DE1762545A1 - Ein- oder mehrdimensionaler Wellenleiter zur Erzeugung kuenstlichen Nachhalles,insbesondere in Form einer Schraubenfeder - Google Patents

Description

Akustische u. Kino-Geräte Gesellschaft m.b.H.

in Wien

Ein- oder mehrdimensionaler Wellenleiter zur Erzeugung künstlichen Nachhalles, insbesondere in Porm einer Schraubenfeder

Gegenstand der Erfindung ist ein ein- oder mehrdimensionaler mechanischer Wellenleiter^ insbesondere Schraubenfeder, für Geräte zur Erzeugung künstlichen J/achhalles. Bei diesen Geräten v;ird das NP-Signal durch einen elektromechanischen Wandler auf den Leiter aufgeaprochon, bzw. in analoger Weise vom Leiter abgenommen. Die iJchraubenfedern werden vorzugsweise zu Torsionsschwingungen angeregt·

Ua einen guten nachhall künstlich zu erzeugen, nüssen einige grundlegende Porderungen erfüllt verden. Der Frequenz gang Jeder Halleinrichtung ist kanmartig, d.h. eine Aufeinan derfolge von Pol- und Nullstellen, wobei eine sehr hohe

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Dichte der Pol- und Hullstellen erforderlich ist, wa3 wiederum genügend große Verzögerungszeiten bedingt. Perioaizitäten, sowohl im Zeit- wie euch im Frequenzspektruia nüssen vermieden werden; es ooll das aufgesprochene Signal diffus, d.h. regellos dispersiv aufgelöst werden. Treten Periodizitäten auf, so äußert sich dies bei zu geringer Dichte der Pol- und Nullβteilen im Frequenzgang in einem Uußerst netallisohen, hohlen und unnatürlichen Klang, andernfalls tre-™ ten bei zunehuender Dichte Flatterechos oder Echo3 auf. Bei Verwendung eindimensionaler homogener Verzögerungeleiter ergeben eioh rein periodische Frequenzgänge. Der Frequenzgang der Hallseit stellt nooh ein weiteres Kriterium dar. Kr soll IU den Tiefen wie auoh iu den Höhen hin abfallen.

Bei künstlichen Systemen entsteht der Nachhall auf ähnliche Weise wie in Hallraum durch Verzögerung und oftmalige Reflexion des aufgesprochenen Signals, wobei die innere Systemreibung maßgebend für die Hallzeit bzw. deren W Frequenzabhängigkeit 1st. Es sind nun entsprechend der obigen Forderungen Maßnahmen cu treffen, die vor allem die notwendige Dispersion bei entsprechender Dichte des Frequenzganges siohern; dies 1st Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

BIe jetzt sind Schraubenfedersysterne bekannt geworden, die eint kontinuierliche Veränderung der Dispersion in Abhängigkeit der Frequenz duroh glelohmäßlge Veränderung des Windungsdurohmesoera vornehmen. Duroh diese Maßnahme

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werden die tiefen Frequenzen, stark verzögert, während zu den. Höhen hin die Verzögerungszeit abnimmt. Man erreicht damit eine Verringerung der Platterechos (USA-Patentschrift Eo. 3,199.053).

Bei» natürlichen Kali werden störende Regelmäßigkeiten durch die bauliche Ausführung des Hallraüuea vermieden und eine genügende Dispersion und somit Zerfaserung relativ leicht erreicht. Nicht zuletzt ist die Dreidisiensiona-Iitat von ausschlaggebender Bedeutung. Die Erreichung der notwendigen Zerfaserung bei dichter Pol- und Nullstellenver- ' ™ teilung wird mit abnehmender Dimension immer schwieriger. Das menschliche Ohr orientiert sich aber in seiner subjektiven Bewertung der Hallgüte am Raum und somit finden obige Forderungen darin ihre natürliche Begründung.

Ua diese Eigenschaften auch den Geräten zur Erzeugung künstlichen Kachhalles mitzuteilen, die nit wenigstens einem ein- oder mehrdimensionalen Wellenleiter als Laufzeitelement, beispielsweise mit wenigstens einer zu Torsioneschwingungen angeregten Schraubenfeder ausgerüstet I sind, «i^attteilen, wird erfindungsgemUß ein Vfellenleiter vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er eine durch ein technologisches Verfahren unregelmäßig gestaltete Oberfläche aufweist, deren Unregelmäßigkeiten in geometrischen Bereichen liegen, die klein zur Wellenlänge der höchsten zu übertragenden Frequenz sind. Durch diese Maßnahme wird die Fortpflanzung-

konstante der Wellenausbreitung längs des Wellenleiters derartig verändert* daß sie im gesamten Übertragungabereich statistisch, um einen Hittelwert schwankt, den sie ohne die genannten Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Wellenleiters hätte, so daß der erfindungsgemäße Wellenleiter eine statistische Dispersion des durchlaufenden Schalles mit sich bringt und im Endergebnis eine weitgehende Analogie zu den Nachhallverhältnissen in natürlichen Schallfeld ersielt wird.

Zur Herstellung der unregelmäßigen Oberfläche im Sinne der Erfindung eignen sich verschiedene Verfahren, insbesondere Ätzverfahren. So kann man beispielsweise auf die noch blanke Oberfläche eines Wellenleiters eine unregelmäßig verteilte, säurefeste Schutzsohichte (z.B. eines Lackes, einer Fettsubstanz oder anderer säureresietenter Mittel) aufbringen, u.zw. kann diese so aufgesprüht werden, daß sich auf der Oberfläche kleine und kleinste, teilweise zusammenhängende Tröpfchen bilden. Bei der darauf folgenden Ätzung, der der Wellenleiter unterzogen wird, werden die ungeschützten Stellen der Oberfläche sofort angegriffen, die Schutzschiene nach einiger Zeit teilweise unterätzt bzw. durchgeätzt, so daß nach entsprechender Dauer des Ätzvorganges jede gewünschte Rauhigkeit bzw. Unregelmäßigkeit der Oberfläche erhalten werden kann.

Bei geeigneter Wahl des Wellenleitermateriale, des Ätzmittels, der Temperatur und der Ätzdauer kann unter

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Ausnutzung von Fehlstellen an der Oberfläche des Wellenleiters das Aufbringen einer Schutzschichte vor der Ätzung entfallen. Solche Fehlstellen sind feinste Hisse und Riefen, die beim Ziehen des Drahtes und Wickeln desselben zu einer, Schraubenfeder entstehen. Sie sind die Ursache, daß das Ätzmittel unregelmäßig angreift und somit die gewünschte unregelmäßige Oberfläche erzeugt.

Eine andere Möglichkeit zur Herstellung der unregelmäßigen Oberfläche besteht darin, den Wellenleiter mit

einem Sandstrahl zu bearbeiten, wobei 3ich je nach der Wahl ^ der Korngröße und der Art der Bearbeitung eine dem Krfindungsgedanken entsprechende Oberfläche erzielen läßt.

Die verlangten notwendigen Unregelmäßigkeiten können nicht nur durch Katerialabtragungen, sondern auch durch Strukturänderungen im Material, vor allem aber an der Oberfläche selbst, hergestellt werden. Dadurch werden allerdings nur die Federelemente beeinflußt, was einen geringeren, aber durchaus brauchbaren erfindungsgemäßen Effekt ergibt» Man kann unter Vorauoaetzung eines geeigneten Ma- * teriale Örtlich differenzierte Ilärtungszonen bokoauaon, die wiederum völlig unregelmäßig Über die Oberfläche verteilt sind, wobei diese Effekte durch entsprechende Temperungen beherreohbar sind.

Ein Aueführungebeispiel des erfindungsgcmaßen Wellenleiter· iit in Form eines Teiles einer Schraubenfeder in den 71g· 1 und 2 der Zeichnung in Längs- bzw. Querschnitt dargeatellt.

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Aus beiden Darstellungen ist ersichtlich, daß die Oberfläche 2 des Federdrahtes 1 vollkommen unregelmäßig gestaltet ist. Es können die bizarrsten Foruen 3 auftreten, wodurch die ?ortpflanzungskonstante der Wellenausbreitung längs des Wellenleiters frequenzabhängig derart verändert wird, daß sie im gesamten Ubertragungsbereich statistisch um einen Kittelwert sohwankt, den sie ohne die genannten Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Wellenleiters hätte.

Die durch die Unregelmäßigkeiten verursachten Schwankungen des Drahtdurohmessers liegen etwa zwischen 20 bis 30 ?£, was sich auf die Messelemente und Federelemente

eines au einer Schraubenfeder geformten Wellenleiters beson's ο ders auswirkt, da die Masseelemente proportional r'a und

die Federelemente proportional ' ~4 sind, wobei r für den mittleren Pederradius und a £Mr den Drahtradius zu setzen 1st.

Im Gegensatz zu einem Wellenleiter mit einer glatten Oberfläche ergibt der erfindungsgemäße Wellenleiter eine weitgehende Annäherung on jene Verhältnisse, wie sie bei äor Entstehung des natürlichen Nachhalles maßgeblich sind. Ein mit einem erfindungsgeuäßen Wellenleiter ausgerüstetes Naohhallgerät zeichnet sich daher duroh hohe Naturtreue aus.

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Claims (1)

1. Patentansprüche t

   1. Ein- oder mehrdimensionaler Wellenleiter zur Erzeugung künstlichen Nachhalles, insbesondere zu Torsionsschwingungen angeregte Schraubenfeder, dadurch gekonnzeichnet, daß der Wellenleiter eine durch ein technologisches Verfahren unregelmäßig gestaltete Oberfläche aufweist, deren Unregelmäßigkeiten in geometrischen Bereichen liegen, die klein zur Wellenlänge der höchsten au übertragenden Frequenz sind ι so daß die Portpflanzungekonstante der Wellenausbreitung längs des Wellenleiters derartig verändert wird, daß sie im gesamten übertragungsbereioh statistisch um einen Hittelvert schwankt, den sie ohne die genannten Unregelmäßigkeiten der Oberfläche des Wellenleiters hätte.

   2. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die vorerst noch glatte Oberfläche des Wellenleiters eine säurefeste Schutzschicht« unregelmäßig aufgebracht wird, worauf der Wellenleiter einer Ätzung unterworfen wird.

   3. Verfahren zur Herstellung eines Wellenleiters nach Anspruoh 1» dadurch gekennzeichnet, daß die unregelnässige Oberfläche des Wellenleiters unter Ausnutzung der Unregelmäßigkeiten der Materialstruktur durch ein Ätzverfahren erzielt wird·

   4· Verfahren sur Herstellung eines Wellenleiters naoh Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die unregel-

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   Ba0ige Oberfläche des Wellenleiters durch Bearbeitung tel· ßandetrahlee errelobt wird.

   5. Verfahren «ur Uerateilung eines naoh Anepruoh 1, dadurch gekennEeionnet, daß die Unregelmäßigkeiten In der Oberfläche dee Wellenleiters duroh Ausnüteun« örtlich diff«reneierter Hartun^eaonen unter Anwendung einer entepreobenden teohnologiaohen Behandlung eraielt werde».

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