DE1762258B2 - Koerperschallentkoppelter elektroakustischer wandler - Google Patents
Koerperschallentkoppelter elektroakustischer wandlerInfo
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Description
schallempfindlichen Symmetrieachse eine Eigenmasse M und gegebenenfalls Endmassen M1 und M2 genügen.
aufweist und das in bezug auf seine Symmetrieachse 40 Insbesondere wird die Aufgabe auch gelöst durch
zwischen zwei Federelementen mit den Federan- einen elektroakustischen Wandler mit einem in bezug
gen F1 und F2 in einer starren Halterung gehalten auf die Quermittelebene des Wandlerelements symist.
Dabei wird unter dem Begriff Federung der Rezi- metrischen Aufbau der starren Halterung, wobei die
prokwert der Federkonstanten verstanden. Federungen F, und F2 und gegebenenfalls die Mas-
Bei den bekannten Wandlern der obengenannten 45 sen M1 und M2 je untereinander gleich sind.
Art handelt es sich beispielsweise um Schalldruck- Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von
Art handelt es sich beispielsweise um Schalldruck- Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von
empfänger für Luftschall oder für Wasserschall. Bei Beispielen näher erläutert. Dabei zeigt
solchen Wandlern kann bei fehlender Körperschall- Fig. 1 einen körperschallentkoppelten Wandler,
solchen Wandlern kann bei fehlender Körperschall- Fig. 1 einen körperschallentkoppelten Wandler,
entkopplung von der starren Halterung Körperschall Fig. 2 sein mechanisches Schaltbild,
auf oder in den Wandler gelangen und dort einen 50 Fig. 3 das zugehörige elektrische Ersatzschaltbild,
Schalldruck vortäuschen, der im eigentlichen Luft - F i g. 4 ein zweites Beispiel eines Wandlers nach
oder Wasserschallfeld nicht vorhanden ist. der Erfindung,
Bei elektroakustischen Wandlern üblicher Bauart F i g. 5 dessen elektrisches Ersatzschaltbild,
ist das Wandlerelement bzw. der Schalldruck- oder F i g. 1 zeigt den Aufbau eines elektroakustischen
Schallschnellaufnehmer mit der starren Halterung 55 Wandlers im Schnitt. Der elektroakustische Wandler
durch eine elastische Lagerung verbunden, wie es ist mit seinem Gehäuse 1, das gleichzeitig als starre
beispielsweise in der deutschen Auslegeschrift Halterung dient, starr an einer körperschallführen-12
56 699 für ein Lavaliermikrophon beschrieben hat. den Wand 2 befestigt. In dem Gehäuse ist ein Ton-Die
elastische Lagerung ist häufig für die Funktion pilz — bestehend aus der Frontmasse 3, dem druckdes
elektroakustischen Wandlers unerläßlich und be- 6° oder schnellempfindlichen Wandlerelement 4 und der
wirkt im allgemeinen nur eine teilweise Körperschall- Rückmasse 5 — mit den Ringfedern 6 und 7 bedämmung
auf dem Übertragungswege von der starren festigt. Der Körperschall, der auf das Gehäuse 1
Halterung zum Wandlerelement. übertragen wird, wirkt in Richtung der schallemp-
Elektroakustische Wandler üblicher Bauart besit- Bildlichen Symmetrieachse des Wandlerelements 4,
zen mindestens eine Symmetrieachse und sind oft 65 nämlich in der durch den Doppelpfeil angezeigten
rotationssymmetrisch aufgebaut. Die Körperschall- Richtung. Die Frontmasse 3 ist an das Luft- bzw.
empfindlichkeit des elektroakustischen Wandlers ist Wasserschallfeld außerhalb des elektroakustischen
auf Grund der Bauweise in Richtung einer Symme- Wandlers angekoppelt.
In Fig. 2 ist das mechanische Schaltbild dieses
Systems schematisch dargestellt. Es bedeutet hier:
Ai1 die Masse der starren Frontmasse 3,
Af j die Masse der starren Rück) nasse 5, M die Masse des Wandler-Jements 4,
F die Federung des Wandlerelements 4,
F1 die Federung der Ringfeder <»,
F2 die Federung der Ringfeder 7.
Af j die Masse der starren Rück) nasse 5, M die Masse des Wandler-Jements 4,
F die Federung des Wandlerelements 4,
F1 die Federung der Ringfeder <»,
F2 die Federung der Ringfeder 7.
Die Massen der Ringfedern 6 und 7 sind im allgemeinen gegenüber den Massen 3 und 5 zu vernachlässigen.
In Fig. 1 ist gezeigt, wie der Körperschall direkt »n die beiden Ringfedern 6 und 7 mit Federungen F1
und F2 angreift. Im mechanischen Schaltbild sind iaher die beiden Ringfedern 6 und 7 mit den Federungen
F1 und F2 über starre Verbindungen mit der
körperschallführenden Wand verbunden dargesteält.
Die Ringfeder 6 mit der Federung F1 ist mit der Masse M, der Fiontmasse 3, die Ringfeder 7 mit der
Masse M2 der Rückmasse S gekoppelt, so daß der
FederungFj die Masse M, und der Federung F, die Masse M2 nachgeordnet ist. Teilt man die Masse M
des Wandlerelements 4 in zwei Hälften, so schließt sich der Masse M1 und der Masse M2 jeweils eine
Hälfte der Masse M des Wandlerelements 4 an. Zwischen den beiden Massehälften M/2 befindet sich die
Feder des Wandlerelements 4 mit der Federung F.
Auf die Feder des Wandlerelements 4 mit der Federung F übt der Körperschall auf der einen Seite
einen Druck und auf der anderen Seite einen Zug aus. Damit die Gesamtauslängung bzw. resultierende
Dehnung des Wandlerelements 4 Null ist, müssen die Federungen F1 und F2 abhängig von den Massen M1
und M2 der Front- und Rückmasse 3 und 5 und der Masse A/ des Wandlerelements 4 so dimensioniert
werden, daß
F1 (M1 + M/2) = F2 (M, + M/2).
Fig. 3 zeigt das elektrische Analogon des mechanischen
Schaltbilds nach Fig. 2. In dem Buch »Grundzüge der Elektroakustik« von F A. Fischer,
Fachverlag Schiele & Schön, Berlin SW 29, 1950, ist im Kapitel I, § 5, § 6 und § 8 eine Darstellung gegeben,
wie aus einem mechanischen Schaltbild eines elektroakustischen Wandlers ein elektrisches Analogon
gewonnen wird, wobei zwei verschiedene Arten möglich sind. Das in F i g. 3 gezeigte elektrische Ersatzschaltbild
ist ein Analogon erster Art, bei dem die Masse einer Induktivität, die Federung einem
Kondensator, der Schalldruck einer elektrischen Spannung
und die Schallschnelle einem elektrischen Strom entsprechen. Mit diesem Analogon erster Art ist es
möglich, das mechanische Schaltbild gemäß F i g. 2 in ein elektrisches Ersatzschaltbild umzuwandeln, bei
der eine Brückenschaltung erkennbar wird. Diese Brückenschaltung wird vom Körperschall als elektrisehe
Spannung gespeist. Der eine Elrückenzweig zeigt zwei Kondensatoren mit den Kapazitäten F, und F,.
der andere Brückenzweig die Induktivitäten M1 -f M/2
und M2 + M/2. Im Brückennullzweig liegt der Kondensator
F, der die Federung des Wandlerelements 4 symbolisiert. Die Brückenschaltung befindet sich im
abgeglichenen Zustand, wenn kein Strom durch den Brückennullzweig fließt, dann ist das Verhältnis der
Blindwiderstände der Kondensatoren F1 und F2 gerade
gleich dem Verhältnis der Blindwiderstände der Induktivitäten M. + Af/2 und M1 + M/2. Aus der
Gleichung
F1 Ai. + M/2
F, M1 + M/2
ergibt sich durch Umformung die Dimensionierungsvorschrift
F1 (M1 + M/2) = F, (M2 4- M/2) (I)
durch die erreicht ist, daß Körperschall von der Wand 2 nicht auf das Wandlerelement 4 einwirken
kann.
Das angegebene Schaltbild gilt für einen Frequenzbereich, in dem die Einzelelemente konzentrierte
Schaltelemente bleiben.
Diese Bemessung ermöglicht die Schaffung körperschallunempfindlicher
Wandler durch eine frequenzunabhängige Körperschallentkopplung im angegebenen Frequenzbereich und erlaubt gleichzeitig
eine starre Befestigung des elektroakustischen Wandlers
an körperschallführenden Trägerkonstruktionen ohne Zwischenschaltung eines zusätzlichen elastischen
Gliedes mit den damit verbundenen Nachteilen.
In F i g. 4 ist ein weiteres Beispiel eines elektroakustischen Wandlers dargestellt, der rotationssymmetrisch
und in bezug auf die Einleitung der Körperschallkräfte symmetrisch aufgebaut ist.
Die starre Halterung besteht hier aus einem an der körperschallführenden Wand 2 befestigten Bolzen 8
und den beiden Flanschen 9 und 10, die starr verbunden sind. Der Bolzen 8 wird axial von Körperschall
angeregt (Doppelpfeil). Über zwei Ringfedern 11 und 12 ist das hohlzylinderförmige Wandlerelement
13 elastisch mit den Flanschen 9 und 10 verbunden. Ein Kunststoffüberzug 14 schützt den elektroakustischen
Wandler gegen Umwelteinflüsse. Die Ringfedem 11 und 12 besitzen gleiche Federung
F1 = Fj. Die Flansche 9 und 10 haben gleiche Abmessungen
und gleiche mechanische Eigenschaften. Sie müssen nicht notwendigerweise starr sein. In diesem
Fall trägt ihre voraussetzungsgemäß gleiche Federung in gleichem Maße zur effektiven Federung
der Ringfedern bei. Das Material des Kunststoiiüberzugs
14 ist so gewählt, daß seine mechanischen Eigenschaften im Ersatzschaltbild vernachlässigbar sind.
In F i g. 5 ist das elektrische Ersatzschaltbild dieses elektroakustischen Wandlers dargestellt, wobei M
die Masse des Wandlerelements und F wiederum seine Federung symbolisiert. Die Brückenschaltung
ist abgeglichen und somit F strom- und spannnungslos, wenn F, = F2 ist. Da dies vorausgesetzt ist,
erfüllt diese Schaltung als Spezialfall auch die Bedingung (I) (mit M1 = Mt = 0).
Das bedeutet für den mechanischen Fall, daß bei Körperschalleinwirkung die resultierende Dehnung
an dem Wandlerelement 13 verschwindet, d. h., der von der Wand 2 auf den Bolzen 8 übertragene Körperschall
kann nicht auf das Wandlerelement 13 wirken.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele beschränkt
Es sind nur axial wirkende Körperschallanregungen beschrieben worden. Aber auch bei lateraler und
insbesondere radialer Körperschalleinwirkung kann eine Körperschallentkopplung dadurch erreicht werden,
daß die Kennwerte der Massen- und Federelemente für die betreffende Richtung gemäß der Bedingung
(I) gewählt werden.
Ferner ist nur das Empfangsverhalten eines elektroakustischen
Wandlers beschrieben. Nach dem Reziprozitätsprinzip gelten analoge Beziehungen für das
Sendeverhalten. Im Sendefall wird am Wandlerelement eine Dehnung erzeugt, die bei Erfüllung der Bedingung
(U) in einer starren Halterung bzw. im Gehäuse einander aufhebende Kräfte erzeugt, so daß das
Gehäuse in Ruhe bleibt und seine Kräfte auf die tragende Konstruktion ausübt. Ein auf diese Weise gebauter
Schallsender, z.B. nach Fig. 1, übertrügt keinen Körperschall auf die Wand 2.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Körperschallentkoppelter elektroakustischer 5 zur Blechoberfläche! meistens am größte^ Aus diesen
Wandler dessen Wandlerelement eine Eigenfede- Gründen werden Maßnahmen zur Korperschalldamrung
F in Richtung seiner schallempfindlichen mung vorwiegend nur fur eine Riehtung erforderlich
Symmetrieachse, einer Eigenmasse M und ge- Eine weitergehende Körperschalldämmung wird
gebenenfalls Endmassen M1 und M, aufweist und üblicherweise dadurch erreicht, daß zwischen die
das in bezug auf seine Symmetrieachse zwischen io starre Halterung und den ko^erschallfuhrenden Be-Federelementen
mit den Federungen F1, F0 in festigungsort ein zusätzliches elastisches Glied eingeeiner
starren Halterung gehalten ist, dadurch setzt wird. Soll auf d.ese Weise eine ausreichende
gekennzeichnet, daß die FederungenF1,F. Körperschalldämmung bis zu sehr tiefen Frequenzen
und gegebenenfalls die Endmassen M1, M., in Ab= erzielt werden, so muß das elastische Zusatzglied
hängiigkeit von der Eigenmasse M derart' dimen- 15 sehr weich sein. Dadurch ergeben sich einmal geringe
sioniert sind, daß sie der Gleichung mechanische Stabilität des Systems von Wandler und
elastischem Zusatzglied und zum anderen mangelnde
F1 (M1 + M/2) = F, (M, + M/2) Maßhaltigkeit des Ortes des elektroakustischen Wand-
" lers an seiner Einbaustelle, was bei definierten Kongenügen.
30 figurationen von akustischen Gruppenanordnungen
2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, stark stört. Ausnahmslos existiert bei diesem Wandgekennzeichnet durch einen in bezug auf die ler eine untere Grenzfrequenz, bei der die Kombma-Quermittelebene
des Wandlerelements symmetri- tion elektroakustischer Wandler und zusätzliches
sehen Aufbau, wobei die Federungen F1 und F., elastisches Glied in Resonanz gerat und infolge Reund,
falls vorhanden, die Endmassen M1 und M.; a5 sonanzüberhöhung Körperschajl mit besonders starje
untereinander gleich sind. " ker Amplitude auf das Wandlerelement gelangt.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektroakustischen Wandler zu schaffen,
der in vorgebbaren Konfigurationen maßhaltig ein-30 zubauen ist und dabei innerhalb eines breiten Frequenzbereichs
körperschallunempfindlich ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Federungen F1, F2 und gegebenenfalls Endmassen
M1, M2 in Abhängigkeit von der Eigen-
Die Erfindung betrifft einen körperschallentkop- 35 masse M derart dimensioniert sind, daß sie der Gleipelten
elektroakustischen Wandler, dessen Wandler- chung
element eine Eigenfederung F, in Richtung seiner F1 (M1 + M/2) = F2 (M2 + M/2)
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US823417A US3550071A (en) | 1968-05-10 | 1969-05-09 | Transducer system |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19681762258 DE1762258C3 (de) | 1968-05-10 | Körperschallentkoppelter elektroakustischer Wandler |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1762258A1 DE1762258A1 (de) | 1970-04-23 |
DE1762258B2 true DE1762258B2 (de) | 1976-05-20 |
DE1762258C3 DE1762258C3 (de) | 1977-01-13 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3843034A1 (de) * | 1988-12-21 | 1990-06-28 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Mikrofonsystem zum bestimmen der richtung und position einer schallquelle |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3843034A1 (de) * | 1988-12-21 | 1990-06-28 | Messerschmitt Boelkow Blohm | Mikrofonsystem zum bestimmen der richtung und position einer schallquelle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL161644C (nl) | 1980-02-15 |
JPS4930741B1 (de) | 1974-08-15 |
US3550071A (en) | 1970-12-22 |
GB1241131A (en) | 1971-07-28 |
DE1762258A1 (de) | 1970-04-23 |
NO124568B (de) | 1972-05-02 |
NL161644B (nl) | 1979-09-17 |
NL6906550A (de) | 1969-11-12 |
FR2008234A1 (de) | 1970-01-16 |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 |