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Schallsender mit Richtrohr Die Erfindung betrifft einen Schallsender
mit einem Richtrohr mit nicht wachsendem Querschnitt bei zunehmendem Abstand vom
Wandlersystem.
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ZurSchallabstrahlung bei elektroakustischenWandlern sind unidirektionale
Richtelemente bekannt, die aus einem oder mehreren Rohren bestehen. Kennzeichnend
für diese Wandler ist, daß sie in ihrer Ausdehnung eine ausgezeichnete Lineardimension
haben, die zugleich Symmetrieachse des Richtdiagramms ist. Die Richtwirkung kommt
dabei auf Grund von Interferenzeffekten zustande.
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Eine bekannte Ausführung besteht aus einer Vielzahl paralleler Rohre,
die auf einen gemeinsamen Wandler arbeiten. Wesentlich ist, daß die Rohre unterschiedliche
Längen haben. An dem Wandler abgekehrten Ende sind die Rohre offen; diese freien,
nicht mit Dämpfungsmaterial belegten Öffnungen stellen die Verbindung mit dem äußeren
Schallfeld her. Die bekannten Ausführungsforrnen mit nur einem Rohr haben als Schallein-
bzw. Schallauslaß über die Rohrlänge verteilte Öffnungen oder auch einen Längsschlitz
im Rohrmantel. Die Öffnungen bzw. der Schlitz sind mit einem Widerstandsbelag versehen.
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Es ist klar, daß solche Richtelemente in Verbindung mit einem Wandler
als Schallsender mit Richtwirkung betrieben werden können. Es treten dabei aber
folgende Probleme auf, welche die praktische Anwendung erschweren.
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Sowohl die Luft am Hals des Rohres nahe dem System, wie auch das Widerstandsmaterial
im Schalldurchlaß sind nur beschränkt belastbar. Dabei muß. das Volumen des Widerstandsmaterials
möglichst klein im Verhältnis zum Rohrvolumen sein. Anderenfalls würden Durchbrechungserscheinungen
in der Widerstandsbelegung auftreten und dann Störungen in der Wirkung des Interferenzrohres
auslösen. Sowohl die Belastung der Luft im Hals des Rohres wie auch die Belastung
der Widerstandsbelegung im Schalldurchlaß erfordert also einen großen Querschnitt
des Rohres.
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Die Erfindung gestattet es, die genannten Nachteile zu vermeiden.
Erfindungsgemäß benutzt sie die an sich bekannte Unterteilung eines Rohres in Einzelquerschnitte
auch bei einem Richtrohr. Gemäß der Erfindung sind die Einzelquerschnitte so zu
bemessen, daß Querresonanzen im übertragungsbereich nicht entstehen können und daß
jeder Einzelquerschnitt einen seinem Anteil am Gesamtquerschnitt entsprechenden
Anteil am Gesamtwiderstandsbelag erhält.
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Die vorgenannten Probleme werden durch die Erfindung also in der Weise
gelöst, daß man nicht den Querschnitt des einzigen Rohres vergrößert, sondern vielmehr
so viele Einzelrohre mit dem kleinen durch die obere Grenzfrequenz bestimmten zulässigen
Querschnitt vorsieht, daß der Gesamtquerschnitt die zur Ankoppelung an die Schallsendermembran
notwendige Größe hat und die Belastung der Luft im Rohr sowie die Belastung des
Widerstandsbelages genügend klein ist.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen und Ausführungsbeispiele
dargestellt. Es bedeutet Abb.1 Längsschnitt eines Richtrehres nach dem Erfindungsgedanken,
Abb. 2 Querschnitt eines solchen Rohres, Abb. 3 Richtrohr mit Schallführungselement,
Abb. 4 Richtrohr in flacher Ausführung, Abb. 5 Längsschnitt eines Richtrohres
in flacher Ausführung, Abb. 6 Querschnitt eines Richtrohres in vereinfachter
Ausführung.
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Zur Erläuterung zeigen die Abb. 1 und 2 Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen Anordnung. Die Membran 1 des Schallsendersystems
mit dem Magnetsystem 2 ist akustisch gekoppelt mit dem durch die Flächen 4 und
5 und die Stege 6 gebildeten Querschnitten 7. Diese erstrecken
sich über die ganze Länge des Rohres und haben für eine obere Grenzfrequenz von
15 kHz etwa die Abmessungen 8 mm X 8 mm. Aus dem erforderlichen
Gesamtquerschnitt ergibt sich die Anzahl der Einzelquerschnitte und damit für die
zylindrische Anordnung nach Abb. 1 der Durchmesser des Richtrohres. Die Querschnitte
8 sind mit einer porösen Schicht 9 belegt, die den notwendigen Wirkwiderstand
ergibt.
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Zur Erzielung kurzer Wege zwischen den einzelnen Stellen der Membran
und dem Rohrhals ist es günstig,
dem Richtrohr den halben Durchmesser
der Meinbran zu geben.
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Um bei einer größeren Membran die Wege zu den einzelnen Querschnitten
zu verringern, ist es vorteilhaft, ein Schallführungselement anzuwenden, wie es
in der Technik der Lautsprecher an sich bekannt ist. Die Abb. 3 zeigt ein
entsprechendes Ausführungsbeispiel, bei welchem sich die Querschnitte
7 in je
zwei zueinander gehörige Querschnitte 8 gabeln, die
jeweils auf einem Radius, der vom Membranmittelpunkt ausgeht, angeordnet sind.
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Für größere Leistungen reicht bei dem dann erforderlich werdenden
größeren Durchmesser der zylindrischen Rohranordnung ein einfaches Schallführungselement
nicht mehr aus, um genügend kurze Wege für die hohen Frequenzen zu erzielen. In
solchen Fällen ist es vorteilhaft, ein Schallführungselement mit akustischen Linsen
zu verwenden. Als akustische Linsen werden dabei die bekannten Anordnungen verwendet,
die Wegunterschiede für die Linsenwirkung nutzbar machen.
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Neben der Kompliziertheit solcher Schallführungselemente mit akustischen
Linsen macht sich auch ein weiterer Nachteil bemerkbar. Die parallelen Flächen4
und 5 können nur einen durch die obere Grenzfrequenz begrenzten kleinen Abstand
erhalten. Bei Vergrößerung des Gesamtquerschnittes des Richtrohres wird der Anteil
des akustisch wirksamen Querschnittes am Gesamtquerschnitt mit größer werdendem
Rohrdurchmesser immer kleiner. Der Raum 10
in Abb. 1 kann dann übrigens
zur Aufnahme von Elementen der übertragungsfolge benutzt werden.
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Damit auch bei großer Leistung die Querdimension der Schallsenderanordnung
verhältnismäßig klein gehalten werden kann, wird weiterhin vorgesehen, den Gesamtquerschnitt
länglich flach auszubilden. Ohne daß akustisch ungenutzter Raum entsteht, können
die Einzelquerschnitte nebeneinander liegend angeordnet werden. Die Abb. 4 zeigt
ein solches Ausführungsbeispiel, bei dem von beiden Seiten abgestrahlt wird; es
ist natürlich auch die halbe Anordnung mit Abstrahlung nach nur einer Seite denkbar.
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Für eine solche Richtanordnung kann vorteilhaft ein Wandler mit einer
rechteckigen Membran benutzt werden. In diesem Falle bedarf es keines besonderen
Schallführungselementes. Die Abb. 5 zeigt ein entsprechendes Ausführungsbeispiel
zur Erläuterung.
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Es ist nicht einfach, eine große Anzahl von Einzelquerschnitten mit
je einem Schalldurchlaß herzustellen, der schmaler ist als die Breite des
Einzelquerschnittes. Daher werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die die
Einzelquerschnitte voneinander trennenden Stege einander so genähert, daß deren
Abstand gleich der Breite des Schalldurchlasses des Einzelquerschittes ist. Abb.
6 zeigt zur Erläuterung ein entsprechendes Ausführungsbeispiel. Diese Maßnahme
kann mit gleichem Vorteil auch bei zylindrisehen oder gewölbten Anordnungen angewendet
werden.
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Der Widerstandsbelag für die Schalldurchlässe der Einzelquerschnitte
wird zweckmäßig auf jeder Seite der Anordnung bzw. auf dem Mantel eines zylindrisehen
Richtrohres als durchgehender Belag ausgeführt.
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Für die Ausführung des Widerstandsbelages gelten bei den beschriebenen
Anordnungen die in an sich bekannten Regeln der rohrförmigen Richtelemente mit einem
Rohr und widerstandsbehaftetem Schafldurchlaß.
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Die durch die Erfindung gelösten Schwierigkeiten wären bei der Verwendung
des eingangs beschriebenen Richtelementes mit vielen parallelen Rohren unterschiedlicher
Länge zumindest zum Teil nicht gegeben. Gegenüber einer solchen Anordnung bedeutet
das erfindungsgemäße Richtelement jedoch eine wesentliche Verbesserung sowohl bezüglich
Güte der Richtcharakteristik wie auch bezüglich Einfachheit der Herstellung. Die
an sich bekannten Vorteile des Richtelementes mit einem Einzelrohr mit über die
ganze Rohrlänge sich erstreckendem Schalldurchlaß mit gegebenenfalls ortsabhängiger
Widerstandsbelegung gelten auch für das erfindungsgemäße Richtrohr mit unterteiltem
Querschnitt.