aus dem vorstehend geschilderten Stand der Technik lässt sich unschwer ableiten, welche Schwierigkeiten bei der Herstellung von elektrostatischen Wandlern, insbesondere Kondensatormikrophonen, auftreten und welche Sorgfalt bei der Erzeugung aufgewendet werden muss. Es erklärt sich daraus der verhältnismässig hohe Preis für ein wirklich einwandfreies Kondensatormikrophon. Bei Kondensator-Lautspre- chern, wie sie z. B. zur Wiedergabe der hohen Frequenzen bei elektroakustischen Anlagen verwendet werden, bestehen nicht so hohe Anforderungen, da es sich um grössere Amplituden, grössere Leistungen, grö- ssere Abmessungen und vor allem um die Übertragung eines verhältnismässig engen Frequenzbereiches handelt.
Die Erfindung, die alle Wandlertypen nach dem elektrostatischen Prinzip umfasst, zeigt die ihr eige-
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nen Vorteile und den durch sie erzielten Fortschritt am augenfälligsten in der Ausbildung als elektrosta- tisches Mikrophon. Es sind daher in der folgenden Beschreibung und in den Figuren der Zeichnung elek- trostatische Wandler beschrieben, die vorzugsweise als Mikrophone Verwendung finden. Die erfindungs- gemässe Ausbildung eines elektrostatischen Wandlers ist jedoch nicht auf Mikrophone beschränkt, sondern in gleicher Weise auch auf elektrostatische Lautsprecher anwendbar.
Der erfindungsgemäss aufgebaute elektroakustische Wandler nach dem elektrostatischen Prinzip ist vorzugsweise mit einer auf einer Seite einen leitenden Belag aufweisenden Kunststoffmembrane versehen, die im Abstand parallel zur Gegenelektrode angeordnet sein kann, ohne diese zu berühren. Die Membra- ne kann aber auch partiell unterstützt sein oder zur Gänze auf der Gegenelektrode aufliegen. Die Erfin- dung ist nun darin zu erblicken, dass wenigstens ein Teil der Gegenelektrode, vorzugsweise aber die gan- ze Elektrode aus einem Sinterkörper besteht.
Ein Sinterkörper besteht aus einem in die gewünschte Form gepressten Pulver mit dem Verwendungszweck angepasster Korngrösse, das in der Pressform so weit erhitzt wird, dass sich die Pulverkörner an ihren Berührungsstellen miteinander verbinden. Das Ergebnis ist ein mehr oder weniger poröser Körper mit einer verhältnismässig rauhen Oberfläche.
Wird die Gegenelektrode beispielsweise eines Kondensatormikrophons nach dem erfindungsgemässen Vorschlag aus einem Sinterkörper hergestellt, so ergibt die rauhe Oberfläche bei jenen Ausführungen, bei denen die Membrane zur Gänze oder partiell auf der Elektrode aufliegt, so viele Unterstützungspunkte für die Membrane, dass keinerlei zusätzliche mechanische oder chemische Bearbeitung der Elektrodenoberfläche erforderlich ist. Aber auch bei jenen Mikrophonen, bei denen die Membrane nicht unmittelbar auf der Gegenelektrode aufliegt, ist die erfindungsgemässe Verwendung eines Sinterkörpers sehr zweckmässig, denn infolge seiner Porosität ist es nicht erforderlich, die Gegenelektrode mit Bohrungen zu versehen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung können der folgenden Beschreibung an Hand der Figuren der Zeichnung entnommen werden. Fig. l zeigt einen erfindungsgemässen elektrostatischen Wandler, bei dem die Membrane auf der Gegenelektrode aufliegt. In Fig. 2 ist ein Wandler gezeigt, bei dem die Membrane nur teilweise aufliegt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Membrane nicht auf der Gegenelektrode auf. Fig. 4 zeigt, wie bei dem erfindungsgemässen Wandler die Anschlusselektroden angebracht werden können. In den Fig. 5 bis 9 sind Wandler gemäss der Erfindung dargestellt, die eine besondere Richtcharakteristik aufweisen.
In den Figuren der Zeichnung ist die aus einem Sinterkörper hergestellte Elektrode mit 1 bezeichnet.
Solche Sinterkörper können aus verschiedenen Materialien hergestellt werden. Es können dies sowohl Metallpulver sein, als auch geeignete Kunststoffe, die gegebenenfalls durch Zusätze elektrisch leitend gemacht worden sind, oder an jenen Flächen, die einer Membrane gegenüberliegen oder an denen Anschlüsse erforderlich sind, mit einer leitenden Schichte versehen werden. Die Korngrösse des zur Herstellung des Sinterkörpers verwendeten Pulvers bestimmt die Durchlässigkeit (Porosität) und die Rauheit der Oberfläche des Körpers, so dass schon bei der Herstellung des Sinterkörpers auf dessen Verwendungszweck Rücksicht genommen werden kann bzw. ein Sinterkörper mit bestimmten geforderten Eigenschaften herstellbar ist.
Es ist ein wesentlicher Vorteil, dass sich bei der Verwendung eines Sinterkörpers als Gegenelektrode in einem elektrostatischen Wandler der akustische Widerstand sehr gleichmässig über die ganze der Membrane gegenüberliegende Oberfläche verteilt und dass sich bei jenen Wandlern, bei denen die Membrane ganz oder partiell auf der Gegenelektrode aufliegt, die geforderte Rauhigkeit der Oberfläche von selbst ergibt.
Ein erfindungsgemäss mit einem Sinterkörper als Gegenelektrode ausgerüsteter elektrostatischer Wandler, insbesondere solche, bei denen die Membrane aus einer einseitig mit einem metallischen Belag versehenen Kunststoffolie besteht, die zur Gänze auf der Gegenelektrode aufliegt, zeichnen sich durch hohe Übertragungsgüte bei niedrigen Herstellungskosten aus.
Die nach der Erfindung ausgebildeten Wandler können sowohl als Kondensator-Druckempfänger ohne
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mit einseitiger Richtcharakteristik herstellen.
Fig. l zeigt einen Ausschnitt aus einem Querschnitt durch einen erfindungsgemässen Wandler in stark vergrössertem Ausmass. Die als Formkörper ausgebildete Gegenelektrode 1 aus Sintermaterial ist vorzugsweise als. Scheibe ausgebildet. Die Oberfläche des Sinterkörpers ist mit 2 bezeichnet. Auf ihr liegt die Kunststoffmembrane 3 auf, die mit der elektrisch leitenden Schichte 4 versehen ist. Die Rückseite der Sinterscheibe 1 kann entweder ins Freie führen oder aber auch gegebenenfalls unter Zwischenschaltung
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