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Empfangseinrichtung für in Medien grosser Kompressibilität übertragene Schallwellen.
Zur Aufnahme von Schallwellen, die durch die Luft fortgepflanzt werden, bedient man sich in der Regel einer Schallplatte oder eines ähnlichen membranartigen Gebildes, welches von den Schallwellen in Bewegung gesetzt wird und seine Bewegung auf einen Anzeigeapparat, z. B. ein Mikrophon zu übertragen bestrebt ist. Die beim Schallvorgang bewegte Luftmasse ist ausserordentlich gering, die Amplitude der bewegten Luft dag-gen relativ g"oss, während es die Eigenart der meisten Detektoren, insbesondere z. B. der Mikrophone und vor allem der Elektromagneten ist, dass sie am besten auf kleinere Bewegungen ansprechen, die mit relativ grosser Kraft ausübt werden.
Verbindet man also die-zu bewegenden Teile von Detektoren, so wie bisher üblich, direkt und starr mit dem von der Luft in Bewegung gesetzten Aufnahmeo goes, so wird dieses vom Detektor festgebremst und es bildet sich sogar häufig gerade an der Stelle des Aufnahmeorganes, an der der Detektor angreift, mehr oder weniger ein Knotenpunkt aus, während benachbarte Zonen heftig schwingen, ohne aber ihre Energie an den Detektor abzugeben.
Abgesehen davon, dass auf diese Weise die Schwingungsform des Aufnahmeorganes völlig verzerrt wird, erfolgt der Empfangsvorgang, wie leicht ersichtlich ist, mit einem durchaus minderwertigen Wirkungsgrad.
Es ist bekannt, diesem Nachteil dadurch zu begegnen, dass zwischen das Aufnahmeorgan (die Schallmembran) und den Detektor ein hebehrtiges Übertragungsglied derart eingefügt wird, dass die mit dem Strahlungsorgan gekoppelte Stelle grössere Bewegungsamplituden besitzt als die mit dem Detektor gekoppelte Stelle. Dadurch wird es ermöglicht, die mit geringer Kraft, aber über einen grossen Weg erfolgende Arbeitsleistung am Strahler in eine solche von grosser Kraft über einen kleineren Weg am Detektor zu übersetzen.
Nun ist aber die Verwendungsmöglichkeit des Hebels aus technisch-akustischen Gründen beschränkt, insbesondere ist es nicht immer möglich, für beliebig grosse Übersetzungverhältnisse Hebel zu verwenden, weil schliesslich die Massen der langen Hebelarme zu gross werden.
Die Erfindung begegnet diesen Schwierigkeiten dadurch, dass an Stelle von Hebeln zwischen das Aufmhmeorgan (Schallmembran) und den Detektor als Übertragungsglied ein akustisches Schwingungs- gob : lde mit verschiedenen Bewegung, amplituden eingefügt wird, dass die mit dem Strahlurg ; organ gekoppelte Stelle grössere Bewegung, amplituden besitzt als die mit dem Detektor gekoppelte Stelle.
Hiezukönnen Gebilde verschiedenster Art, Ringe, Gabeln, Stäbe od. dgl. Verwendung finden. Zweckmässig bedient man sich aber besonders ausgeführter Gebilde, die dadurch gekennzeichnet sind, dass besonders aufgeführte Massenteile (Gewichte) durch möglichst leichte (masselose) elastische Glieder zu einem Schwirgargsystem vereinigt sind. Derartige Gebilde sind so einzufügen, dass der kleinere Massenteil am Strahler liegt, während der grössere Massenteil am Detektor angreift oder durch diesen selbst oder einen Teil desselben gebildet ist.
Wegen der geringen Masse der Luft, die in dem als quasistationär anzuspre- chenden Gebiet vor der Membran schwingt, muss der an der Membran befindliche Massenteil auch absolut sehr klein sein und es wird, falls nicht Membranen von extrem geringem Gewicht verwendet werden, in d ? r Rrgel nicht notwendig sein, an der Membran überhaupt besondere Massen anzuordnen. Bei den in der Praxis verwendeten Membranen aus Metall od. dgl. dürfte vielmehr die Masse des den Kopplungspunkt umgebenden Membranteils klein genug sein.
Es können jedoch Fälle eintreten, wo die alleinige Verwendung eines Schwirgungsgebildes für die Übersetzungsverhältnisse nicht ausreicht. In solchen Fällen kann man durch d : e Verwendung einer Kombination von Schwingunggebilden und Hebeln als Mittel zur Amplitudentransformation etwa auftretenden Schwierigkeiten begegnen. Die Übertragungsglieder können in beliebiger Reihenfolge
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sein. Man ist dadurch in die Lage versetzt, bei Erzielung einer beliebigen Amplitudenübersetzung gleichzeitig die Dämpfungsgrossen beliebig zu wählen und damit den denkbar günstigsten Wirkungsgrad zu ermöglichen.
In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Ausführung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 ein Empfangssystem mit einem Schwingungsgebilde mit kontinuierlich verteilter Masse, Fig. 2 und 3 Empfangssysteme, mit Schwingung-'gebilden mit an bestimmten Stellen konzentrierter Masse, Fig. 4 ein Empfangssystem mit Hebel und Schwingungsgebilde mit lokal konzentrierten Massen.
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In der Fig. 1 bezeichnet 1 eine Schallmembran, die in einen starren Rirg eingespannt ist. In ihrer Mitte ist ein elastischer Stab 7 befestigt. Die Verhältnisse sind so gewählt, dass der Stab 7 an seinem Befestigungspunkt an der Membran einen Schwingungsbauch hat. An seinen Enden sind die Mikrophone 6, 61 befestigt. Durch die durch die Befestigung der Mikrophone 6, 61 bedingte Konzentration von Massen an den Enden des Stabes rücken die Knotenpunkte nach den Enden hin. wodurch die Mikrophone an Stellen kleinerer Amplituden zu liegen kommen.
Man kann naturgemäss die Mikrophone auch von den Enden weg weiter nach den Knotenpunkten hin versetzen.
In der Fig. 2 ist ebenfalls ein Schwingungogebilde 8 in der Mitte der Membran befestigt, welches aus zwei Massenteilen 9 und 10 und einem diese beiden Massenteile verbindenden elastischen Stiele 8 besteht. Die Massenteile schwingen in Richtung einer zentralen, zur Membran s. enkrechten Achse im wesentlichen in entgegengesetzter Richtung, so dass der elastische Stiel longitudinal beansprucht wird. Die Masse M ist grösser als die Masse 9 und macht infolgedessen kleinere Bewegurgamplituden. An ihr ist das Mikrophon 6 befestigt.
Zu der Masse 9, die in der Fig. 2 durch ein besonderes Gewicht zeichnerisch dargestellt ist, muss man einen Teil der Membranmasse und eine gewisse, bei Luft allerdings sehr geringe Mediummasse hinzurechnen. Es ist also möglich, das besondere Gewicht bei 9 wegzulassen, weil dieser Teil der Membranmasse und des Mediums an und für sich bereits als zweiter Massenteil des Schwingungsgebildes 8 wirken können. Eine solche Einrichtung ist in, der Fig. 3 dargestellt.
Die Fig. 4 zeigt eine Übersetzungsvorrichtung zwischen Membran und Mikrophon 6, die aus einem Hebel 3 und einem Schwingung'gebilde S nach Fig. 2 kombiniert ist. Sie ist nach dem bisher Gesagten ohne weiteres verständlich und es muss nur bemerkt werden, dass die Drehpunkte des Hebels durch biegsame Federn 4 und 5 gebildet werden. Der Hebel übersetzt die Bewegungsamplitude der Membrane nach dem Punkte 9 hin in absteigendem Sinne, und die Amplitude des Befestigungspunktes von 9 wird nach der Masse 10 hin durch die Wirkung des Schwingungsgebildes 8 nochmals verringert.
In der Fig. 5 ist die Membran 1 mit einer zweiten Membran gekoppelt, die ihrerseits mit radialen Versteifungsrippen besetzt ist. Die Mitte 11 und der äussere Rand 12 dieser Membran werden von den Rippen freigelassen, um als Biegungsstellen wirken zu können. In der Nähe des äusseren Randes greifen an den Rippen 13 biegsame Federn 14 an, die anderseits an den äusseren Spitzen der Strahlen eines starren sternförmigen Gebildes 15 befestigt sind. An dem zentralen Teil des Sternes 15 ist ein Stab 7 befestigt, dessen Wirkungsweise an Hand der Fig. 1 bereits geschildert ist. Eine weitere Modifikation einer Anordnung nach Fig. 5 zeigt die Fig. 6. Die besondere mit Rippen versehene Membran ist hiebei fortgelassen, und es ist die eigentliche Aufnahmemembran selbst mit derartigen Rippen versehen. Die weiteren Einzelheiten entsprechen der Fig. 5.
Die Membran 1 in der Fig. 6 kann in ihrem zentralen Teil mit grossen Amplituden schwingen. Durch die Zwischenschaltung des Gliedes 15, welches an Stellen kleinerer Amplitude der Membran angreift, wird der Stab 7 mit diesen Stellen kleinerer Amplitude gekoppelt und übersetzt nun seinerseits die dort vorhandenen Amplituden weiterhin in absteigendem Sinne auf die Mikrophone 6 und 61.
In den Figuren, die naturgemäss nicht alle möglichen Modifikationen umfassen, sind der Einfachheit der Zeichnung halber als Detektoren Mikrophone dargestellt. Ebensogut kann aber jede andere Art von Anzeigeorganen verwendet werden, insbesondere Vorrichtungen, die mit bewegten Magneten oder Stromleitern arbeiten. Ferner wird man bei der konstruktiven Ausführung derartiger Einrichtungen, denen sich beispielsweise die Fig. 5 und 6 bereits nähern, nicht beiderseits freie Empfangsmembranen verwenden, sondern man wird an die Membran geschlossene Gefässe anschliessen, die ihrerseits die übrigen Teile der Apparatur enthalten. Auch wird man die Schwingungsgebilde, insbesondere die der Fig. 2, 3 und 4 mit Rücksicht auf den Raumbedarf so ausgestalten, dass sie möglichst wenig Platz erfordern.
Insbesondere wird man zu diesem Zweck die longitudinal schwingenden elastischen Glieder 8 geknickt ausführen, so dass die Massen 9 und 10 nahe aneinander rücken. Man erhält dadurch insbesondere einfache Konstruktionen für elektromagnetische Empfangseinrichtungen.
Mit Rücksicht auf die geringe Masse der beim Schallvorgang bewegten Luft wird man auch darauf
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gebilde usw., geringe Masse besitzen. Die Beachtung dieses Umstandes ist natürlich umso wichtiger, je näher die betreffenden Konstruktionsteile an Stellen grosser Bewegungsamplitude liegen.