CS224129B1

CS224129B1 - Horn-shaped probe connected with microphone

Info

Publication number: CS224129B1
Application number: CS118082A
Authority: CS
Inventors: Ales Boleslav
Original assignee: Ales Boleslav
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1983-12-30

Description

Vynález se týká sondy ve tvaru zvukovodu spojené s mikrofonem pro snímání akustického tlaku ve zvoleném místě prostoru, se zvukovodem procházejícím přepážkou, umístěnou před membránou mikrofonu.The invention relates to a horn-shaped probe connected to a microphone for sensing acoustic pressure at a selected location in the space, with a horn extending through the septum located in front of the microphone membrane.

Známé uspořádání sonda - mikrofon mají ale omezenou dosažitelnou hodnotu horního mezného kmitočtu, což znemožňuje dosažení vyrovnané kmitočtové charakteristiky celé soustavy.However, the known probe-microphone arrangements have a limited achievable upper cut-off value, which makes it impossible to achieve a balanced frequency response of the entire system.

Tuto nevýhodu odstraňuje sonda ve tvaru zvukovodu spojená s mikrofonem pro snímání akustického tlaku ve zvoleném místě prostoru, se zvukovodem procházejícím přepážkou, umístěnou před membránou mikrofonu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že okraj vyústění zvukovodu v přepážce do dutiny před membránou mikrofonu je rozšířen na dvou až čtyřnásobek průměru zvukovodu. Rozšíření zvukovodu je provedeno zaoblením jeh· hrany při vyústění do dutiny před membránou mikrofonu. Rozšíření zvukovodu může být rovněž provedeno konicky, zkosením jeho hrany při vyústění do dutiny před membránou mikrofonu.This disadvantage is overcome by a horn-shaped probe connected to a microphone for sensing acoustic pressure at a selected location in the space, with the horn passing through the septum located in front of the microphone membrane according to the invention. at two to four times the diameter of the ear canal. The widening of the ear canal is done by rounding the needle at the mouth into the cavity in front of the microphone membrane. The widening of the ear canal can also be made conically, by chamfering its edge when opening into the cavity in front of the microphone membrane.

Vynález bude nyní blíže vysvětlen s přihlédnutím k přiloženým obrázkům, přičemž obr. 1, 2 a 3 představují známé uspořádání sond ve tvaru zvukovodu spojených s mikrofonem a obr. 4 a 5 ukazují dva příklady provedení této sondy podle vynálezu.The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figures 1, 2 and 3 show a known arrangement of horn-shaped ear canal probes and Figures 4 and 5 show two exemplary embodiments of this probe according to the invention.

Pro indikaci anebo měření akustického tlaku ve zvoleném místě prostoru se s výhodou používají sondy ve tvaru zvukovodu 1 spojené s mikrofony obvykle tlakovými. Sonda bývá nejčastěji provedena jako cylindrický zvukovod 1, který ústí do dutiny 2 před membránou 4 mikrofonu 3, omezené přepážkou £ s ní rovnoběžnou, kterou prochází zvukovod 1. Přepážka je na svém obvodu upravena tak, že dutina 2 je uzavřena.For the indication and / or measurement of the acoustic pressure at a selected location of the space, preferably the horn-shaped probes 1 are connected to microphones usually pressure-controlled. The probe is most often designed as a cylindrical horn 1, which opens into a cavity 2 in front of the membrane 4 of the microphone 3, limited by a partition 6 parallel thereto, through which the horn 3 passes through its circumference so that the cavity 2 is closed.

227 129227 129

Přepážka χ bývá u sond známé konstrukce provedené podle obr. 1, ale i u sondy nové koncepce podle autorského osvědčení č. 210 393, která je pro informaci znázorněna na obr. 2, kompaktní, anebo jo.The baffle χ is compact or not for the probes of the known design according to FIG. 1, but also for the probe of the new concept according to the author's certificate No. 210 393, which is shown in FIG.

opatřena otvory 2 v přepážce χ zakrytými prodyšným br materiálem uplatňujícím se jako akustický odpor, viz obr. 3 a 4, případně zhotovena z tuhého sintrovaného prodyšného materiálu o potřebné hodnotě akustického odporu. U uspořádání podle obr. 2 je zvukovod 1 v.blízkosti dutiny 2 opatřen otvory 6 ve zvukovodu 1, zakrytými prodyšným materiálem, který se uplatňuje jako akustický odpor.3 and 4, optionally made of a rigid sintered breathable material having the required acoustic resistance value. In the arrangement according to FIG. 2, the ear canal 1 in the vicinity of the cavity 2 is provided with openings 6 in the ear canal 1, covered by a breathable material, which acts as an acoustic resistance.

Horní mezní kmitočet soustavy sonda - mikrofon s klesajícím objemem dutiny 2, tedy s klesající její výškou S roste a naopak se snižuje se zvětšujícím se poměrem průměru mikrofonu a průměru sondy. Výšku dutiny 2 však není možno zmenšovat pod určitou mez jednak z výrobních důvodů, jednak však proto, že s klesající její výškou vzrůstá akustická impedance mezery mezi membránou 4 mikrofonu a přepážkou tj. impedance pro radiální proudění vzduchu , která omezí dosažitelnou hodnotu horního mezného kmitočtu mikrofonu se sondou a současně znemožní dosažení vyrovnané kmitočtové charakteristiky celé soustavy, která je pro praktické použití nezbytná. Tento vliv se nejvýrazněji projeví u uspořádání podle obr. 3, které je však jinak nejvýhodnější.The upper limiting frequency of the probe-microphone system decreases as the volume of the cavity 2 decreases, thus decreasing its height S, and decreases as the ratio of microphone diameter to probe diameter increases. However, the height of the cavity 2 cannot be reduced below a certain limit, both for manufacturing reasons and partly because the acoustic impedance of the gap between the microphone diaphragm 4 and the diaphragm, i.e. the radial air impedance impedance, decreases. with the probe and at the same time prevent the balanced frequency characteristic of the whole system, which is necessary for practical use. This effect is most pronounced in the arrangement of FIG. 3, which is otherwise most preferred.

Tuto závažnou nevýhodu, které omezuje dosažitelnou hodnotu horního mezného kmitočtu, nemá uspořádání podle vynálezu, u něhož zvukovod 1 je na straně dutiny 2 před membránou 4 mikrofonu 3 rozšířen na dvou až čtyřnásobek průměru tohoto zvukovodu 1, jajc je to patrno z obr. 4 a 5. Toto rozšíření může být uskutečněno zaoblením hran, podle nichž vstupuje proudící vzduch anebo jiné plynné medium ze zvukovodu do dutiny 2 před membránou mikrofonu 4, jak patrno z obr. 4, anebo zkoseními těchto hran podle obr. 5· Je účelné, je-liThis serious disadvantage, which limits the achievable value of the upper limit frequency, does not have the arrangement according to the invention, in which the ear canal 1 is extended on the side of the cavity 2 in front of the membrane 4 of the microphone 3 to two to four times the diameter of the ear canal 1; This extension may be accomplished by rounding the edges according to which the flowing air or other gaseous medium from the ear canal enters the cavity 2 in front of the membrane of the microphone 4, as shown in FIG. 4, or by beveling these edges according to FIG. if

D₁ = ( 2 * 4 ) D ,D ₁ = (2 * 4) D

- 3 227 12!- 3 227 12!

kde D je vnitřní průměr sondy a D₁ průměr kružnice, podle níž vstupuje proudící vzduch ze zvukovodu 1 do dutiny 2*where D is the inside diameter of the probe and D _{1 the} diameter of the circle by which the flowing air from the ear canal 1 enters the cavity 2 *

Efekt zvětšení vstupního průměru D₁ do dutiny 2 je zřejmý ze vstahu pro akustickou impedanci mezery mezi membránou 4 a přepážkou 2 oů průměru D^ až po kružnici o průměru D₂, které se dotýkají otvory 2 v přepážce zakryté prodyšným materiálem, uplatňujícím se jako akustický odpor. Tento vztah pro akustickou impedanci z_QÍC je ,* _{z t} = f iz: ± ₊ —S—) i„ A.The effect of increasing the inlet diameter D ₁ into the cavity 2 is evident from the acoustic impedance of the gap between the diaphragm 4 and the diaphragm 2 of diameter D 2 up to a circle of diameter D ₂ touching the apertures 2 in the diaphragm covered with a breathable material acting as acoustic resistance. This relation for acoustic impedance from _QIC is, * _zt = f iz: ± ₊ —S—) i „A.

a* ' li i* ¹ 21Γ¹ J ' ⁿ D ’ kde je viskozita vzduchu, ň výška dutiny 2, specifická hmotnost vzduchu, u> kruhová frekvence snímaného sinusového signálu, D^ je průměr kružnice vstupního otvoru do dutiny 2 a D₂ je průměr kružnice, které se dotýkají otvory 2 v přepážce 2· 2 uvedeného vztahu je zřejmé, že s rostoucím průměrem D^ klesá hodnota akustické impedance ^ζθ^> což je s ohledem na správnou činnost sondy příznivé.a * where i * ¹ 21Γ ¹ J ^'N D' wherein is the viscosity of air, h the height of the cavity 2, the specific weight of air in> circular frequency of the sensed sine signal, d ^ is the diameter of the circle of the inlet opening into the cavity 2, and D ₂ is the diameter of the circle which contacts the openings 2 in the partition 2 · 2 of the above relationship shows that with increasing diameter D ^ the acoustic impedance value ^ζ θ ^> decreases, which is favorable with respect to the correct operation of the probe.

Rozšíření ústí zvukovodu podle'vynálezu, které zvýší celkový objem dutiny 2 jen nepatrně, umožní plné využití příznivých vlastností sondy s mikrofonem, to je_yzískání vyrovnaného kmitočtového průběhu soustavy sonda - mikrofon, při nejvýšším možném horním mezném kmitočtu a minimální ztrátě akustického tlaku sondou. ,,Extending podle'vynálezu horn mouth which increase the total volume of the cavity 2 of slightly, to make full use of the favorable properties of the probe with a microphone, that is _y obtaining balanced frequency response of the probe system - a microphone, at the highest possible upper cut-off frequencies and the minimum loss of acoustic pressure probe. ,,

Předmět vynálezu je využitelný u všech doposud známých koncepcí mikrofonních sond, zejména pak sondy uspořádané podle obr. 3, u níž lze podstatnou měrou zvýšit její horní mezní kmitočet, popřípadě zmenšit průměr vlastní sondy, respektive zvětšit průměr použitého mikrofonu, při zachování dobrých technických vlastností celého uspořádání.The present invention is applicable to all prior art microphone probe concepts, in particular the probe arrangement shown in FIG. 3, in which its upper limit frequency can be substantially increased, or the probe diameter itself can be reduced, or the microphone diameter can be increased, while maintaining good technical properties. arrangement.

Sondy podle vynálezu jsou použitelné v akustice a elektroakustice pro měření akustického tlaku v daném bodě akustického pole, v zařízeních určených pro měření akustických impedancí, při měření akustického tlaku v blízkosti membránThe probes according to the invention are useful in acoustics and electroacoustics for measuring acoustic pressure at a given point in an acoustic field, in devices intended for measuring acoustic impedances, for measuring acoustic pressure near membranes

- 4 227 129 překážek a stěn. Sondy jsou dále využitelné v aerodynamice pro zjišťování charakteru proudění plynů v aerodynamických tunelech i v blízkosti různých těles ýkříael, lopatek atd. , dále v lékařství při zjišťování akustického tlaku před ušním bubínkem a konečně také při návrhu a výrobě hudebních nástrojů všech druhů.- 4 227 129 obstacles and walls. The probes are also useful in aerodynamics to determine the nature of the gas flow in wind tunnels and in the vicinity of various bodies of shovels, blades, etc., in medicine to determine the acoustic pressure in front of the eardrum and finally in the design and manufacture of musical instruments of all kinds.

Sondy podle vynálezu lze aplikovat při hledání příčin vzniku nežádoucího hluku nejrůznějších strojů a zařízeni.The probes according to the invention can be applied in the search for causes of unwanted noise of various machines and devices.

Claims

The invention

227 129

A horn-shaped probe connected to a microphone for sensing acoustic pressure at a selected point in the space, with a horn extending through the septum located in front of the microphone membrane, characterized in that the horn outlet opening (1) in partition (5) into cavity (2) upstream (4) the microphone (3) is extended to two to four times the diameter of the ear canal (1).

2. A horn-shaped probe connected to the microphone according to claim 1, characterized in that the extension of the horn (1) is effected by rounding its edge when opening into the cavity (2) in front of the diaphragm (4) of the microphone (3).

3. The horn-shaped probe connected to the microphone according to claim 1, characterized in that the widening of the horn (1) is made conically, by chamfering its edge when opening into the cavity (2) in front of the membrane (4) of the microphone (3).

1 Z;? '' OS

227 129