DE1094803B

DE1094803B - Tubular straightening element

Info

Publication number: DE1094803B
Application number: DES61361A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans-Joachim Griese; Otto Hoffmann
Original assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Sennheiser Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1959-01-16
Filing date: 1959-01-16
Publication date: 1960-12-15

Description

Unter den Richtmikrofonen nehmen jene eine Sonderstellung ein, die aus einem elektroakustischen Wandler mit vorgeschaltetem rohrförmigen! Richtelement bestehen. Solche Elemente mit linearer Ausdehnung gestatten es, eine große Richtschärfe bei wenig auffälliger Form zu erreichen. Insbesondere ist ein derartiges Richtelement bekanntgeworden, das aus einem zylindrischen Rohr mit auf seine Länge kontinuierlich verteiltem Schalleinlaß besteht. Ein Widerstandsbelag auf einem Längsschlitz im Rohrmantel gibt eine ortsabhängige Schalldurchlässigkeit des Schalleinlasses, und das Element gibt hohe Richtschärfe bei sehr gutem Frequenzgang. Die Richtwirkung beruht auf Interferenz der einzelnen an verschiedenen Stellen des Schlitzes eintretenden Schallanteilen, und die Richtung maximaler Empfindlichkeit fällt mit der Rohrachse zusammen. Es sind noch gewisse Abänderungen und Verfeinerungen möglich, doch ändern sie nichts an der grundsätzlichen Wirkungsweise und an dem Grundcharakter der erzielten Richtdiagramme, so daß sie hier unbeachtet bleiben mögen.Among the directional microphones, those from an electroacoustic transducer occupy a special position with upstream tubular! Straightening element exist. Such elements with linear expansion make it possible to achieve a high degree of directivity with a less conspicuous shape. In particular, it is one of these Directional element has become known, which consists of a cylindrical tube with continuous on its length distributed sound inlet exists. A resistance coating on a longitudinal slot in the pipe jacket is location-dependent Sound permeability of the sound inlet, and the element gives high directivity with very good Frequency response. The directivity is based on interference of the individual at different points of the Sound components entering the slot, and the direction of maximum sensitivity coincides with the pipe axis. Certain changes and refinements are still possible, but they do not change anything basic mode of operation and the basic character of the directional diagrams achieved, so that they are here may go unnoticed.

Es ist nun eine grundsätzliche Eigenschaft solcher rohrförmigen Richtelemente bekannter Art, daß ihre Richtschärfe ausgeprägt frequenzabhängig ist. Hierin ist aber für die meisten Anwendungszwecke ein wesentlicher Nachteil zu erblicken. An sich können solche Richtelemente mit scharfer Bündelung besonders vorteilhaft für Mikrofone angewendet werden, wenn es sich um Schallübertragung aus einem Räume mit verhältnismäßig lautem Nebengeräusch oder aus einem sehr halligen Räume handelt und das Mikrofon nicht sehr nahe an die Schallquelle herangebracht werden kann. Die mit fallender Frequenz abnehmende Richtschärfe macht sich dabei so bemerkbar, daß das Verhältnis Nutzschall zu Störschall bzw. Nutzschall zu Nachhall stark frequenzabhängig ist und für diese Frequenzen unbefriedigend bleibt. Eine an sich mögliche Verbesserung dieses Wertes durch eine größere Länge des Richtrohres verbietet sich in der Regel aus dem Grunde, daß sonst die Richtschärfe für höhere Frequenzen zu scharf, d. h. die Richtkeule zu schmal wird, und am relativen Unterschied des Verhaltens bei niedrigen und hohen Frequenzen ändert diese Maßnahme ohnehin nichts.It is now a fundamental property of such tubular straightening elements of known type that their Directivity is markedly frequency-dependent. However, this is an essential one for most purposes Downside to see. Such straightening elements with sharp bundling can be particularly advantageous per se for microphones are used when there is sound transmission from a room with relative Loud background noise or from a very echoing room and the microphone does not can be brought very close to the sound source. The directivity, which decreases with decreasing frequency makes itself so noticeable that the ratio of useful sound to interfering sound or useful sound increases Reverberation is highly frequency dependent and remains unsatisfactory for these frequencies. One possible in itself Improving this value by increasing the length of the shotgun is generally prohibited from the Reason that otherwise the directional sharpness for higher frequencies is too sharp, i. H. the directional lobe becomes too narrow, and this measure changes the relative difference in behavior at low and high frequencies anyway nothing.

Die Erfindung bietet ein Mittel, diesen Nachteil zu vermeiden. Ausgehend von der Erkenntnis, daß eine frequenzunabhängige Richtschärfe dann gegeben wäre, wenn die wirksame Länge des Richtelementes der Frequenz umgekehrt proportional wäre, zeigt sie einen Weg auf, nach dem einem rohrförmigen Richtelement eine über weiten Frequenzbereich unabhängige Richtschärfe gegeben werden kann.The invention offers a means of avoiding this disadvantage. Based on the knowledge that a frequency-independent directionality would be given if the effective length of the directional element of the frequency would be inversely proportional, it shows a way after that of a tubular straightening element a directivity independent over a wide frequency range can be given.

Die Erfindung betrifft ein rohrförmiges Richtelement für Schallsender oder -empfänger, insbesondere Rohrförmiges RichtelementThe invention relates to a tubular directional element for sound transmitters or receivers, in particular Tubular straightening element

Anmelder:Applicant:

SENNHEISER electronicSENNHEISER electronic

Dr.-Ing. Fritz Sennheiser,Dr.-Ing. Fritz Sennheiser,

Wennebostel (Hann.)Wennebostel (Hann.)

Dr.-Ing. Hans-Joachim Griese, Großburgwedel (Hann.), und Otto Hoffmann, Mellendorf (Hann.),Dr.-Ing. Hans-Joachim Griese, Großburgwedel (Hann.), and Otto Hoffmann, Mellendorf (Hann.),

sind als Erfinder genannt wordenhave been named as inventors

für elektroakustische Wandler, mit auf seine Länge verteiltem Schalleinlaß, dessen Richtwirkung auf Interferenz der einzelnen in verschiedenen Abständen vom Ende des Rohres eintretenden Schallanteile beruht, und die besonderen Vorteile werden dadurch erreicht, daß der Schalleinlaß in einzelne diskrete Teileinlasse unterteilt ist, die akustische Tiefpässe mit derart unterschiedlichen, einsinnig längs des Rohres abnehmenden Grenzfrequenzen darstellen, daß die wirksame Länge des Richtelementes, zumindest in einem ausgedehnten Frequenzbereich, mit steigender Frequenz abnimmt. Für die akustischen Tiefpässe wird weiterhin vorgeschlagen, daß deren Grenzfrequenzen mit dem Abstand vom zum Anschluß des Schallsenders oder -empfängers bestimmten Ende des Rohres einsinnig zunehmen. Zur Verteilung der Tiefpässe auf die Rohrlänge wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Abstand benachbarter Tiefpässe um so größer ist, je kleiner deren Grenzfrequenz ist, vorzugsweise derart, daß dieser Abstand der jeweiligen Grenzfrequenz angenähert umgekehrt proportional ist. Infolge der begrenzten Länge des Richtelementes gibt es immer eine Frequenz, unterhalb welcher die Richtschärfe systematisch abnimmt. Bei den praktisch tragbaren Grenzen für die Länge des Richtelementes einerseits und den in praxi erwünschten Richtschärfen andererseits liegt diese Frequenzgrenze für Mikrofone mit Richtrohr in der Regel noch innerhalb des ausgenutzten Frequenzbereiches. Nach weiterem Vorschlag der Erfindung ist es demgemäß vorteilhaft, einen solchen Wandler zu nehmen, der, zumindest unterhalb jener Frequenzgrenze, bei der die Richtschärfe des Richtelementes infolge dessen begrenzter Länge stark abnimmt, als Druckgradientenempfänger vom sogenannten Nierentyp oder Achtertyp wirksam ist.for electroacoustic transducers, with sound inlet distributed along its length, its directivity on interference the individual sound components entering at different distances from the end of the pipe, and the particular advantages are achieved in that the sound inlet is subdivided into individual discrete partial inlets is, the acoustic low-pass with such different, unidirectional decreasing along the pipe Limit frequencies represent that the effective length of the directional element, at least in an extended one Frequency range, decreases with increasing frequency. For the acoustic low-pass filters, it is also suggested that that their cut-off frequencies with the distance from the connection of the sound transmitter or receiver increase unidirectionally at certain end of the tube. For distributing the low passes over the length of the pipe it is also proposed that the distance between adjacent low-pass filters is greater, the smaller they are The cut-off frequency is preferably such that this distance is approximately the reverse of the respective cut-off frequency is proportional. Due to the limited length of the directional element, there is always a frequency below which systematically decreases the directivity. With the practically portable limits for the length of the Directional element on the one hand and the directional sharpness desired in practice on the other hand, this frequency limit lies for microphones with shotguns usually still within the used frequency range. After further Proposal of the invention, it is accordingly advantageous to take such a converter that, at least below that frequency limit at which the directivity of the directional element is limited as a result Length sharply decreases, effective as a pressure gradient receiver of the so-called kidney type or figure-of-eight type is.

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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei noch ein Ausführungsbeispiel herangezogen, wobei auf die Abbildung Bezug genommen wird, welche eine schematisierte Schnittzeichnung darstellt. Das Beispiel ist das rohrförmige Richtelement eines Richtmikrofones. Das Rohrl ist unten offen. An diesem Ende2 ist der elektroakustische Wandler angeschlossen zu denken. Das obere Ende des Rohres 1 ist geschlossen, und zur Vermeidung unerwünschter Reflektionen ist hier ein Abschlußwiderstand 5 angebracht. Der Mantel des Rohres 1 ist mit einem Längsschlitz 3 versehen, der von außen mit einem Widerstandsbelag 4 abgedeckt ist. Insofern entspricht das Beispiel bekannten Ausführungen, wenn vorausgesetzt wird, daß der Widerstandsbelag die für einwandfreie Funktion erforderliche ortsabhängige Schalldurchlässigkeit hat. Auf dem mit dem Widerstandsbelag4 versehenen Schlitz 3 ist nun gemäß der Erfindung eine Anzahl von akustischen Tiefpässen 6bis7 angeordnet. Zwischen ihnen ist der Widerstandsbelag dicht abgedeckt, so daß die Tiefpässe die ein- zigen Schalleinlässe sind. Lediglich am oberen Ende des Rohres befinden sich ein oder wenige Schalleinlässe ohne vorgeschalteten Tiefpaß. Der oberste Tiefpaß 6 hat hier eine Grenzfrequenz von etwa 16 kHz, und die des untersten Tiefpasses 7 liegt bei 2 kHz. Dazwischen nimmt die Grenzfrequenz von oben nach unten einsinnig, wenn auch nicht unbedingt gleichmäßig, ab. Mit einer Rohrlänge von 1 m hat das Richtelement eine oberhalb 1 kHz mit guter Annäherung konstante Richtschärfe. Die Richtcharakteristik in diesem Bereich entspricht etwa der, die mit einem »bekannten Richtrohr gleicher Länge 1 kHz erzielbar ist. Bei dieser Frequenz sind ja noch alle Schalleinlässe des Elementes wirksam, so daß die wirksame Länge des Richtelementes gleich seiner geometrischen Länge ist. Bis 2 kHz sind zwar auch noch alle Schalleinlässe wirksam, doch bewirkt oberhalb von 1 kHz die von oben nach unten ansteigende Laufzeit der Tiefpässe bereits eine gewisse Spreizung der dem eigentlichen Richtrohr entsprechenden Richtkeule. Bei noch höheren Frequenzen sperren die unteren Tiefpässe und werden als Schalleinlässe unwirksam, wodurch die wirksame Länge des Richtelementes verkürzt wird. Da mit steigender Frequenz immer mehr Tiefpässe vom unteren zum oberen Ende des Elementes fortschreitend sperren, wird die wirksame Länge mit steigender Frequenz immer mehr verkürzt. Im Zusammenwirken der frequenzabhängigen Verkürzung der wirksamen Länge und der unterschiedlichen frequenzabhängigen Laufzeiten der Tiefpässe wird eine beinahe frequenzunabhängige Richtcharakteristik im Bereich von 1 kHz bis rund 15 kHz erreicht. Für hohe Frequenzen ist nur das obere Ende des rohrförmigen Elementes als Richtelement wirksam; der anschließende Teil mit den sperrenden Tiefpässen wirkt dabei nur als Schalleitung und beeinflußt die Riehtcharakteristik nicht. Beim besprochenen Ausführungsbeispiel sind die einzelnen Tiefpässe nicht etwa äquidistant angeordnet; vielmehr haben sie unten wesentlich größere Abstände voneinander als oben. Dies ist bei der vorhandenen Anordnung einmal offensichtlich zulässig, da die unteren Schalleinlässe nur bei tiefen Frequenzen wirksam sind und ihre Abstände lediglich klein sein müssen gegen die halbe Wellenlänge des von ihnen genutzten Schalles. Zum anderen wird mit dieser Verteilung der Tiefpässe längs des Rohres noch ein weiterer Vorteil erreicht. Bei größerem Abstand der einzelnen Schalleinlässe voneinander bewirkt derselbe Widerstand, wie er mit dem Belag 4 gegeben ist, eine größere Dämpfung. Die Schalldurchlässigkeit der einzelnen Schalleinlässe nimmt also bei längs des Rohres einheitlichem Widerstandsbelag 4 von oben nach unten, d. h. zum Wandler hin, ab, wie dies im Interesse einwandfreier Funktion bei einem Richtelement mit einem zylindrischen Rohr bekanntlich erforderlich ist. Bei Anwendung der Erfindung in dieser Form entfällt also auch die Notwendigkeit, den Widerstandsbelag 4 ortsabhängig auszubilden.An exemplary embodiment is used to further explain the invention, with reference to the illustration Reference is made, which is a schematic sectional drawing. The example is this tubular directional element of a directional microphone. The pipe is open at the bottom. At this end2 is the electroacoustic one Thinking converter connected. The upper end of the tube 1 is closed, and to avoid it unwanted reflections, a terminating resistor 5 is attached here. The jacket of the pipe 1 is provided with a longitudinal slot 3 which is covered from the outside with a resistance coating 4. To that extent the example corresponds to known designs if it is assumed that the resistance coating has the location-dependent sound permeability required for proper function. On the one with that Resistance lining 4 provided slot 3 is now according to According to the invention, a number of acoustic low-pass filters 6 to 7 are arranged. The resistance layer between them is tightly covered so that the low-pass passes umpteen sound inlets are. There are only one or a few sound inlets at the upper end of the pipe without an upstream low-pass filter. The uppermost low-pass filter 6 has a cutoff frequency of about 16 kHz, and the of the lowest low-pass filter 7 is 2 kHz. In between, the cut-off frequency increases unidirectionally from top to bottom, if not necessarily evenly, off. With a pipe length of 1 m, the straightening element has a above 1 kHz with good approximation constant directivity. The directional characteristic in this area corresponds about that which can be achieved with a »known shotgun of the same length 1 kHz. At this frequency all sound inlets of the element are still effective, so that the effective length of the straightening element is the same its geometric length is. All sound inlets are still effective up to 2 kHz, but they are effective above 1 kHz, the running time of the low-pass filters, which increases from top to bottom, is already a certain amount Spreading of the directional lobe corresponding to the actual shotgun. Block at even higher frequencies the lower low-pass filters and become ineffective as sound inlets, reducing the effective length of the straightening element is shortened. As the frequency rises, there are more and more low-pass filters from the lower to the upper end block the element progressively, the effective length is shortened more and more with increasing frequency. In the interaction of the frequency-dependent shortening of the effective length and the different The frequency-dependent delay times of the low-pass filters become an almost frequency-independent directional characteristic in the range from 1 kHz to around 15 kHz. For high frequencies only the top is tubular Element effective as a directional element; the subsequent part with the blocking low-pass filters is effective only as a sound line and does not affect the directional characteristic. In the embodiment discussed the individual low-pass filters are not arranged approximately equidistantly; rather, they have essential below greater distances from each other than above. This is obvious with the existing arrangement permissible because the lower sound inlets are only effective at low frequencies and their spacing only must be small compared to half the wavelength of the sound they use. The other is with this Distribution of the low passes along the pipe achieved another advantage. With a greater distance the individual sound inlets from one another causes the same resistance as is given with the covering 4, a greater attenuation. The sound permeability of the individual sound inlets thus increases along the pipe uniform resistance coating 4 from top to bottom, d. H. towards the converter, from how this is flawless in the interest Function is known to be required in a straightening element with a cylindrical tube. at Applying the invention in this form also eliminates the need to place the resistance coating 4 as a function of location to train.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Tubular directional element for sound transmitters or receivers, especially for electroacoustic Transducer with a sound inlet distributed along its length, its directivity on interference of the individual sound components entering at different distances from the end of the pipe is based, characterized in that the sound inlet is divided into individual discrete sub-inlets is, the acoustic low-pass with such different, unidirectional decreasing along the pipe Limit frequencies represent that the effective length of the directional element, at least in an extended frequency range, decreases with increasing frequency.

2. Tubular straightening element according to claim 1, characterized in that the partial sound inlets representing low-pass filters are arranged in such an order that their cut-off frequencies with the distance from the end of the determined for the connection of the sound transmitter or receiver Unidirectionally, but not necessarily evenly.

3. Tubular straightening element according to claim 1 or 2, characterized in that the distance of neighboring low-pass filters, the smaller their cut-off frequency, preferably such that this distance is approximately inversely proportional to the respective cutoff frequency.

4. Directional microphone, consisting of an electroacoustic transducer with a directional element Claim 1 to 3, characterized in that the electroacoustic transducer, at least below that frequency limit at which the directivity of the directional element is limited as a result Length sharply decreases, as a pressure gradient receiver of the so-called kidney type or Figure-of-eight is effective.

Considered publications:
Austrian patent specification No. 190 112.

1 sheet of drawings