DE1069685B

DE1069685B - Elektroakustischer W'andler mit Reibungshemmung

Info

Publication number: DE1069685B
Application number: DENDAT1069685D
Authority: DE
Inventors: Wien Dipl.-Ing. Dr. techn. Walter Fiala
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1959-11-26

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft eine neuartige Anordnung des akustischen Reibungswiderstandes in bezug auf das schwingende System und Schallfeld bei reibungsgehemmten elektroakustischen Wandlern.

Bei bestimmten Arten elektroakustischer Wandler ist es erforderlich, die Bewegung des schwingenden Systems im gewünschten Frequenzbereich nicht durch dessen Masse oder Rückstellkraft, sondern durch einen akustischen Reibungswiderstand zu bestimmen. Ein Beispiel dafür sind dynamische Druckmikrophone vom Bändchen- oder Tauchspulentyp. Bei den dynamischen Mikrophonen werden bekanntlich durch die Schwingungen eines Leiters in einem konstanten. Magnetfeld die vom Schallfeld erzeugten mechanischen Schwingungen in elektrische. Energie umgewandelt. Die entstehende elektrische Spannung ist der Schwingungsgeschwindigkeit des Leiters proportional. Soll nun ein auf den Schalldruck ansprechendes dynamisches Mikrophon bei konstantem Schalldruck im gewünschten Frequenzbereich konstante elektrische Spannung liefern, so muß die Bewegung des schwingenden Systems durch einen frequenzunabhängigen akustischen oder mechanischen Widerstand bestimmt werden. Erfindungsgemäß wird zu diesem Zweck vorgeschlagen, bei einem reibungsgehemmten elektroakustischen Druckempfänger den gesamten, die Bewegung des schwingenden Teiles des Systems bestimmenden Reibungswiderstand nur zwischen diesem und dem Schallfeld in der W^Teise anzuordnen, daß der Schall über den Reibungswiderstand den schwingenden Teil des Systems beaufschlagt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung bildet der Reibungswiderstand gleichzeitig die Schutzkappe des Mikrophons. Der Reibungswiderstand kann erfindungsgemäß auch einstellbar ausgeführt sein bzw. kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Eintrittsquerschnitt des Reibungswiderstandes so ausgebildet sein, daß eine Beeinflussung der Richtcharakteristik erzielt wird. Es ist bekannt, einen akustischen Reibungswiderstand an einer Seite des schwingenden Systems, beispielsweise desBändchens beimBändchenmikrophon oder der Membrane beim Tauchspulenmikrophon, über ein Luftvolumen anzukoppeln, wobei die andere Seite des schwingenden Systems vom Schalldruck angetrieben wird, der Reibungswiderstand befindet sich jedoch im allgemeinen hinter der Membran, so daß er von außen nicht zugänglich ist. Sind anderseits akustische Widerstände vor der Membran angeordnet, so handelt es sich meist um phasendrehende Elemente zwischen dem schwingenden System des Wandlers und dem Schallfeld, mit deren Hilfe eine vorzugsweise einseitige Richtwirkung erzeugt werden kann. Die Bewegung eines solchen Systems ist massegehemmt, wobei die Luftvolumina, welche die phasen-Elektroakustischer Wandler
mit Reibungshemmung

Anmelder:
Dipl.-Ing. Dr. techn. Walter Fiala, Wien

Vertreter: Dr.-Ing. H. Leithäuser, Patentanwalt,
Essen, Bertoldstr. 9

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 12. Januar 1954

Dipl.-Ing. Dr. techn. Walter Fiala, Wien,
ist als Erfinder genannt worden

drehenden Elemente an das schwingende System koppeln, eine wesentliche Funktion bei der Drehung der Phase übernehmen.

Demgegenüber handelt es sich bei der Erfindung um einen ausschließlich reibungsgehemmten Druckempfänger, von dem ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben wird. Es stellt

Abb. 1 einen Axialschnitt durch eine Hälfte eines erfindungsgemäßeu Mikrophons dar;

Abb. 2 zeigt das entsprechende elektrische Ersatzschaltbild.

Wie die AbI). 1 zeigt, ist der Reibungswiderstand 7 vor der Membran 2 des Mikrophons angeordnet. Bei dem dargestellten Beispiel ist der Widerstand als Filzring ausgebildet, der zwischen einem dem Magnetsystem aufgesetzten Ring 12 und einer die innere Randzone dieses Ringes teilweise überdeckenden kreisförmigen Scheibe 13 eingespannt ist. Der Reibungswiderstand kann aber auch in einer anderen an sich bekannten Form, beispielsweise durch einen sehr engen Ringspalt gebildet sein. Das schwingende System besteht aus der Membran 2, der Einspannung 4 und der .Schwingspule 3. Es ist über das Luftvolumen 10 an den Reibungswiderstand 7 angekoppelt.

Das entsprechende Ersatzschaltbild zeigt Abb. 2. R entspricht dem Reibungswiderstand 7, C₄ dem Kopplungsvolumen 10, L der schwingenden Masse und C₅ der Wirkung der Luftvolumina 8, 9 und des Randes 4. Tn dem Frequenzbereich, in dem R genügend groß

und C₄ genügend klein sind, sind der Strom /, der durch L fließt bzw. die Geschwindigkeit des schwingenden Systems und damit die Ausgangsspannung des Mikrophons, unabhängig von der Frequenz von U bzw. des antreibenden Schalldruckes.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist gegenüber den bekannten Ausführungen entscheidende Vorteile ayf;

1. In der bekannten Ausführung liegt hinter der Randzone, welche der Einspannung der Membran dient, ein Luftvolumen, welches durch den hinter der Membran liegenden Reibungswiderstand in das Schwingungssystem eingekoppelt wird. Dies führt zu Störungen im oberen Frequenzbereich. Zudem weist bei hohen Frequenzen der Reibungswiderstand in dieser Anordnung eine beachtliche Massekomponente auf, die den Kopplungseffekt noch verstärkt. Man unterdrückt die schädlichen Resonanzen, indem man die Spalte zwischen Schwingspule und Magnetplatte bzw. Magrietbolzen möglichst eng macht, um eine hohe Reibungskomponente zu erzeugen. Dies führt zu extrem engen Luftspalten, die sehr hohe Genauigkeit in der Herstellung von Magnetbolzen und Magnetplatte erfordern und das Zentrieren der Schwingspule äußerst erschweren.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung wird der schädliche Resonanzkreis durch die akustische Kapazität C₅, die dem Luftvolumen 9 entspricht, kurzgeschlossen. Die Dimensionierung des Ringspaltes wird nur mehr durch das Magnetsystem bestimmt. Die Luftspalte können reichlicher bemessen werden und die hohen Genauigkeiten für Bolzen und Platte und die Zentrierschwierigkeiten entfallen.

2. Bei der bekannten Ausführung soll einerseits der Schalldruck möglichst ungehindert auf die Vorderseite der Membran einwirken können, andererseits muß die Membran gegen mechanische Beschädigungen geschützt werden. Die zu diesem Zweck vor der Membran angeordneten Schutzkappen bilden ungewollte akustische Elemente, die meist im oberen Frequenzbereich störend in Erscheinung treten. Bei der erfindungsgemäßen Ausführung fallen diese Schwierigkeiten vollkommen weg, da die Membran durch den vor ihr angeordneten Reibungswiderstand ausreichend gegen mechanische Beschädigungen geschützt ist. Eine besondere Schutzkappe kann vollständig entfallen.

3. Bei der bekannten Ausführung ist es schwierig, den Reibungswiderstand etwa durch verschiedene Pressung des Filzringes usw., einstellbar zu machen, da dieser im Inneren des Magnetsystems angeordnet ist. ·■;·

Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist eine solche Einstellung in einfachster Weise durchführbar, da der Reibungswiderstand außerhalb des Magnetsystems vor der Membran angeordnet ist. Dieser Vorteil legt es nahe, auch andere akustische Elemente, wie beispielsweise akustische Massen der Beeinflussung der tiefen Frequenzen, vor der Membran, d. h. zwischen Membran und Schallfeld anzuordnen.

4. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung besteht darin, daß man den Schalleintrittsquerschiiitt weitgehendst frei gestalten kann, beispielsweise als schmalen Ring wie in Abb. 1. Dies gibt die Möglichkeit, durch geeignete Wahl des Eintrittsquerschnittes die Richtcharakteristik des Schallempfängers zu beeinflussen.

Claims

Patentansprüche:

1. Reibungsgehemmter elektroakustischer Druckempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte die Bewegung des schwingenden Teils des Systems bestimmende Reibungswiderstand nur zwischen diesem und dem Schallfeld in der Weise angeordnet ist, daß der Schall über den Reibungswiderstand den schwingenden Teil des Systems . beaufschlagt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungswiderstandsanordnung gleichzeitig die Schutzkappe des Mikrophons bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungswiderstand einstellbar ausgeführt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsquerschnitt des Reibungswiderstandes so ausgebildet ist, daß eine Beeinflussung der Richtcharakteristik erzielt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 305 597, 1 915 358;
Elektrische Nachrichtentechnik (ENT), 3/1936, S. 75 bis 84.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen