DE1288146B

DE1288146B - Elektroakustischer Wandler

Info

Publication number: DE1288146B
Application number: DE1962S0082275
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich; Keller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-10-31
Filing date: 1962-10-31
Publication date: 1969-01-30

Description

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischen Wandler mit einer Membran, die in ihrer Randzone gehalten ist.
Auf Grund von Masse und Steife besitzt jede Membran wenigstens eine je nach Reibung mehr oder weniger stark ausgeprägte Resonanzstelle. Befindet sich diese im übertragungsbereich des Wandlers, so muß sie bei Wandlern, bei denen der Frequenzgang eine gewisse Rolle spielt, unwirksam gemacht werden.
Zu diesem Zweck ist es bisher üblich, z. B. im Wandlergehäuse einen Absorptionsresonator vorzusehen. Auch ist es bekannt,. an einem kegelförmigen Membrankörper Zonen von verschiedener Faserdichte zu bilden. Weiterhin hat man zur Verminderung von Partialschwingungen auf der Membran zahlreiche Erhebungen und Vertiefungen vorgesehen, die in Form von unregelmäßigen Gruppen angeordnet sind. Außerdem hat man eine Membran so ausgebildet, daß dieselbe von ihrer Scheitelzone bis zu ihrem Umfang allmählich und gleichmäßig an Dicke zunimmt. Auch ist es bekannt, bei Großflächenmembranen .durch überdeckte Aussparungen dieselbe in Zonen verschiedener Eigenschwingungszahlen aufzuteilen, wobei ,die Aussparungen durch einen Lack oder gelatineartigen überzug geschlossen sind.
Bei den obengenannten bekannten Wandlern werden also geeignete Maßnahmen an der Membran selbst vorgenommen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, Membranresonanzen durch geeignete Maßnahmen an der Membranhalterung zu unterdrücken. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in der Randzone der Membran angreifende Membranhalterung, in axialer Richtung der Membran gesehen, längs ihres Umfanges und/ oder ihrer Breite Unregelmäßigkeiten aufweist, so daß die Membran sowohl eine der Grundresonanz einer frei aufliegenden Membran entsprechende Schwingungsmode als auch eine der Grundresonanz der gleichen fest eingespannten Membran entsprechende Schwingungsmode annehmen kann.
Gegenüber den bekannten elektroakustischen Wandlern weist der elektroakustische Wandler nach der Erfindung den Vorteil auf, daß_an .der Membran selbst keine Maßnahmen getroffen werden müssen, so daß diese eine homogene Dicke aufweisen können.
Gemäß weiterer Ausbildung des elektroakustischen Wandlers nach der Erfindung ist die Membran in der Membranhalterung teilweise fest eingespannt und ; teilweise frei aufliegend gehalten. Die durch die Unregelmäßigkeiten gebildeten, die Membran fest eingespannt und die sie frei aufliegend haltenden Teile der Membranhalterung sind zweckmäßigerweise längs des Umfanges statistisch verteilt. ; Gemäß weiterer Ausbildung ist es möglich, die Membranauflage schneidenförmig auszubilden, wobei die Membran fest gegen die Unebenheiten .der schneidenförmig ausgebildeten Membranauflage gedrückt wird.
Es ist aber auch möglich, die Membranauflage mit einer bestimmten Breite zu versehen, so daß die Membranrandzone elastisch gegen die uneben ausgebildete Membranauflage gedrückt wird. Hierbei sind die Einspannstellen der Membran von der momentanen Auslenkung abhängig.
Die Erfindung wird an Hand der F i g. 1 bis 9 näher erläutert. An Hand der F i g. 1 bis 5 werden die Grundlagen der Erfindung erklärt und in den F i g. 6 bis 9 geeignete Maßnahmen an der Membranhalterung zur Verwirklichung der erfindungsgemäßen Lehre dargestellt.
F i g. 1 stellt die Schwingungsmode der Grundschwingung einer frei aufliegenden (lose eingespannten) Plattenmembran dar.
F i g. 2 zeigt die Elongation E der Membran in Abhängigkeit von der Frequenz f bei frequenzunabhängiger Erregung, und in F i g. 3 ist die Schwingungsmode der Grundschwingung der. gleichen Plattenmembran mit fester Einspannung aufgezeichnet; F i g. 4 veranschaulicht die dazugehörige Frequenzkurve. Die Resonanzfrequenz der Grundschwingung liegt hier höher als im ersten Fall.
Eine Superposition der Frequenzkurven der F i g. 2 und 4 ergibt die F i g. 5. Sie zeigt ein weniger starkes Hervortreten zweier Resonanzspitzen an :den Stellen der Grundresonanz der frei aufliegenden und der Grundresonanz der fest eingespannten Membran. Eine solche Frequenzkurve kann erzielt werden, wenn man die Schwingungsmode der frei aufliegenden Membran nach F i g. 1 und die der fest eingespannten Membran nach F i g. 2 in einer einzigen Membran vereinigt. Dies erreicht man beispielsweise :durch Zusammenfassen von einer frei aufliegenden und einer fest eingespannten Membran mittels einer federnden Kopplung.
Man kann auch noch die beiden Resonanzspitzen der F i g. 5 unterdrücken, wenn man nicht von zwei diskreten Membraneinspannungen ausgeht, sondern Membran oder Membranhalterung mit unregelmäßigen bzw. statistischen Inhomogenitäten versieht.
Durch das Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 soll gezeigt werden, wie durch geeignete Ausbildung der Membranhalterung mit einer üblichen Membran die erfindungsgemäße Lehre verwirklicht werden kann. Die Figur zeigt das Unterteil 14 einer Membranhalterung im Schnitt. Die schneidenförmige Auflage 15 der Membranhalterung ist uneben ausgebildet. Die Unebenheiten sind hierbei unregelmäßig oder statistisch verteilt. Wird die Membran in einem gewissen Abstand von ihrem Rand .durch ein geeignetes Oberteil der Membranhalterung fest, jedoch nicht vollkommen starr auf das Unterteil gedrückt, so entstehen infolge der Unebenheit der Auflage diskrete Einspannstellen der Membran, die längs der kreisförmigen Auflage unregelmäßig bzw. statistisch verteilt sind. Auf Grund dieser Einspannung vermag sich keine frequenzunabhängig einheitliche Schwingungsform auszubilden.
F i g. 7 zeigt wiederum das Unterteil 17 einer Membranhalterung mit einer unebenen Membranauflage. Als Unterschied zu der Membranauflage des Ausführungsbeispiels der F i g. 6 ist erkennbar, daß hier die Membranauflage eine bestimmte Breite hat und nicht nur längs des Umfangs, sondern auch auf der ganzen Breite unregelmäßig uneben ist. Außerdem dient in diesem Fall das Oberteil der Membranhalterung nur zu einer unverschiebbaren Festlegung der Membran, ohne daß während der Membranschwingung nennenswerte rücktreibende Kräfte von der Halterung ausgeübt werden. Unter diesen Voraussetzungen sind die jeweiligen Einspannstellen der Membran von der momentanen Auslenkung abhängig. Dies wird durch die vergrößerten Schnittzeichnungen in den F i g. 8 und 9 deutlich. F i g. 8 zeigt mit aufliegender Membran den Schnitt A-B durch das Unterteil 17 der Membranhalterung der F i g. 7 und 9 den Schnitt C-D. Im ersten Fall hat .die Membranauflage zwei Höcker 19 und 20 am äußeren und inneren Rand, im zweiten Fall nur einen Höcker 21 etwa in der Mitte. Die Einspannstelle der Membran springt ausgehend von einer Ruhelage 22 bei einer Auslenkung nach oben, 23, zum äußeren Höcker 19 und bei einer Auslenkung nach unten, 24, zum inneren Hökker 20. An der Schnittstelle C-D der F i g. 7 verschiebt sich bei der Membranauslenkung die Einspannstelle dagegen nur unwesentlich. Es ist hieraus ersichtlich, daß sich die Einspannstellen in Abhängigkeit vom Membranausschlag sowohl in radialer als auch in tangentialer Richtung verschieben.
Reduziert auf eine Membran konstanten Einspanndurchmessers bedeutet auch dieses Verfahren eine frequenzabhängige Kombination mehrerer Schwingungsmoden, wobei der durch die Elongationsabhängigkeit der Membranschwingung entstehende Klirrfaktor auch eine geeignete Unregelmäßigkeit bzw. Statistik der Aufrauhungen längs der Einspannung klein gehalten wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektroakustischer Wandler mit einer Membran, die in ihrer Randzone gehalten ist, d a -durch gekennzeichnet, daß die in der Randzone der Membran angreifende Membranhalterung, in axialer Richtung der Membran gesehen, längs ihres Umfanges und/oder in ihrer Breite Unregelmäßigkeiten aufweist, so daß die Membran sowohl eine der Grundresonanz einer frei aufliegenden Membran entsprechende Schwingungsmode als auch eine der Grundresonanz der gleichen fest eingespannten Membran entsprechende Schwingungsmode annehmen kann.
2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Membran gebildeten, die Membran fest eingespannt und die sie frei aufliegend haltenden Teile der Membranhalterung längs des Umfanges derselben statistisch verteilt sind.
3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranhalterung schneidenförmig ausgebildet ist, wobei die Membran fest gegen die Unebenheiten der Halterung gedrückt wird.
4. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unregelmäßigkeiten .der Membranhalterung eine solche Breite aufweisen, daß bei elastisch gegen die Membranhalterung gedrückter Membran ihre Einspannstellen von der momentanen Auslenkung abhängig sind.