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| und Verf,'ahren z,., |
| Herstellung |
| ,i#s s.-aj £--4iir:Lc'"tz'ungen zur Erzeu gung von künsti"Lohem
Nachhall.- |
| zu Schell,-larbäLetungen bekannt, bei deaen diese einen festen |
| S hwing-ungen aziregen, d# e ii, def -'nier- |
| z-. mechanisehen c |
| -,ci, '4%#e:.gt an Jem Xörper abgenommen den, Nacl-thaj..ii.
bilden. Es |
| Ist weiterhin bekannt" als festen Körper eine dünne, dämpfungs- |
| rechteckige, in einen Rahmen gespannte Metal1- |
| 1)-a"zt, Ea',ne sogenannte Nachhallplatte, zu verwenden, die
durch |
| .mlndes#t'.ens einen elektroakustischen Wandler zu Biege8chwingun- |
| gen erregt wird und mit mindestens einem weiteren elektroaku- |
| stisz.%ien Wandier zur Schwingungsabtastung versehen ist. |
gegenüber haben dIese-Nachhallplatten die Vorteile des viel geringeren Volumens,
der viel geringeren Kosten, der bedingten Transportfähigkeit und der leichten und
schnellen Variation der NaC'hhallzeit, die dadurch bewirkt wird, daß z.B. der Abstand
einer parallel angeordneten, porösenschallabsorbierenden Platte von Hand oder mittels
Fernbedienung verändert wird. Nachhallplatten haben gegenüber Magnettongeräten und
Torsionsfedern zur Erzeugung künstlichen NachhaIls den Vorteil, daß Flatterechos
und starke Klangtärbungen vermieden sind.
.Die am verbreitetu technische
Ausführung der bekannten Nachhallplatbe besteht aus einer o,5 mm dicken und,2 qm
Stahlblechplatte. Bei diesen Abmessungen beträgt der mittlere Abstand benachbarter
Eigentrequenzen
0,77 Hz. Diese Dichte der Eigenf requenzen ist ausreichend,
um bei getragener Musik je&-liehe hörbare Klangfärbung zu vermeiden.. Bei den
meisten inderen Schallübertragungenist die Klangqualität ebenfalls ausreichend.
Lediglich bei Schallereignissen mit kontinuierlicheir*Spektrur,i, z.B. bei Geräuschen..
Sprache und stark Impulshaltiger Musik, Ist manchmal eine leichte Xlangfärbung zu
bemerken, die sich bei hochwertigen Müsikübertragungen störend bemerkbar macht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde,-derartige Nachhallplatten
zu verbessern.
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Neuere Untersuchungen an Hallräumen mit verschiedenen Volumen und
an Nachhallplatten mit verschiedenem Verhältnis von Fläche und Dicke, In beiden
Fällen also mit varilerier Dichte der Eigenfrequenzen, haben ergeben, daß das menschliche
Gehör einmal bei Rauschen mit einer Bandbreite von einer Oktave oder mehr am empfindlichsten
gegen Klangfärbungen ist und zum anderen Im Frequenzgeblet um 12oo Hz empfindlich
er ist als bei anderen Frequenzen. Es hat sich gezeigt, daß aber auch unter
diesen kritischsten Umständen jede hörbare Klangtärbung verschwindet" wenn der Abstand
benachbarter Eigenfrequenzen etwa o,25 Hz beträgt. In der Praxis,-also nicht
bei
speziellen Hörtenten mit Rauschen, wird nach diesen Untersuchuhgen die schwache
Klangfärbung der bisher besten Nachhallplatten bereits durch eine geringe Verkleinerung
des oben angegebenen, bisher in der Praxis vorhandenen Eigentrequenzabstandes von
o,77 Hz gemildert.
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Der zweite Nachteil der bisher gebräüchliohen'Nachhallplatten besteht
darin, daß Größe und Gewicht beim Versand hinderlich sind und einen mobilen Elrisatz
der Nachhalleinrichtung, z.B. eine Mitnahme In einem Übertragungswagen, erschweren
oder unmöglich machen.
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Zur Vermeidung dieser'Nachteile ist bei einer Nachhallplatte, die
auW einer dUnnen, dämpfungsarmen, ebenen, vorzugsweise rechteckigen, In einen Rahmen
gespannten, zu Biegeschwinigungen erregten Metallplatte besteht und mit mindestens
einem elektroakustischen Wandlerzur Schwingungsanregung sowie mit mindestens einem
elektroakustischen Wandler zur Schwingungsabtaatung versehen ist, errindungsgemäß
der durchschnittli'che Abstand benachbarter-Eigenfrequenzen der Metallplatte kleiner
als 0,77 Hz, er liegt beispielsweise In dem Bereich zwischen o,77 Hz und
0,25 Hz, und die Dicke des Plattenmaterials ist o,3.mm oder kleiner, sie
kann bis zu einigen Hundertstel Millimetern heruntergehen.
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Durch die Verringerung den mittleren'Abstandes benachbarter Eigenfrequenzen
wird die bisher vorhandene geringe Klangfärbung verringert oder beseitigt. Durch
die Verkleinerung der
.Dicke der Metallplatte ist es*möglich, bei
gegebenem Abstand der Eiginfrequengen die Fläche der Pla . tte im-gleichen
Ausmaß wie die Dicke zuverkleinern, wodurch die-ganze NachhalleinriAhtung nicht
nur kleiner sondern-auch leichter wird. Sie kann dann eher'als bisher transportiert-und
mobil, z..B. in Ubertragungswagen, statt bisher fast ausschlZeßlich stationär eingesetzt
werden,.
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Als Maß fUr die Schwingungsdämpfung fester Körper dient das
logarithmische Dekrement
oder der Verlustfaktor
Letzterer ergibt sich aus der Sabineschen Nachhallzeit T und der Frequenz f nach
der Formel Für Längsschwinguügen und Torsionsschwingungen
ist der Verlustfaktor weitgehend frequeazunabhängig. Kleine Werte dieses Verluntfaktors
haben vor allem Metalle'. Bei Biegeächwingungen.kommt zu der gleichen frequenzunabhängigen
Dämprung die rrequenzabhängige Wärmediffusionsdämpfung hinzu. Der zugehörige Verlustfaktor
steigt bei sehr tiefen Frequenzen proportional der Frequenz an und fällt nach Erreichen
eines-Maximums umgekehrt proportional der Frequenz ab. Je dünner der zu Biegeschwingungen
erregte Stab oder#die Plaitte Ist, um o höher Ist die Frequenz der maximalen Dämpfung.-Bei
den Nachhallplatten Ist fast nur der Frequenzbereich oberhalb des Maximums
von Interesse. Das hat zur Folge, daß die Wärmedittusionsdämpfung der Platten umgekehrt
proportional ihrer Dicke Ist. Eine stärkere Verringerung der bisher üblichen Plattendicke.von
o,5 mm bei dem
ebenfalls bisher Ublichen'normalen Stahlblech oder
anderen Metallen.würde die NachhaRzeit auf unzulässig kleine Werte senken. Nach
noch nicht veröffentlichten Untersuchungen verkleinert man aber trotz geringerer
oder sehr viel geringerer Dicke der Platte die Wärmediffusionsdämpfung in ausreichendem
Maße dadurch, daß man Metallplatten mit einem möglichst kleinen thermischen
Ausdehnungskoeffizienten verwendet, z.B. Nickeleisen mit 3o % bis 4o
%, beispielsweise 36 % Nickel. Das hat den weiteren Vorteil, daß«die
Schallgeschwindigkeit um mehr als 2o % kleiner als die von Stahl ist, wodurch
die Länge und die Breite der Platte,beide im gleichen Ausmaß verkleinert werden
können, ohne daß die Dichte der Eigenfrequenzen verringert wird.
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Im übrigen ist die Frequenz des Maximum der Wärmediffusionsdämpfung
abhängig von der Wärmeleitfähigkeit; aus diesem Grund kommen von den Metallen in
erster Linie Eisen und Eisenlegierungen in Betracht.
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Die sehr blegeweiche Metallplatte nimmt wenig störenden Luftschall
auf. Dennoch.bedart sie In den meisten Räumen einer schalldämmenden Ummantelung.
Zu diesem Zweck wird sie Innerhalb eines schalldämmenden, allse itig geschlossenen
Kastens angeordnet. Wenn dieser aus Holz, Spanplatten oder Plastik gefertigt ist,
hat.er die notwendige.Dämpfung. Be i Metall oder anderen, relativ ungedämpften Materialien
ist eine zusätzliche
Dämpfung erforderli oh. Einschichtige Kastenwände
aus solchen Materialien werden In bekannter Weise durch einen dämpfenden Belag,
zweischichtige Wände durch eine dämpfende Zwischenschicht so gedämpft, daß die Nachhallzeit
des Kastens ungefähr gleich der kleinsten Nachhallzeit der Metallplatte oder kleiner
als diese Ist.
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Bleche sehr geringer Dicke, speziell solche mit sehr kleinem Auadehnungskoetfizienten,'
werden mit.der notwendigen Breite nicht oder kaum gewalzt, da sie für andere Verwendungszwecke
nicht benötigt werden. In weiterer Ausgestaltu.ng'des Erfindungsgedankens überwindet
man diese Schwierigkeit auf zwei verschiedene Weisen. Einmal geht man von einem
dickeren Material .mit ausreichender Fläche aus und verringert die Dicke durch spänabhebende
Verformung oder Ätzen.,Zum zweiten setzt man die Platte aus mehreren schmalen Stücken
zusammen, die linienförmIg.durch Schweißen,oder Löten miteinander verbunden sind.
Die wegen der Versteltung der Platte nicht erwünschte Verdoppelung der Plattendicke
bei einer überlappenden Verbindung vermeidet man z.B. durch Abschleifen oder Abdrehen
des über-. schUssigen Materials.
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Nachhallplatten müssen aus.mehreren Gründen sehr eben sein. Unebenheiten
verursachen nach unverörrentlichten Untersuchungen nichtlineare Verzerrungen des
auf die Platte gegebenen Schalls. Um diese Verzerrungen unhörbar klein zu machen,
mUßte man die Schwingungsamplituden unebener Platten so klein halten, daß
die
Nachhalleinrichtung sehr empfindlich gegen jeden Störschall wäre. Außerdem gestatten
Unebenheiten keine berührungsfreie Annäherung der Dämpfungsplatte auf eine geringe
Entfernung, wie sie zu einer starken Variation der Nachhallzeit erforderlich ist.
Schließlich Ist die Lage von elektroakustischen Wandlern, die auf Unebenheiten,
Insbesondere auf oder zwischen j3eulen mit zwei stabilen Endlagen befestigt sind,
nicht fixiert, was z.B. bei Schwingspulen im engen Lurtspalt eines Magneten unzulässig
Ist.
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Je dünner gewalzte Bleche sind, umso größer ist die Tiefe der Unebenheiten
relativ zur Plattendiake. Durch mehrfaches Wälzen und Richten können die Unebenheiten
nicht oder nicht In dem erforderlichen Ausmaß beseitigt werden. Das wird aber dadurch
erreicht, daß In die Bleche.kleine Vertiefungen, z.B. in Form von Kugelkalotten,
gedrückt werden. Die Vertiefungen können regelmäßig oder unregelmäßig auf der Metallplatte-verteilt"sein.
Durch diese Prägung wird die Platte an den Stellen der Vertiefungen sehr steif.
Das ist nicht erwünscht, weil dadurch die Biegeschallgeschwindigkeit etwas vergrößert
wird. Man kann diesen Nachteil aber durch eine etwas.größere Länge und/oder Breite
der Platte wieder ausgleichen. Die Kalotten wirken als Massen, welche mit dem federnden
ebenen Teilen der Platte abwechseln, so daß die Platte als Tiefpaß fUr die Blegewellen
wirkt. Oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz nimmt die Amplitude von der Anregungsstelle
aus exponentiell ab. Um die gewünschte Grenzfrequenz zu erreichen, haben die Vertiefungen
eine solche Grundfläche und einen so großen mittleren gegenseitigen Abstand, daß
bei einer Frequenz von lo.ooo Rz auf eine Biegewellenlänge
mindestens
drei Vertiefungen entfällen..'Wenn die Metallplatte ohne Vertiefungen, beispielsweise
aus Nickeleinen gefertigt ist und eine Dicke von.o,2 mm hat,-ist bei einer Frequenz
von lo.ooo Rz eine Blegewellenlänge ungefähr gleich 12 mm. Bei derselben Platte
mit Vertiefungen ist sie-etwas größer.
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Die Figuren.zeigezi schematisch, teilweise im Schnitt, ein AusfUhrungsbeispiel
und Einzelheiten der neuen Nachhe:ilplattes Fig. la zeigteihe,Ansicht und.Fig.-lb
gibt einen'Schnittdurch die Nachhallplatte#.wiede-r..
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Fig. 2a,'2b und 2b zeigen'Einzelheiten tür lie Herstellung .der Nachhallplattä.
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Die Fig. 3a, 3b und 30 zeigen Einzelheiten tür die Prägung
der Nachhallplatte.
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Die Platte 1 Ist- an den verstärkten vier Ecken 2 z.B. mittels
Stahldrähten 3 und Schrauben 4 Innerhalb-des-Rahmens 5 so stark gespannt,
daß sie gerade eben ist. Bei monophonen Schallaufnahmen genügt die Schwingungsanregung
mittels eines-der elektroakustIschen Wandler 6. In der Zeichnung sind beispielsweise
nur die Schwingspulen elektrodynamischer Wandler gezeichnet; die zugehörigen Magnete
sind zur besseren Übersicht weggelassen. Bei stereophonen Übertragungen kann die
Anregung ebenfalls durch'elnen Wandler erfolgen, auf den die Summe-der Signale beider
Stereokanäle gegeben wird. Statt dessen kann auch je
ein Wandler jedem der
beiden Kanäle zugeordnet sein. Als Wandler zur Abnahme der mit Nachhall versehenen
Plattenschwingungen wird man, um Stereoaufnahmen zu ermöglichen, immer zwei Wandler
vorsehen, die vom gleichen Typ wie die ersten Wandler oder
einem
anderen bekannten Typ sein können. Die Nachhallzeit wird vorzugsweise dadurch
verändert, daß..der Abstand der Im
Schnitt sichtbaren..porösen" luftschallabeorbierenden
Platte 7
von der Nachhallplätte 1 In bekannter Weise verändert wird.
Die Fig. 2a zeigt die Ansicht einer aus drei schmalen Blechstreifen 8",q und lo
zusammengesetzten Metallplatte., die Fig. 2b
und 2o zeigen vergrößerte Schnitteeiner
Verbindungs.stelle,..Die Blechstreiten sind stumpf gegenölnander.geschweißt.(Figd
2b)
bzw. abgewinkelt, Uberlappend.aufeinandergeschweißt oder -gelötet (Fig.
2o). Dle Schweißnähte sind mit-11 bzw. 12 bezeichnet.
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Die Fig. 2a zeigt fUr ein AusfUhrum beispiel, daß die ver#--steifehde,
örtliche Veegrößerung der Plattendicke durch Ab-
schleifen oder Abdrehen des
gegtribhelteri. , UbeMUss'iSe.n Materials 13 vermieden wird..
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Wie vorstehend bereits angegeben, können-dünne Bleche nicht z eben
gewalzt werden. Durch das Zusammensetzen*der Metallplatte.aus mehreren schmalen,
dUnnen Tellstücken oder durch die Nachbearbeitung eines großen Blechs zur Verringerung
der Dicke werden die.Uneberdielten.eher noch vergrößert. Um'die erferderlIche Ebenheit
zu-.erzielen, werden deshalb In die*Metallplatte Vertiefungen gedrUC'kt'.'»Flg.
3a zeigt einen Schnitt, die Fig.-3b'und 33- zeigen diä Ansichten von kleinen teilstUcken
der Mätallplattel; die durch EindrUcken von Vertiefungen 14 In diesem Fall In Form
von Kugelkal.ott.eh eben gemacht Ist. In Pis. 3a eind.die Vertiefungen
1 4-regelmäßig, 112 Flä.'3b, unregelmä :LS auf-der Platte'vertellt.
Die
errindungsgemäße Nachhallplatte Ist ebenso wie.die bisher bekannte Ausführungsform
gegen die Ubertragung von störendem Körperschall durch eine federnde Aufhängung
des Rahmens 5 In dem Kasten und, wenn notwendig, durch eine federnde Lagerung
dieses Kastens genghUtzt. Die Veränderung des Abstandes der porösen Platte
7 * von der.Metallplatte,1 zum Zweck des Varilerens der Nachhallzeit geschleht»in
bekannter Weise von Hand oder durch Fernbedienung..