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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Richtrohrmikrofoneinheit.
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Richtrohrmikrofone sind hinlänglich bekannt und weisen typischerweise ein Gehäuse, eine Mikrofonkapsel, ein Richtrohr und eine Körperschallentkopplung auf, die außerhalb des Gehäuses vorgesehen ist.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Richtrohrmikrofon mit einer verbesserten Körperschallentkopplung vorzusehen, welche eine geringe Masse aufweist und in einem kleinen Bauraum vorgesehen werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Richtrohrmikrofoneinheit nach Anspruch 1 gelöst.
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Somit wird eine Richtrohrmikrofoneinheit vorgesehen, welche ein Gehäuse, eine Mikrofonkapsel, ein Richtrohr und eine Körperschallentkopplung mit Federelement zum Lagern des Richtrohres mit der Mikrofonkapsel innerhalb des Gehäuses aufweist. Das Federelement weist eine erste Lagereinheit mit einer ersten Feder und eine zweite Lagereinheit mit einer zweiten Feder auf. Die erste und zweite Lagereinheit ist mit dem Richtrohr an zwei unterschiedlichen Stellen des Mikrofons entlang der Mikrofonlängsachse befestigt. Damit ist die erste Lagereinheit mit der ersten Feder und die zweite Lagereinheit mit der zweiten Feder zwischen dem Richtrohr und dem Mikrofonhalter vorgesehen, um eine Körperschallentkopplung vorsehen zu können.
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Mit der Richtrohrmikrofoneinheit gemäß der Erfindung kann somit eine Parallelführung mit einer Körperschallentkopplung vorgesehen werden. Die Parallelführung erfolgt insbesondere parallel hinsichtlich der Längsachse des Richtrohres.
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Gemäß der Erfindung ist jede Lagereinheit mit zwei Punkten mit dem Richtrohr und an zwei Punkten an dem Mikrofonhalter befestigt.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Mikrofonhalterung bzw. eine Richtrohr-Lagerung vorgesehen, welche besonders geeignet ist, akustische Störungen zu vermeiden, die aufgrund der Handhabung des Richtmikrofongehäuses sonst leicht über die Mikrofonkapsel aufgenommen und als akustische Störsignale weitergegeben werden können.
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Die Lagerung des Richtrohres, welches am hinteren Ende (also gegenüber der Richtung des aufzunehmenden Nutzschalls) eine Mikrofonkapsel aufweist, soll möglichst weich erfolgen, sodass durch die Bewegung des äußeren Gehäuses kein Störschall auf die Mikrofonkapsel übertagen wird und somit als elektrisches Signal ausgegeben wird. Dieses wäre dann als elektrisches Störsignal dem eigentlichen elektrischen Nutzsignal überlagert und ließe sich von diesem nicht mehr trennen, sofern es in demselben Frequenzbereich liegt.
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Dazu wird das Richtrohr mit der am hinteren Ende angebrachten Mikrofonkapsel durch konstruktive Maßnahmen so stark wie im zur Verfügung stehenden Bauraum möglich vom umgebenden Gehäuse entkoppelt, also innerhalb des Gehäuses schwingend gelagert, sodass es sich innerhalb bestimmter konstruktiv vorgegebener Wegstrecken bewegen kann. Durch die Art der Aufhängung mittels Elementen aus Materialien, die eine federnde Aufhängung bewirken, dabei aber gleichzeitig eine deutliche Dämpfung auf die Bewegungen ausüben, wird dieser gewünschte Effekt erreicht.
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Die Lagerung in axialer oder radialer Richtung des Richtrohrs mit der am hinteren Ende angebrachten Mikrofonkapsel wirkt sich sehr unterschiedlich auf die Störsignalübertragung vom Gehäuse auf das elektrische Signal aus: Während die Bewegung in axialer Richtung die Membran der Mikrofonkapsel in gleicher Weise auslenkt wie eine durch das Richtrohr einlaufende (Nutz-)Schallwelle und somit ein deutlich wahrnehmbares elektrisches Störsignal verursacht, (sofern die Frequenzen der mechanischen Störungen im Bereich des hörbaren Schalls liegen,) wirken sich senkrecht dazu (radial zum Richtrohr) übertragene Bewegungen, die durch die Mitte der Membran der Mikrofonkapsel laufen, theoretisch überhaupt nicht aus. In der Praxis werden diese Verhältnisse wegen der unvermeidlichen Toleranzen im Aufbau zwar nicht erreicht; die Auswirkungen der radialen Störeinflüsse sind aber auch in der Praxis deutlich geringer.
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Aus diesem Grund wird in der vorliegenden Erfindung die Lagerung des Richtrohrs mit der Mikrofonkapsel in axialer Richtung wesentlich weicher ausgeführt als in radialer. Natürlich nutzt man den bestehenden Bauraum in beide Richtungen optimal aus, um in beide Richtungen eine unter den gegebenen Umständen optimale Dämpfung zu erreichen; eine wirksame Entkopplung darf aber aus den beschriebenen Gründen in radialer Bewegungsrichtung schwächer ausfallen als in axialer.
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Bisherige Konstruktionen sind typischerweise nicht auf einen solchen kleinen Bauraum beschränkt. Sie nutzen in der Regel außen (d. h. außerhalb des Gehäuses der Mikrofoneinheit) liegende Aufhängungen für die Richtrohre, um sie ausreichend gegen den Bewegungsschall zu dämpfen. Dabei ergeben sich meistens recht voluminöse Gebilde (sogenannte „Spinnen“), die aus mehreren langen elastischen (Gummi-)Bändern bestehen und in die das komplette Mikrofon eingehängt wird.
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Aus diesen Kenntnissen ergeben sich folgende Forderungen, die in der beispielhaft aufgeführten Konstruktion verwirklicht sind: Die Lagerung des Richtrohrs mit der hinten angebrachten Mikrofonkapsel ist in axialer und radialer Richtung unterschiedlich weich ausgeführt, und zwar dergestalt, dass sie in axialer Richtung (und damit in der senkrechten Richtung zur Fläche der Mikrofonmembran) deutlich weicher ausgeführt ist als in radialer Richtung. Der Weg, den das Richtrohr schwingen kann ohne anzuschlagen, ist in dieser Richtung deutlich höher und die Dämpfung erfolgt dadurch in einem stärkeren Maß als in radialer Richtung.
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Die Konstruktion kann durch die doppelte Ausführung und durch die Symmetrie (oben/unten sowie links/rechts) der „Federn“ so ausgeführt, dass auch bei sehr starken Auslenkungen das Richtrohr stets in dieselbe Richtung weist und somit das aufzunehmende Ereignis nicht aus der akustischen Hauptkeule des Richtmikrofons abgelenkt wird. Ein „Taumeln“ aus der eigentlichen Zielrichtung kann somit ausgeschlossen werden. Da bereits ein geringes Abweichen von der akustischen Ausrichtung einen recht störenden Klangeindruck zur Folge haben kann, (besonders wenn dieses mehrfach oder gar periodisch erfolgt,) ist diese Eigenschaft für ein Richtmikrofon von besonders hoher Wichtigkeit.
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Mit der erfindungsgemäßen Richtrohrmikrofoneinheit kann eine gute Körperschallentkopplung vorgesehen werden bei einer gleichzeitigen Verringerung des erforderlichen Bauraums. Die Körperschallentkopplung mittels der ersten und zweiten Lagereinheit ist innerhalb des Gehäuses angeordnet.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Richtrohrmikrofoneinheit gemäß der Erfindung,
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2 zeigt eine Seitenansicht einer Richtrohrmikrofoneinheit ohne Gehäuse gemäß der Erfindung,
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3 u. 4 zeigen jeweils perspektivische Ansicht en einer Richtrohrmikrofoneinheit gemäß der Erfindung,
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5 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Richtrohrmikrofoneinheit gemäß der Erfindung,
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6 zeigt eine weitere Schnittansicht der Richtrohrmikrofoneinheit gemäß der Erfindung, und
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7 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht eines Abschnitts der Richtrohrmikrofoneinheit gemäß der Erfindung.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht der Richtrohrmikrofoneinheit ohne Gehäuse. 2 zeigt eine Seitenansicht der Richtrohrmikrofoneinheit ohne Gehäuse.
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Die Richtrohrmikrofoneinheit 1000 weist einen Mikrofonhalter 1300 mit ersten und zweiten Armen 1310, 1320 auf. Die ersten und zweiten Arme 1310, 1320 erstrecken sich optional rechtwinklig zu dem Mikrofonhalter 1300. Die ersten und zweiten Arme 1310, 1320 weisen jeweils ein erstes freies Ende auf.
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Die Richtrohrmikrofoneinheit 1000 weist ferner eine Mikrofoneinheit 1100 mit einer Mikrofonkapsel 1110 und einem Richtrohr 1120 auf, das als Interferenzrohr ausgestaltet ist. Das Richtrohr 1120 weist ein erstes von der Richtung des aufzunehmenden Nutzschalls abgewandtes Ende 1102 sowie ein gegenüberliegendes zweites, der Richtung des aufzunehmenden Nutzschalls zugewandtes Ende 1101 auf. Die Mikrofonkapsel 1110 ist an dem ersten Ende 1102 des Richtrohres 1120 an dem Richtrohr 1120 befestigt. Das Richtrohr 1120 erstreckt sich entlang einer Längsachse 1120a (5). An dem Richtrohr 1120 sind erste und zweite Befestigungseinheiten 1121, 1122 vorgesehen. Die ersten Befestigungseinheiten 1121 sind dabei von den zweiten Befestigungseinheiten 1122 entlang der Längsachse 1120a beabstandet angeordnet. Zwischen den freien Enden der Arme 1310, 1320 des Mikrofonhalters und den ersten und zweiten Befestigungseinheiten 1121, 1122 des Richtrohres 1120 sind jeweils erste und zweite Federelemente 1210, 1220 vorgesehen. Die ersten und zweiten Federelemente 1210, 1220 sind jeweils an den freien Enden der zwei ersten Arme 1310 und den ersten Befestigungseinheiten 1121 des Richtrohres 1120 vorgesehen. Die Federeinheiten 1210, 1220 können zweiteilig ausgestaltet sein, sodass ein erstes Teil mit den freien Enden der beiden ersten Arme 1310 und der ersten Befestigungseinheiten 1121 gekoppelt sind. Die beiden Arme 1310 liegen außerhalb des Richtrohres 1120. Die Federeinheiten 1210, 1220, welche zweiteilig ausgestaltet sein können, können beispielsweise jeweils U-förmig ausgestaltet sein, wobei die Federeinheiten 1210, 1220, an ihren freien Enden mit den Armen 1310, 1320 des Mikrofonhalters gekoppelt sein können.
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Wie in 2 zu erkennen ist, können die ersten und zweiten Arme 1310, 1320 L-förmig ausgestaltet und so angeordnet sein, dass die freien Enden zur Aufnahme der Federelemente 1210, 1220 jeweils einen Abschnitt aufweisen, der parallel zu der Längsachse 1120a ausgerichtet ist. Auf diese Weise können die ersten und zweiten Arme 1310, 1320 näher an dem Richtrohr 1120 angeordnet werden, ohne die Auslenkung der Federelemente 1210, 1220 zu behindern. Dies ermöglicht einen kleineren Bauraum der Richtrohrmikrofoneinheit 1000.
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In den 3 und 4 ist das Richtrohr 1120, der Mikrofonhalter 1300 sowie die Federelemente 1210, 1220 in einer unteren Hälfte 1410 eines Gehäuses 1400 gezeigt. Das Richtrohr 1120 weist erste und zweite Befestigungseinheiten 1121, 1122 auf, welche jeweils mit einem ersten und zweiten Federelement 1210, 1220 gekoppelt sind. Das erste und zweite Federelement 1210, 1220 ist wiederum mit den ersten und zweiten Armen 1310, 1320 gekoppelt. Vorzugsweise weist das Richtrohr 1120 zwei erste und zwei zweite Befestigungseinheiten 1121, 1122 auf, welche jeweils an gegenüberliegenden Seiten des Richtrohres 1120 befestigt sind. Optional können zwei erste und zwei zweite Federelemente 1210, 1220 vorgesehen sein, um das Richtrohr 1120 an dem Mikrofonhalter 1300 so zu koppeln, dass eine Körperschallentkopplung vorhanden ist.
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In 5 ist ein Längsquerschnitt der Richtrohrmikrofoneinheit gezeigt. Das Gehäuse 1400 weist zusätzlich zu der unteren Hälfte 1410 eine obere Hälfte 1420 auf. Das Gehäuse 1400 schließt damit die gesamte Mikrofoneinheit 1100 mit dem Richtrohr 1120 und der Mikrofonkapsel 1110 ein. Außerdem ist die Lagerung mit den beiden Federelementen 1210, 1220 im Inneren des Gehäuses 1400 vorgesehen, sodass die Mikrofoneinheit 1100 bezüglich des Gehäuses 1400 körperschallentkoppelt gelagert ist.
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In 6 ist ein weiterer Querschnitt der Richtrohrmikrofoneinheit aus einer Richtung mit Blick auf das zweite Ende 1101 gezeigt.
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In 7 ist ein schematischer Querschnitt der Richtrohrmikrofoneinheit aus einer Richtung mit Blick auf das erste Ende 1102 gezeigt.
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Zur körperschallentkoppelten Lagerung des Richtrohres 1120 in oder an dem Mikrofonhalter 1300 weist der Mikrofonhalter 1300 jeweils zwei erste und zwei zweite Arme 1310, 1320 auf, wobei die beiden ersten Arme 1310 von den beiden zweiten Armen 1320 entlang der Längsachse 1120a beabstandet angeordnet sind. Vorzugsweise befinden sich die beiden offenen Enden der beiden ersten Arme 1310 auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Richtrohres 1120, sodass eine gedachte Verbindungslinie zwischen den beiden offenen Enden der beiden ersten Arme 1310 die Mittelachse 1120a des Richtrohres senkrecht schneidet. Die offenen Enden der beiden zweiten Arme 1320 befinden sich vorzugsweise in gleicher Weise einander gegenüberliegend an den Seiten des Richtrohres 1120. Das Richtrohr 1120 weist zwei erste und zwei zweite Befestigungseinheiten 1121, 1122 auf, wobei die beiden ersten Befestigungseinheiten 1121 von den beiden zweiten Befestigungseinheiten 1122 entlang der Längsachse 1120a beabstandet angeordnet sind. Vorzugsweise sind die beiden ersten Befestigungseinheiten 1121 auf zwei sich gegenüberliegenden Seiten des Richtrohres 1120 angeordnet, sodass eine gedachte Verbindungslinie zwischen den beiden ersten Befestigungseinheiten 1121 die Mittelachse 1120a des Richtrohres senkrecht schneidet. Die beiden zweiten Befestigungseinheiten 1122 sind vorzugsweise in gleicher Weise einander gegenüberliegend an den Seiten des Richtrohres 1120 angeordnet. Die ersten und zweiten Arme 1310, 1320 sowie die ersten und zweiten Befestigungseinheiten 1121, 1122 sind jeweils über erste und zweite Federelemente 1210, 1220 gekoppelt. Damit ist das Richtrohr 1120 an zwei unterschiedlichen Stellen körperschallentkoppelt gelagert. Damit kann eine erste Lagerung mittels einer ersten Lagereinheit 1211 mit den ersten Armen 1310 und den ersten Befestigungseinheiten 1121 sowie eine zweite Lagerung mittels einer zweiten Lagereinheit 1221 mit den zweiten Armen 1320 und den zweiten Befestigungseinheiten 1122 vorgesehen werden, wobei diese jeweils mittels eines ersten oder zweiten Federelementes 1210, 1220 gekoppelt sind. Vorzugsweise ist die erste Lagereinheit 1211 so ausgestaltet, dass die gedachte Verbindungslinie zwischen den beiden offenen Enden der beiden ersten Arme 1310 senkrecht zu der gedachten Verbindungslinie zwischen den beiden ersten Befestigungseinheiten 1121 ausgerichtet ist und die zweiter Lagereinheit 1221 ist in gleicher Weise wie die erste Lagereinheit 1211 ausgestaltet, jedoch bezüglich der Längsrichtung 1120a versetzt angeordnet.
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Aufgrund der U-förmigen Ausgestaltung der Federelemente 1210, 1220 ergeben sich eine Verlängerung der Feder und damit eine höhere Nachgiebigkeit. Ferner ergibt sich durch den Querschnitt der Federn in axialer Richtung einer höhere Nachgiebigkeit als in radialer Richtung. Die Materialstärke B (6) in radialer Richtung ist um den Faktor > 1,5 größer ist als die Materialstärke A (5) in axialer Richtung.
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Gemäß der Erfindung wird eine Parallelschaltung von vier Einzelfedern 1210,1220 vorgesehen. Die optionalen vier Einzelfedern sind als zwei Federsegmente ausgeführt und ermöglichen eine Parallelführung, sodass sich damit eine hohe Lagestabilität ergibt. Die hohe Lagestabilität und die hohe Nachgiebigkeit in axialer Richtung wird ferner durch die oben beschriebene Materialanordnung erreicht.
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Das Gehäuse 1400 ist schalldurchlässig ausgestaltet und schließt ein Volumen ein. Das Gehäuse 1400 kann als Windschutz dienen, wobei das eingeschlossene Volumen als Beruhigungszone für Windverwirbelungen dient. Gleichzeitig ist für eine gute Handhabbarkeit ein möglichst kleines Gehäuse 1400 erwünscht. Zusätzlich soll das Mikrofon unempfindlich gegen Körperschall sein. Erfindungsgemäß ist daher im Innern des Gehäuses 1400 die Körperschallentkopplung über die beiden beschriebenen Lagereinheiten 1211, 1221 so vorgesehen, dass das Richtrohr 1120 gemeinsam mit der daran befestigten Mikrofonkapsel 1110 bezüglich des umgebenden Gehäuses 1400 körperschallentkoppelt gelagert ist. Zur Reduzierung des erforderlichen Bauraumes ist dabei die Erkenntnis ausgenutzt, dass ein Richtmikrofon gegenüber Erschütterungen in radialer Richtung weniger empfindlich ist als in axialer Richtung. Somit ist eine Lagerung vorgesehen, die in radialer Richtung fester ist als in axialer Richtung, sodass in radialer Richtung weniger Bauraum erforderlich ist, der sich aus dem zusätzlichen erforderlichen Schwingweg bei einer weicheren Lagerung ergäbe. In axialer Richtung ist aber die wegen der höheren Empfindlichkeit des Richtmikrofons in dieser Richtung erforderliche weichere Lagerung erreicht.
