DE1011467B

DE1011467B - Umschaltbares Kondensator-Mikrophon

Info

Publication number: DE1011467B
Application number: DESCH16074A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Willy Kuesters; Dipl-Ing Dr-Ing Karl Schoeps
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1954-08-13
Filing date: 1954-08-13
Publication date: 1957-07-04
Also published as: US2852620A; FR1121841A

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, daß man bei einem Mikrophon eine bevorzugt einseitige Schallaufnahme dadurch erzielen kann, daß man in den Schallweg zur Rückseite der Membran des Schwingungssystems ein Verzögerungsglied einbringt. Entspricht die Verzögerungszeit dieses Gliedes der Zeit, die der Schall für den Schallumweg von der Vorderseite zur Rückseite der Membran benötigt, so tritt für Schall in Richtung zur Rückseite der Membran keine Kraftwirkung an der Membran auf, da der durch das Verzögerungsglied laufende Schall in diesem Fall an der Rückseite der Membran dieselbe Phase wie der über den Schallumweg an der Vorderseite der Membran auftretende Schall hat.

Das Verzögerungsglied kann in verschiedener Weise ausgebildet sein. So sind Ausführungen bekannt, die in bestimmter Anordnung und Dimensionierung eine Packung von Dämpfungsmaterial in Verbindung mit einem Luftvolumen vorsehen. Insbesondere bei einem Kondensator-Mikrophon kann das Verzögerungsglied auch so ausgebildet sein, daß eine enge, die Reibungshemmung bewirkende öffnung vorgesehen ist, die in bestimmter Relation zu dem Luftpolster des Schwingungssystems steht. Eine Ausführung" dieser Art erzeugt die Reibungshemmung durch einen ringförmigen Spalt, gebildet durch eine ringförmige, nahe an der Einspannung gelegene Zone der Membran einerseits und der Gegenelektrode andererseits. Dieser ringförmige Reibungsspalt steht nun über die Perforation der Gegenelektrode mit dem Luftpolster des Schwingungssystems in Verbindung. Außerdem sind Bohrungen zur Herstellung einer Verbindung zur Außenluft vorgesehen.

Es ist bekannt, bei dieser Anordnung eine Umschaltbarkeit der Richtcharakteristik des Mikrophons dadurch zu bewirken, daß man eine Sperrung der Verbindung zur Außenluft vorsieht, die wahlweise vorgenommen werden kann. Für ein so aufgebautes umschaltbares Kondensator-Mikrophon lassen sich jedoch aus folgendem Grunde keine optimalen elektroakustischen Eigenschaften erzielen.

Bei der Umschaltung soll bekanntlich in der einen der beiden wahlweise möglichen Einstellungen der Typus eines Mikrophons mit Kugelcharakteristik, in der anderen der Typus eines Mikrophons mit vorzugsweise einseitig gerichteter Charakteristik gegeben sein. Bei einem Druckempfänger, dem erstgenannten Typus, sind die wesentlichen, das Schwingungssystem bestimmenden Größen Steife, Masse und Reibungsdämpfung. Zur Erzielung optimaler Eigenschaften müssen für diese Größen bestimmte Werte und eine bestimmte Relation zueinander eingehalten sein. Die Reibungsdämpfung des Systems wird durch die Ausbildung der Perforation der Gegenelektrode und den Abstand Umschaltbares Kondensator-Mikrophon

Anmelder:

Dr.-Ing. Karl Schoeps, Karlsruhe-Durlach, Spitalstr. 20

Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Willy Küsters

und Dipl.-Ing, Dr.-Ing. Karl Schoeps, Karlsruhe-Durlach, sind als Erfinder genannt worden

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zwischen Membran und Gegenelektrode bestimmt. Bei dem bereits bekannten umschaltbaren Kondensator-Mikrophon muß nun infolge der speziellen Ausbildung

ao des Reibungsschlitzes für das Verzögerungsglied der Abstand zwischen Membran und Gegenelektrode und auch die Ausbildung der Perforation der Gegenelektrode mit Rücksicht auf die notwendige Reibungshemmung zur Erzielung optimaler Eigenschaften des Mikrophons als Empfänger mit einseitig gerichteter Charakteristik festgelegt werden. Andererseits ist damit auch die Reibungsdämpfung für das Mikrophon als Druckempfänger willkürlich festgelegt, so daß keinesfalls die erforderlichen, durchaus kritischen Bedingungen für optimale Eigenschaften des Druckempfängers eingehalten sind. Die Erfahrung zeigt weiter, daß die praktische Brauchbarkeit eines auf diese Weise aufgebauten umschaltbaren Kondensator-Mikrophons überhaupt in Frage gestellt ist.

Außerdem ist es auch bekannt, bei einem elektro-'akustischen Wandler verschiedene Richtcharakteristiken durch entsprechende Einstellung und damit Bemessung eines mechanisch-akustisch aufgebauten phasendrehenden Gliedes zu erzielen. Arbeitet dieser .Wandler als Druckgradientenempfänger, so ergibt sich aus dem angewandten Prinzip ein frequenzabhängiger Verlauf des Übertragungsmaßes. Zur Vermeidung dieses unerwünschten Effektes ist ein zusätzliches elektrisches Netzwerk vorgesehen. Dieses Prinzip ist -jedoch bei einem Kondensator-Mikrophon mit Rücksicht auf seine Hochohmigkeit praktisch nicht anwendbar.

Im folgenden wird nun ein umschaltbares Kondensator-Mikrophon beschrieben, das optimale Verhältnisse für beide wahlweise einstellbaren Richtcharakteristiken aufweist. Dieses Mikrophon besitzt gemäß der Erfindung folgende Merkmale:

Es sind Mittel vorgesehen, um die Beaufschlagung der Membran mit Schall wahlweise nur von vorn oder

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beidseitig wirksam werden zu- lassen. Die Bestimmungsgrößen des im "Falle der einseitigen Beaufschlagung der Membran von vorn wirksam werdenden Schwingungssystems sind ausschließlich für einen Druckempfänger mit 'vorgegebenen elektroakustischen Eigenschaften, z. B. eine konstante Frequenzkur-ve, bemessen. Im Falle beidseitiger Beaufschlagung der Membran, also für die ..Arbeitsweise als Druckgradientenempfänger, führt "der Schallweg zur Rückseite der Membran über eine oder mehrere konstante enge öffnungen, die so> ausgebildet und dimensioniert sind, daß sie die- bei dieser- Arbeitsweise erforderliche Reibungsdämpfung bewirken. In diesem Fall dienen

die- die Reibungshemmung— des Sdiwingungssystems

bestimmenden konstanten engen Öffnungen in Verbindung, mit dem für den Druckempfanger bemessenen Luftpolster des Schwingungssystems zugleich zur Schaffung des zur Erzielung einer einseitigen Richtcharakteristik richtig bemessenen Verzögerungsgliedes. Diese bei beidseitiger Beaufschlagung der Membran wirksamen Reibungsstrecken sind konstruktiv so ausgebildet, daß sie bei der Arbeitsweise des Empfängers als Druckempfänger unwirksam, sind.

Mit dieser Anordnung wird ein umschaltb'ares Kondensator-Mikrophon mit jeweils optimalen, vorgebbaren Eigenschaften sowohl als Druckempfänger mit Kugelcharakteristik als auch als Empfänger mit einseitig gerichteter Charakteristik erzielt.

Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Beispiel einer Anordnung gemäß "der" Erfindung gegeben:

Die Membran 1 ist zwischen dem Haltering 2 und dem zylinderförmigen Gehäuseteil 3 eingespannt. Der Membran 1 gegenüber befindet sich die perforierte Gegenelektrode 4. Hinter der Gegenelektrode 4 befindet sich der Luftraum 5, dessen Bemessung durch den Isolierring 6 einerseits und die Scheibe 7 andererseits bestimmt und durch die Schraubhülse 8 fixiert ist. Das Luftpolster des Systems wird von dem bereits genannten Volumen des Luftraumes 5, den Volumina in der Perforation 9 der Gegenelektrode sowie dem Luftvolumen der in der Scheibe 7 befindlichen Bohrung bzw. Bohrungen 10 gebildet. Durch den Abstand der Membran 1 von der Gegenelektrode 4 in Verbindung mit ihrer Perforation 9 wird die Reibungsdämpfung des Systems bestimmt. Alle Bestimmungsgrößen des Schwingungssystems sind grundsätzlich so gewählt, daß optimale Eigenschaften für den Empfänger als Druckempfänger mit Kugelcharakteristik resultieren. Die Schraubhülse 8 ist so 'ausgebildet, daß zwischen ihr und der Scheibe 7 eine der Zahl der Bohrungen 10 entsprechende Anzahl von konstanten Reibungsstreeken 11 entsteht, die durch die genannten Bohrungen 10 mit dem Luftpolster des. Systems in Verbindung stehen. In dem zylinderförmigen Gehäuseteil 3 sind radiale Bohrungen 12 vorgesehen, die den Schalleintritt von der Außenluft zur Rückseite der Membran gestatten. Die Reibungsstreeken 11 stellen zusammen mit dem Luftpolster des Systems das Verzögerungsglied dar. Diese sind nun so ausgebildet und dimensioniert, daß sie mit dem für den Druckempfänger festgelegten Luftpolster die richtige Bemessung des Verzögerungsgliedes für einen Schallempfänger mit vorzugsweise einseitiger Richtcharakteristik gewährleisten. Zur wahlweisen Einstellung einer der beiden Charakteristiken des Mikrophons sind nun Mittel vorgesehen, um die Verbindung zwischen der Außenluft und der rückwärtigen Membranseite zu sperren, beispielsweise eine in axialer Richtung verschiebbare Scheibe 13. An dieser sind ein oder mehrere Stifte 14 vorgesehen, die durch einen oder mehrere Schlitze 15 " des Gehäuses 3 hindurchragen und die Betätigung der Scheibe 13 von außen ermöglichen. Selbstverständlich können zur Sperrung auch andere Mittel Verwendung finden, wie beispielsweise ein axial verschiebbarer Ring oder auch eine Vorrichtung, die eine Drehbewegung ausführt.

In weiterer Ausgestaltung des oben Gesagten kann die Umschaltung auch durch Ferneinwirkung vorgenommen werden. Zu diesem Zweck wird zusätzlich eine beispielsweise 'auf dem Gehäuseboden 16 angebrachte Spule 17 vorgesehen, in die ein mit der Scheibe 13 fest verbundener ringförmiger Anker 18 . hineinragt. Durch Erregung der Spule 17 wird der Anker 18 und damit die Scheibe 13 in Richtung des: Gehäusebodens 16 in eine bestimmte Endlage geführt^· wodurch die Verbindung von der Außenluft z& "i^ck-'.· *, wattigen. Seite der Membran freigegeben wird. Hfer-, " bei wird die Wendelfeder 19 gespannt. Siebringt nach % Aufhören der Erregung die Scheibe 13 in die andere Endlage, in der die Verbindung zur Aüßenluft gesperrt ist. ■

Ferner kann bei der Anordnung gemäß der Erfindung eine Umwegscheibe 20 vorgesehen sein, dfe- die richtige Relation der - Phasenlagen des über-den Schallumweg und des durch das Verzögerungsglied laufenden Schalles bewirkt.

Die im vorstehenden gegebenen Ausführungsformen > des Erfindungsgegenstandes stellen selbstverstitit|ich nur Beispiele dar, die die Möglichkeit seiner antlers- ■ artigen Verwirklichung in keiner Weise ausschließen. So können beispielsweise die Bohrungen 12 statt in radialer auch in axialer Richtung zur Außenluft 'vor- ;i gesehen sein und die zur Umschaltung dienende•■Vorrichtung dieser Ausführung angepaßt werden. ■

Claims

Patentansprüche: λ

1. Umschaltbares Kondensator-Mikrophon mit V einem Schallweg zur Beaufschlagung der Rück- .« seite der Membran, gekennzeichnet durch die Ver- * einigung folgender Merkmale: .:■ ,,· |

a) es sind Mittel vorgesehen, um die Beteuf- S schlagung der Membran mit Schall wahlweise nur | von vorn oder beidseitig wirksam werden zu lassen; |;

b) die Bestimmungsgrößen des im Falle der ein-'"¹:| seitigen Beaufschlagung der Membran von :Jprt <| wirksam werdenden Schwingungssystems _: sind ):■■ ausschließlich für einen Druckempfänger mit vorv;.;';: gegebenen elektroakustischen Eigenschaften be^J '-messen; .|

c) bei beidseitiger Beaufschlagung der Membran, ■;;

also für die Arbeitsweise als Druckgradiehten- · empfänger, führt der Schallweg zur Rückseite der _;: Membran über eine oder mehrere konstante enge ·'■·' Öffnungen, die so ausgebildet und dimensioniert η sind, daß sie die hierbei erforderliche Reibüngs- V; dämpfung bewirken; S

d) die im Falle der beidseitigen Beaufschlagung d der Membran (Druckgradientenempfänger) die 'f Reibungshemmung des Schwingungssystems be- ;,: stimmenden konstanten engen Öffnungen dienen in -« Verbindung mit dem für den Druckempfänger be« » messenen Luftpolster des Schwingungssystems zu- s gleich zur Schaffung des zur Erzielung einer ein- »1 seitigen Richtcharakteristik richtig bemessenen Ji Verzögerungsgliedes; ■ 'V:!::

e) die bei beidseitiger Beaufschlagung der Mem- :|Ε bran wirksamen Reibungsstrecken (gemäß c) s! konstruktiv so ausgebildet, daß sie bei der Arbeite*^

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weise des Empfängers als Druckempfänger unwirksam sind.

2. Mikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel, z. B. eine Scheibe, vorgesehen sind, welche die Relation zwischen der durch das Verzögerungsglied bewirkten Verzögerung und dem Schallumweg beeinflussen.

3. Mikrophon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Fernbetätigung der Mittel vorgesehen ist, durch die die Beaufschlagung der Rückseite der Membran mit Schall wahlweise unterbunden oder zugelassen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 305 598;
Elektrotechnische Zeitschrift, Ausgabe B (ETZ-B), 12/1953, S. 402 bis 407.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen