DE1041081B

DE1041081B - Microphone arrangement made up of two capacitive microphones joined together

Info

Publication number: DE1041081B
Application number: DEN8223A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Herbert Grosskopf
Original assignee: NORDWESTDEUTSCHER RUNDFUNK I L
Current assignee: NORDWESTDEUTSCHER RUNDFUNK I L
Priority date: 1953-12-19
Filing date: 1953-12-19
Publication date: 1958-10-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mikrofonanordnung aus zwei zusammengefügten kapazitiven Mikrofonen mit nierenförmiger Richtcharakteristik, deren maximale Empfindlichkeit in entgegengesetzter Richtung liegt und zwischen denen eine gemeinsame Reibungshemmung vorgesehen ist. Bei entsprechender elektrischer Zusammenschaltung der beiden Mikrofone ergibt sich eine Kombination, deren Richtcharakteristik veränderbar ist.The invention relates to a microphone assembly from two joined capacitive microphones with cardioid polar pattern, whose maximum sensitivity lies in the opposite direction and between which there is a common Friction inhibition is provided. With the appropriate electrical interconnection of the two microphones the result is a combination whose directional characteristic can be changed.

Bei einer bekannten Mikrofonanordnung dieser Art bildet eine metallische, teils mit Sacklöchern, teils mit durchgehenden Löchern versehene Platte die gemeinsame Gegenelektrode zweier Mikrofone, deren Membran jeweils außen liegt.In a known microphone arrangement of this type, a metallic one, partly with blind holes, partly with Plate with through holes is the common counterelectrode of two microphones, their membrane each is outside.

Die beiden Mikrofonen gemeinsame Reibungshemmung kommt dadurch zustande, daß die Luft bei Bewegung einer Membran durch die Spalte zwischen Gegenelektrode und Membran beider Mikrofone gepreßt werden muß, bevor sie auf das Luftpolster der Sacklöcher der anderen Seite wirkt und dadurch die andere Membran bewegt.The two microphones have a common frictional inhibition because the air moves when they move a membrane pressed through the gap between the counter electrode and membrane of both microphones must be before it acts on the air cushion of the blind holes on the other side and thereby the other membrane moves.

Es ist weiterhin eine Mikrofonanordnung aus zwei zusammengefügten kapazitiven Mikrofonen bekanntgeworden, bei der sich zwischen zwei Membranen die beiden Gegeneiektroden befinden, und dazwischen ist ein akustischer Reibungswiderstand angeordnet. Durch entsprechende Wahl der an die beiden Membranen angelegten elektrischen Spannungen lassen sich nun verschiedene Richtcharakteristiken erzielen. Ist nur eine Membran unter Spannung, so ist nur diese allein wirksam, und es ergibt sich eine nierenförmige Charakteristik. Wird an beiden Membranen die gleiche Spannung mit der gleichen Polarität gegenüber den Elektroden angelegt, so entsteht eine kugelförmige Charakteristik. Sind die Spannungen an beiden Membranen gegenüber den Elektroden gleich groß, jedoch entgegengesetzt gerichtet, so entsteht eine achtförmige Charakteristik.Furthermore, a microphone arrangement consisting of two capacitive microphones joined together has become known, in which the two counter electrodes are located between two membranes and there is between them an acoustic frictional resistance arranged. By appropriate choice of the two membranes applied electrical voltages can now achieve different directional characteristics. Is only a membrane under tension, this alone is effective and the result is a kidney-shaped characteristic. The same voltage is applied to both membranes with the same polarity compared to the When electrodes are applied, a spherical characteristic is created. Are the tensions on both membranes the same size as the electrodes, but directed in the opposite direction, the result is a figure-of-eight Characteristic.

Diese Lösungen haben eine Reihe von Nachteilen. Zunächst sind sie nur brauchbar, wenn als Membranen Kunststoffolien verwendet werden, denn die Gegenelektrode muß gegenüber der anderen Belegung durch die Membran isoliert werden. Kunststoffolien haben aber große Nachteile. Ihre mechanischen Daten sind äußerst stark von der Temperatur abhängig und unterliegen erheblichen Alterungserscheinungen. Dies hat zur Folge, daß im Laufe der Zeit beträchtliche Änderungen der Mikrofoneigenschaften auftreten. Bei höheren Temperaturen, wie sie beispielsweise bei Fernsehaufnabmen auftreten, sind diese Mikrofone überhaupt nicht zu gebrauchen, da dann die Membranen so schlaft werden, daß sie unter der Wirkung der Gleichstromvorspannung gegen die Elektrode gedrückt werden νν,ά dort klebenbleiben.These solutions have a number of disadvantages. First of all, they can only be used if plastic foils are used as membranes, because the counter electrode must be insulated from the other occupancy by the membrane. However, plastic films have major disadvantages. Their mechanical data are extremely dependent on the temperature and are subject to considerable signs of aging. As a result, there will be significant changes in microphone properties over time. At higher temperatures, such as those that occur with television recordings, these microphones cannot be used at all, since the membranes then become so sleepy that they are pressed against the electrode under the effect of the direct current bias νν, ά stick there.

Mikrofonanordnung aus zwei zusammengefügten kapazitiven MikrofonenMicrophone arrangement from two joined capacitive microphones

Anmelder:Applicant:

Nordwestdeutscher Rundfunk i. L.,
Hamburg 13, Rothenbaumchaussee 132-134Northwest German Broadcasting i. L.,
Hamburg 13, Rothenbaumchaussee 132-134

Dr.-Ing. Herbert Großkopf, Neukeferloh bei München, ist als Erfinder genannt wordenDr.-Ing. Herbert Großkopf, Neukeferloh near Munich, has been named as the inventor

Ungenauigkeiten in der Perforation der Gegenelektroden beeinflussen die Größe des wirksamen Luftpolsters und damit die Eigenschaften des phasendrehenden Gliedes. Eine Verbesserung der Übertragungseigenschaften durch extreme Annäherung der Membranen wird durch die innenliegenden Gegenelektroden verhindert.Inaccuracies in the perforation of the counter electrodes influence the size of the effective air cushion and thus the properties of the phase-rotating element. An improvement in the transmission properties due to the extreme proximity of the membranes, the internal counter-electrodes prevented.

Durch die Anordnung einer beiden Mikrofonen gemeinsamen Reibungshemmung ergibt sich, daß nicht nur der Absolutwert der gesamten Reibungshemmung, sondern, da die Kombination zwei gleiche Mikrofone verlangt., auch der Absolutwert der Reibungshemmung einer Hälfte genau stimmen muß. Das bedeutet, daß die an sich schon schwierig herzustellenden, äußerst kleinen Abstände zwischen Membran und Gegenelektrode beider Seiten sehr genau gleich sein müssen. Das Eindrehen des erforderlichen kleinen Abstandes auf der Drehbank gelingt im allgemeinen nicht beim ersten Mal. Schon bei üblichen Druckmikrofonen ist man meist gezwungen, mehrere Male überzudrehen. Dies wiederum hat zur Folge, daß die Tiefe der Sacklöcher, deren Luftraum die Steife jedes Phasengliedes darstellt, beim Eindrehen des Abstandes verändert wird. Die Löcher müssen anschließend nochmals auf die richtige Tiefe nachgebohrt werden. Erschwert wird das gesamte Herstellungsverfahren dadurch, daß die einzelnen Systeme vor der Fertigstellung des gesamten Systems nicht kontrolliert werden können, da jedes System erst dann vollständig ist, wenn auch auf der anderen Seite eine Membran angebracht ist. Da die Genauigkeit der mechanischen Meßmethode allein für eine Kontrolle nicht ausreicht, kann erst am fertigen Stück festgestellt werden, ob es gelungen ist, beide Systeme gleichzumachen. Dies bedingt einen erheblichen Ausschuß in der Fertigung.The arrangement of a friction inhibition common to both microphones means that this is not the case only the absolute value of the total friction resistance, but because the combination of two identical microphones requires., the absolute value of the friction resistance of one half must also be exactly right. It means that the extremely small distances between the membrane and the counter electrode, which are difficult to produce must be exactly the same on both sides. Turning in the required small distance on the lathe does not generally work the first time. Even with conventional pressure microphones you are mostly forced to overdrive several times. This in turn has the consequence that the depth of the blind holes, whose air space represents the stiffness of each phase element, changes when the distance is turned in will. The holes must then be re-drilled to the correct depth. Difficult the entire manufacturing process is made by having the individual systems before the completion of the whole System cannot be controlled, since every system is only complete if it is also on a membrane is attached to the other side. Because the accuracy of the mechanical measurement method alone is not sufficient for a control, it can only be determined on the finished piece whether it has been successful to make both systems the same. This requires a considerable amount of waste in production.

Gemäß der Erfindung sind die beiden Mikrofone so zusammengefügt, daß die beiden isoliert aufgebautenAccording to the invention, the two microphones are assembled in such a way that the two are constructed in an isolated manner

809 658/281809 658/281

festen Gegenelektroden außen liegen. Hierdurch ergibt sich ein Aufbau, bei dem einerseits leitende Membranen verwendet werden können und andererseits die Nachteile der bekannten Konstruktionen vermieden sind. Die gemeinsame Reibungshemmung ist zweckmiuiig in eine dünne Platte eingebaut, auf deren beiden Seiten die beiden kapazitiven Mikrofone mit Hilfe je eines Membrannaiteringes befestigt sind. Außerdem ist die Tiefe der beiden Lufträume, die auf der einen Seite durch die dünne Platte und auf der anderen Seite durch die Membranen der Mikrofone begrenzt sind, vorteilhaft durch die Stärke des jeweiligen Membranhalteringes bestimmt.fixed counter electrodes are on the outside. This results in a structure in which on the one hand conductive membranes can be used and on the other hand the Disadvantages of the known constructions are avoided. The common frictional inhibition is useful built into a thin plate, on both sides of which the two capacitive microphones with the help of each a membrane membrane are attached. aside from that is the depth of the two air spaces on one Bounded on the side by the thin plate and on the other side by the diaphragms of the microphones, advantageously determined by the strength of the respective membrane retaining ring.

Bei der erfindungsgemäi.ien Konstruktion wird also eine Dreiteilung in die Platte mit Reibungsglied einerseits und die beiden Kondensator-Mikrofonsysteme andererseits vorgenommen. Dies hat zur Folge, daß nunmehr in der Fertigung alle Teile einzeln vor der Montage gemessen und nötigenfalls jeweils zwei hinreichend gleiche Mikrofonsysterne für eine Kombination ausgesucht werden können. Die in der Platte angeordnete Reibungshemmung ist zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß sie justierbar ist und vor der Montage auf den erforderlichen Wert eingestellt werden kann. Der Membranhaltering übernimmt drei Funktionen: er klemmt die Membran auf den Membranträgern fest, er bestimmt durch seine Stärke die Größe des für die Phasendrehung nötigen Luftpolsters, und er dient als Flansch zur Befestigung der Kondensatorsysteme auf der Platte. Da es in der Fertigung keine Schwierigkeiten bereitet, für die Stärke des Membranhalteringes ein sehr genaues Maß einzuhalten, ist durch die neue Konstruktion eine hohe Genauigkeit für die Phasenglieder gewährleistet.In the construction according to the invention, on the one hand, there is a three-part division into the plate with a friction member and the two condenser microphone systems on the other hand. This has the consequence that now in production all parts are measured individually before assembly and, if necessary, two are sufficient identical microphone systems can be selected for a combination. The one in the plate arranged friction inhibition is expediently designed so that it is adjustable and in front can be set to the required value during assembly. The membrane retaining ring takes on three Functions: it clamps the membrane on the membrane carrier, it determines the strength through its strength Size of the air cushion necessary for the phase rotation, and it serves as a flange for fastening the capacitor systems to the plate. As it is in manufacturing there are no difficulties in maintaining a very precise dimension for the strength of the membrane retaining ring, is a high due to the new construction Accuracy for the phase elements guaranteed.

Dem neuen Mikrofon liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, daß die von anderen elektroakustischen Wandlern her an sich bekannte Anordnung der Gegenelektrode an der Außenseite für das kombinierte kapazitive Gradienten-Mikrofon mit bisher nicht erkannten, für die Herstellung, die Genauigkeit, die Anwendungsmöglichkeiten und die Betriebssicherheit dieser Mikrofone entscheidenden Vorteilen gegenüber den bekannten Ausführungen verbunden ist.The new microphone is also based on the knowledge that other electroacoustic Converters known per se arrangement of the counter electrode on the outside for the combined capacitive gradient microphone with previously unrecognized, for the manufacture, the accuracy, the Possible applications and the operational reliability of these microphones compared to decisive advantages the known designs is connected.

Zunächst bedingt beim Gegenstand der Erfindung die Anordnung der Gegenelektroden eine Trennung des für die Phasendrehung maßgebenden Luftpolsters von dem in den Löchern der Elektroden befindlichen Luftpolster, das, wie oben erwähnt wurde, bei der Herstellung Veränderungen unterliegt. Die Phasenglieder bleiben also unabhängig von der Ausbildung der elektroakustischen Umformungssysteme. Mit der Herstellung verbundene Änderungen im Luftraum der Gegenelektrode sind ohne jede Wirkung auf die Qbertragungseigenschaften des Mikrofons, da die Löcher nur den Schalldurchtritt zur Membran ermögliehen. Dies bedeutet eine Vereinfachung in der Herstellung und eine erhöhte Genauigkeit für die Ausbildung der Phasenglieder.First of all, in the subject matter of the invention, the arrangement of the counter-electrodes requires separation of the air cushion decisive for the phase rotation from the air cushion in the holes of the electrodes Air cushion which, as mentioned above, is subject to changes during manufacture. The phase elements thus remain independent of the design of the electroacoustic conversion systems. With the Production related changes in the air space of the counter electrode are without any effect on the Transmission properties of the microphone, as the holes only allow sound to pass through to the membrane. This means a simplification in the manufacture and an increased accuracy for the training of the phase elements.

Die neue Anordnung ermöglicht ferner die Verwendung von leitenden Membranen, vermehrt damit die Anwendungsmöglichkeiten gegenüber den bisher bekannten Ausführungen und erhöht die Betriebssicherheit. Sie ermöglicht darüber hinaus eine extrem nahe gegenseitige Anordnung der Membranen, die fast dem Idealfall der am gleichen Ort befindlichen Membranen entspricht. Damit verbunden sind bessere Übertragungseigenschaften. Die Anordnung gestattet eine sehr einfache Kontaktabnahme, da die Gegenelektroden ohne weiteres zugänglich sind, und schützt schließlich im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen gleicher Gattung die Membranen vor einer mechanischen Beschädigung.The new arrangement also allows the use of conductive membranes, thus increasing the Possible applications compared to the previously known designs and increases operational reliability. It also enables an extremely close mutual arrangement of the membranes, which is almost the Ideally corresponds to the membranes located in the same place. This is associated with better transmission properties. The arrangement allows very simple contact removal, as the counter electrodes are easily accessible, and ultimately protects in contrast to the known arrangements of the same type, the membranes from mechanical damage.

An Hand der Fig. 1 und 2 wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. In Fig. 1 ist die dünne Platte 1 der Träger des gesamten Systems und enthält die Reibungshemmung, die zweckmäßig in Form eines Schlitzes 2 ausgebildet ist. Mit Hilfe der Membranhalteringe 3 werden die Membranen 4 auf den Membranträgern 5 befestigt, an denen jeweils ein Isolierring 6 mit einer durchbohrten Gegenelektrode 7 angebracht ist Die in ihrem Durchmesser gegenüber den Membranrrägern 5 größeren Membranhalteringe 3 dienen gleichzeitig zur Befestigung der beiden Kondensator-Mikrofonsysteme an der Platte 1.An exemplary embodiment of the invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. In Fig. 1 is the thin plate 1 is the support of the entire system and contains the frictional restraint, which is useful in Shape of a slot 2 is formed. With the help of the membrane retaining rings 3, the membranes 4 are opened attached to the membrane supports 5, on each of which an insulating ring 6 with a counter-electrode 7 The diaphragm retaining rings 3, which are larger in diameter than the diaphragm carriers 5, are attached serve at the same time to attach the two condenser microphone systems to plate 1.

Zur Reibungshemmung dient nach der Erfindung eine Anordnung, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Platte 8 ist mit einem ringförmigen Lochkranz 9 versehen, der durch eine zweite Platte 10 derart abgedeckt ist, daß zwischen der Platte 8 und der Platte 10 ein feiner Spalt 11 entsteht. Zur Herstellung dieses engen Spaltes dient ein Abstandsring 12, der entweder in die Platte 10 eingedreht oder in Form eines aus Folien gestanzten Ringes zwischengelegt ist. Mit der Verbindungsschraube 13 kann die Platte 10 um einen geringen Betrag gebogen und dadurch der Schlitz in seiner Breite geändert werden.According to the invention, an arrangement as shown in FIG. 2 is used to inhibit friction. the Plate 8 is provided with an annular perforated ring 9, which is covered by a second plate 10 in this way is that between the plate 8 and the plate 10 a fine gap 11 is formed. To make this tight A spacer ring 12, which is either screwed into the plate 10 or in the form of a foil, is used for the gap punched ring is interposed. With the connecting screw 13, the plate 10 can be reduced by a small amount Amount bent and thereby the slot can be changed in its width.

Claims

Patent claims:

1. Microphone arrangement made up of two capacitive microphones joined together, between which a common friction barrier is attached. characterized in that the two microphones are joined together in such a way that the two insulated fixed counter-electrodes (T) are on the outside.

2- microphone arrangement according to claim 1, characterized in that the common Friction inhibition is built into a thin plate (1 "), on both sides of which the two capacitive microphones are attached with the help of a membrane retaining ring (3).

3. Microphone arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the depth of the two air spaces, on one side through the thin plate (1) and on the other through the membranes (4) of the microphones are limited by the thickness of the respective membrane retaining ring (3) is determined.

4. Microphone arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that the common Friction inhibition from a perforated thin plate (8) provided with a perforated ring (9) consists, which is covered by a second plate (10) such that a between the two plates fine gap (11) is created.

5. Microphone arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that means (13) are provided which enable the size of the gap to be adjusted by bending the cover plate (10).

Considered publications:
German Patent No. 856 615;
French Patent No. 1,036,501;
Journal "Radiotechnik", 3, 1953, pp. 89, 90.

1 sheet of drawings

® 809 658/2 * 1 '10.58