DE1762560C3 - Mikrofon mit Körperschallkompensation - Google Patents

Description

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmasse an die der Schallquelle abgewendete Seite der Membran angekoppelt ist und daß die Luftmasse von einem langgestreckten Formteil, beispielsweise einem Rohr oder Ringschlitz, begrenzt ist, wobei das langgestreckte Formteil auf die Schallquelle gerichtet ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die an die der Schallquelle abgewendete Seile der Membran angekoppeile Luftmasse gleichzeitig als Thuras-Rohr wirkt.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die an die der Schallquelle abgewendete Seite der Membran angekoppelte Luftmasse einen so hohen akustischen Widerstand besitzt, daß sie akustisch unwirksam ist.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung isl dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmasse an die Rückseite der Membran angekoppelt ist und die Vorderseite der Membran in bekannter Weise mit einem Richtrohr versehen ist.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Formteil, beispielsweise das Rohr oder der Ringschlitz, im Richtrohr oder im Mantel des Richtrohres untergebracht ist oder als bogenförmiger Schlitz in seinem Querschnitt von der Außenfläche des Richtrohres und von der innenfläche des Mantelrohres begrenzt wird.

Die A b b. 1 bis 3 sollen die Erfindung erläutern.

Die A b b. I zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Mikrofons nach der Erfindung. In dieser Abbildung ist ein Mikrofon 1 schematisch dargestellt. Es besteht aus einem Gehäuse 1.1 mit angesetztem Magnetkopf !.2. der mit der Membran 3 abgeschlossen ist. Das Gehäuse 1.1 umschließt ein Volumen 1.12. Dieses Volumen ist über Öffnungen 1.25 im Magnetkopf mit dem Volumen 1.26 des Magnetkopfes in bekannter Weise verbunden. Im Volumen 1.26 ist der Dauermagnet mit 1.21 symbolisch mit seinen Magnetpolen /Vund ^dargestellt. Der Südpol trägt den Kernpolschuh 1.22. Er begrenzt den inneren Durchmesser des Luftspaltcs 1.24. Der Ringpolschuh 1.23 begrenzt in bekannter Weise den Luftspalt in seiner Breite und schließt gleichzeitig den Magnetfluß zum Magnetkopf 1.2.

Das Mikrofon 1 befindet sich im Innern eines Richtrohres 2, welches in bekannter Weise einen konstanten inneren Querschnitt 2.1 mit einer Luftmasse 2.10 besitzt. Das Richtrohr 2 trägt auf seinem Mantel beispielsweise zwei in seiner Längsrichtung verlaufende Reihen von öffnungen 2.2, die mit akustischen Widerstandsbelägen 2.3, beispielsweise in Form von Streifen, abgedeckt sind. Die Anzahl und/oder die Querschnitte der öffnungen 2.2 und die akustischen Widerstandsstreifen 2.3 und das auf die Schallquelle gerichtete nicht dargestellte Ende des Richtrohres sind in bekannter Weise nach den Dimensionierungsregeln für Richtrohre ausgestaltet. Das der Membran zugewendete, jedoch von der Schallquelle abgewendete Ende 2.4 des Richtrohres ist mit einer Verschlußplatte 2.41 abgeschlossen. Diese Verschlußplatte ist in diesem Beispiel im Inneren 2.1 des Richtrohres eben. Sie begrenzt zusammen mit der Membran 3 ein Sammelvolumen 2.11, welches den vom Richtrohr aufgenommenen Schall sammelt und zur Außenseite der Membran umleitet. Im Bedarfsfalle kann die Verschlußpiaitc 2.41 auf ihrer dem .Sammelvolumen 2.11 zugewendeten Fläche zum Erzeugen besonderer akustischer Bedingun Pen dieses Volumens einer speziellen Formung i'ntc· worfcn werden. Im Luftspalt 1.24 ist die Schwingspule 4 symbolisch dargestellt, Das Mikrofon 1 ist mit Stützteilen 1.3, beispielsweise Streifen, im Innern des Richtrohres 2 befestigt. Das von diesen Stütztcilen in Längsrichtung des Richtrohres freigelassene Volumen, welches von der Innenwand des Richtrohres 2 und der Außenwand des Wandlers begrenzt wird, bildet eine oder mehrere Schallführungen 2.12, um den vom Richtrohr aufgenommenen Schall zum Sammelvolumen

ίο 2.11 zwischen der Membran 3 und der Verschlußplatte 2.41 zu leiten. In diesem Beispiel besitzen das Richtrohr 2 und das Mikrofon 1 in der Gegend der Membran noch Ankopplungsöffnungen 2.5, um die Rückseite der · Membran zum Erzeugen eines Druckgradienteneffektes an das äußere Schallfeld anzukoppeln. Das Rohr 2.5 verbindet das äußere Schallfeld mit dem Volumen 1.26. Die Eintrittsstelle des Rohres 2.5 zum Volumen 1.26 ist mit einem akustischen Widerstand 2.51 abgedeckt. Dadurch entsteht in bekannter Weise eine R/C Phasendrehung. Die akustische Induktivität des Rohres 2.5 sperrt den Eintritt hoher Frequenzen. Es können auch beliebige andere Phasendrehungen alleinc oder zusätzlich mit der dargestellten Anordnung verwendet werden.

Entsprechend der Erfindung wird in diesem Beispiel die in dem Richtrohr 2 bei Beschleunigungen in seiner Längsrichtung wirksame Luftmasse 2.10 so bemessen, daß sie der Masse der Membran, der Sehwingspule und unter Umständen anderer, das Schwingungssystem beeinflussender Massen das Gleichgewicht hält.

Das in der Λ b b. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung kann beispielsweise auch dahingehend abgeändert werden, daß das Rohr 2 als Richtrohr ausgestaltet wird und daß die von ihm umschlossene

15, Luftmasse 2.10 nur dazu dient, der gesamten Masse des Schwingungssystems das Gleichgewicht zu halten. In diesem Fall kann man unter Umständen auch auf die Ankopplung der Membranrückseite an das umgebende Schallfeld zum Erzeugen eines Druckgradienteneffektes verzichten.

Die Abb. 2a und 2b zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Sie zeigen ein Rohrrichtmikrofon in bekannter Ausführung, bei dem das eine Ende des Richtrohres 2 auf die Schallquelle gerichtet ist und das andere Ende mit einem Wandlersystem 1 abgeschlossen ist. Das Richtrohr besitzt auf seinem Mantel beispielsweise einen Längsschlitz 2.20, der in bekannter Weise einen in Funktion des Abstandes von der Membran veränderlichen Querschnitt besitzt. Dieser Längsschlitz ist mit akustischem Widerstandsmaterial 2.3 in bekannter Weise abgedeckt. Die Membran des Wandlersystems ist wieder mit 3 bezeichnet. An ihrer Rückseite ist ein zusätzliches Rohr 5 angekoppelt. Es wird nach der Erfindung auf die Schallquelle gerichtet und so dimensioniert, daß es die Masse des Schwingungssystems und die an diese ingekoppelte Luftmasse des Richtrohres mit seiner Luftmasse 2.10 kompensiert.

Das Richtrohr 2 und das zusätzliche Rohr 5 sind gemeinsam in ein Mantelrohr 6 entsprechend der Erfindung eingebaut. Dies ist zumindest im Gebiet 6.1 des Längsschlitzes 2.20 schalldurchlässig, beispielsweise mittels Gaze, abgedeckt.

Die A b b. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der in A b b. 2a und 2b beschriebenen Anordnung. Das Rohr 5 ist in diesem Beispiel durch einen bogenförmigen Schiit/. 5.1 ersetzt. Er wird von der Außenseite des Richtrohres 2 und der Innenseite des Mantelrohres 6 begrenzt. Im Gebiet des Schlitzes 2.20 des Richtrohres 2

ist das Mantelrohr mit einer Mantelabdeckung 6.10 geschlossen, in der sich das schalldurchlässige Gebiet 6.1 gemäß Abb. 2a und 2b befindet.

Das zusätzliche Rohr 5 oder der bogenförmige Schiit/ 5.1 oder eine nicht gesondert dargestellte Ringschlitzanordnung können im Bedarfsfalle durch entsprechende Dimcnsionicrung ihrer akustischen Impedanz so ausgeführt werden, daß sie akustisch unwirksam sind. Auch ist es möglich, sie so zu gestalten, daß sie nur in einem Teil des Mikrofon-l-'requenzganges, /. U. den minieren und hohen F^;requenzen unwirksam sind und somit als Thuras-Rohr wirken.

F.s ist nach der llrfindimg auch möglich, das Mikrofon 1 ohne Richtrohr 2 zu beireiben und an die Rückseite der Membran nur das Rohr 5 anzukoppeln. Ks muß in diesem lalle so bemessen sein, daIi es die Masse des Schwingungssystems kompensiert und auf die Schallquelle gerichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1 Patentansprüche:

1. Mikrofon (I) mit einer Membran (3), deren vom Nutzschall hervorgerufenen Bewegungen in beliebiger Weise in elektrische Signale umgesetzt werden, beispielsweise auf elektro-dynamischen! oder elektro-statischem Wege, und bei dem mindestens an einer Seite der Membran eine Luftmasse (2.10; 5.0) angekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß diese Luftmasse(2.10;5.0)so in ihrer Größe und Wirkungsrichtung dimensioniert ist, daß sie die in Richtung der Membranschwingungen durch Beschleunigungen wirksamen Massenkräfte des schwingenden Systems kompensiert.

2. Mikrofon nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmasse (2.10) die eines Richtrohres (2) ist.

3. Mikrofon nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtrohr (2) an seinem der Schallquelle abgewendeten Ende (2.4) verschlossen ist, und daß der elcktro-akusiische Wandler (1) im Innern des Richtrohres mit seiner Hauptempfangsrichtung auf das der Schallquelle abgewendete und verschlossene Ende (2.4) gerichtet ist und so befestigt ist, daß die Membran dem abgeschlossenen Ende benachbart ist, und daß zwischen der Innenwand des Rohres und der Gehäusefläche des elektro-akustischen Wandlers eine oder mehrere Schallführungen (2.12) vorhanden sind, die dazu dienen, den vom Richtrohr aufgenommenen Schall zum verschlossenen Ende (2.4) des Richtrohres und der ihm benachbarten Membran (3) im Sammelvolumen (2.11) zu führen.

4. Mikrofon nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom äußeren Schallfeld zur Rückseite der Membran eine oder mehrere Schalleinlässe (2.5; 2.51) führen zum Erzeugen eines Druckgradienteneffektes.

5. Mikrofon nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmasse (5.0) an die der Schallquelle abgewendete Seite der Membran angekoppelt ist und daß die Luftmasse (5.0) von einem langgestreckten Formteil, beispielsweise einem Rohr (5) oder einem Ringschlitz (5.1), begrenzt ist, wobei das langgestreckte Formteil auf die Schallquelle gerichtet ist.

6. Mikrofon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an die der Schallquelle abgewendete Seite der Membran angekoppelte Luftmasse (5.0) gleichzeitig als Thuras-Rohr wirkt.

7. Mikrofon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die an die der Schallquelle abgewendete Seite der Membran angekoppelte Luftmasse (5.0) einen so hohen akustischen Widerstand besitzt, daß sie akustisch unwirksam ist.

8. Mikrofon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmasse (5.0) an die Rückseite der Membran angekoppelt ist und die Vorderseite der Membran in bekannter Weise mit einem Richtrohr (2) versehen ist.

9. Mikrofon nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Formteil, beispielsweise das Rohr (5) oder der Ringschlitz (5.1), im Richtrohr (2) oder im Mantel (6) des Richtrohres untergebracht ist oder als bogenförmiger Schlitz (5.1) in seinem Querschnitt von der Außenfläche des Richtrohrcs (2) und von der Innenfläche des Mantelrohres (6) begrenzt wird.

Bei Mikrofonen beliebigen Uinwandlungsprinzipes, beispielsweise elektro-dynamischen oder kapazitiven Wandlern, ist die Körperschallempfindlichkeit, besonders bei tiefen Frequenzen, sehr störend. Diese Körperschall-Empfindlichkeit bei tiefen Frequenzen hat ihre Ursache in Massekräften, die auf das Schwingungssystem, welches aus der Membranmasse und den mit ihr verbundenen weiteren Massen, z. B. der Schwingspule und eine oder mehrere Luftmassen einerseits und der oder den Rückstellkräften andererseits, gebildet wird, wirken. Die Summe der Massen und die Summe der Rückstellkräfte bilden einen in der Regel nur schwach gedämpften mechanischen Schwingungskreis. Mechanische Beschleunigungen stoßen dieses Schwingungssysiem an. Das Mikrofon liefert dann im Resonanzgebiet seines Schwingungssystems in der Regel sehr hohe Störspannungen. Man mißt die Empfindlichkeit von Mikrofonen gegen mechanische Beschleunigungen auf Schüttel- oder Schwingtischen, deren Amplitude und Frequenz in weitem Bereich verändert werden kann. Es ist ferner bekannt, das Wandlersystem selbst oder sogar das ganze Mikrofon gegen die Anregungen derartiger Schwingungen durch vorgeschaltete mechanische Filter, z. B. im Stativ oder im Handgriff oder zwischen dem elektro-akustischen Wandler und seinem Gehäuse, zu schützen. Die Resonanzfrequenz dieser Filter muß dann unter der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems des Wandlers liegen. Diesem Verfahren sind damit technisch erhebliche Grenzen gesetzt. Außerdem wird das Mikrofon durch derartige mechanische Filter in unerwünschter Weise mechanisch vergrößert.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Mikrofon zu schaffen, bei dem diese Schwierigkeiten beseitigt sind und dessen Schwingungssystem kaum der Wirkung von Massekräften unterliegt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mikrofon mit einer Membran, deren vom Nutzschall hervorgerufenen Bewegungen in beliebiger Weise in elektrische Signale umgesetzt werden, beispielsweise auf elektrodynamischem oder elektro-statischem Wege, und bei dem mindestens an einer Seite der Membran eine Luftmasse angekoppelt ist. Das erfindungsgemäße Mikrofon ist dadurch gekennzeichnet, daß diese Luftmasse so in ihrer Größe und Wirkungsrichtung dimensioniert ist, daß sie die in Richtung der Membranschwingungen durch Beschleunigungen wirksamen Massenkräfte des schwingenden Systems kompensiert.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Luftmasse die eines Richtrohres ist.

Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Richtrohr an seinem der Schallquelle abgewendeten Ende verschlossen ist und daß der elektro-akustische Wandler im Innern des Richtrohres mit seiner Hauptempfangsrichtung auf das der Schallquelle abgewendete und verschlossene Ende gerichtet ist und so befestigt ist, daß die Membran dem abgeschlossenen Ende benachbart ist, und daß zwischen der Innenwand des Rohres und der Gehäusefläche des elektro-akustischen Wandlers eine oder mehrere Schallführungen vorhanden sind, die dazu dienen, den vom Richtrohr aufgenommenen Schall zum verschlossenen Ende des Richtrohres und der ihm benachbarten Membran im Sammelvolumen zu führen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß vom äußeren Schallfeld zur Rückseite der Membran eine oder mehrere Schalleinlässe führen zum Erzeugen eines Druckgradienteneffektes.