DE181451C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

ENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21 a.^z GRUPPE

QUIRINO MAJORANA in ROM.

Elektro-hydr ο-dynamisches Mikrophon.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 11. März 1905 ab.

Die bisher bekannt gewordenen elektrischen Mikrophone beruhen sämtlich auf den Widerstandsänderungen loser Kontakte, welche durch Druckänderungen entstehen. Dieses zuerst von Hughes in einer sehr primitiven Form angewendete Prinzip ist seitdem zu einer vollkommeneren Form entwickelt worden, indem mani z. Z. bei fast sämtlichen in der Praxis gebrauchten Mikrophonen sich berührende

ίο Körner aus Kohle oder pulverförmiger Kohle anwendet. Zum Beginn der Entwicklung der elektrischen Telephone wurde auch versucht,, ein Mikrophon dadurch zustande zu bringen, daß die Widerstandsänderungen durch die Variationen des Abstandes zweier in einer leitenden Flüssigkeit eingetauchten Elektroden hervorgerufen werden. Dieser Gedanke gelangte jedoch nicht zu einer ernsthaften Anwendung und geriet auch bald in Vergessen-

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung benutzt zum ersten Male die kapillaren Eigenschaften eines Flüssigkeitsstrahles.
Es ist bekannt, daß ein Flüssigkeitsstrahl, welcher aus einer entsprechend konstruierten Öffnung kommt, auf einer der Größe der Öffnung sowie dem jeweiligen Druck entsprechenden Strecke kontinuierlich ausfließt. Alsdann beginnt er sich in einzelne Tropfen zu zerteilen, welche konstant und bisweilen mit sehr hoher Frequenz einander folgen. Hierdurch entsteht unter bestimmten Bedingungen eine Schwingungsperiode des Strahles, deren Vorhandensein man akustisch dadurch beobachten kann, daß man den Strahl an derjenigen Stelle, an welcher er sich zu zerteilen beginnt, auf eine elastische Membran fallen läßt, welche hierdurch Töne erzeugt, deren Schwingungszahl genau mit jener Periode übereinstimmt.. Hierbei ist selbstverständlich, daß man den Strahl auch zwingen kann, in. verschiedenen Perioden zu schwingen.

Treffen nun äußere mechanische Schwingungen, und zwar auch solche, welche durch das Gehör nicht wahrgenommen werden können, den Flüssigkeitsstrahl, so treten in dem Strahl periodische Querschnittsveränderungen auf, durch welche die Stelle des Strahles, an welcher die Auflösung in einzelne Tropfen beginnt, der Ausflußöffnung näher gerückt wird. Diese Querschnittsveränderungen entsprechen genau den von außen erzeugten Schwingungen,, und zwar derart, daß der Flüssigkeitsstrahl die unter ihm befindliche Membran zu Tönen zwingt, welche mit den oben genannten Periöden korrespondieren. Hierbei wird bemerkt, daß die Übereinstimmung um so genauer wird, wenn man die Membran der Ausflußöffnung nähert. In diesem Falle sind aber die erzeugten Töne schwächer.

Fällt nun der Strahl auf eine annähernd senkrecht zu ihm stehende glatte Fläche, die aus Leitungskörpern unter Zwischenlage von Isoliermaterial gebildet ist, so entsteht auf derselben eine die Leitungskörper verbindende Flüssigkeitshaut,, deren Stärke und elektrischer Widerstand sich den Schwingungen des Strahles entsprechend ändern. Hierdurch

werden in dem mit den Leitungskörpern verbundenen Stromkreise die mikrophonischen Stromänderungen erzeugt.

Der Erfindungsgegenstand wird auf der beiliegenden Zeichnung veranschaulicht, und zwar zeigt:

Fig. ι im Querschnitt eine Gesamtlage des neuen Mikrophons; Fig. 2 zeigt eine Draufsicht des den Strahl auffangenden Körpers; Fig. 3 stellt eine Ausführungsform des Mikrophons dar, bei welcher das Ausflußröhrchen hinter dem Schalltrichter angeordnet ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, werden durch den Schalltrichter B die von außen kommenden akustischen Schwingungen auf der horizontalen, elastischen Membran A vereinigt. Letztere wird in der Mitte von einem Röhrchen C durchbrochen, an das oben ein Schlauch angeschlossen ist, der bei R mit einem Behälter in Verbindung steht. Das 'Röhrchen gestattet auf diese Weise die Schwingungen der Membran A, welche somit auf · die in dem Röhrchen C enthaltene Flüssigkeit übertragen werden. Die Flüssigkeit besteht entweder aus Quecksilber oder besser aus Wasser, das durch Beifügung einer Säure oder eines Salzes gut leitend gemacht worden ist. Der Behälter für diese Flüssigkeit ist bei R in einer gewissen Höhe über dem Apparat so angeordnet, daß der Abstand zwischen Behälter und Mikrophon behufs Druckregelung nach Wunsch geändert werden kann.

Der ausfließende Strähl ist, wie bereits in der Einleitung gesagt worden Avar,. anfangs kontinuierlich und teilt sich sodann in einzelne Tropfen mit einer Schwingungsperiode, welche von den verschiedenen Elementen, aus denen . der Apparat zusammengesetzt ist, abhängig ist.

Da nun die Tropfenbildung für den vorliegenden Zweck schädlich wirken würde, muß .der Strahl bereits vor dem Eintreten dieser Erscheinung unterbrochen werden. Dies geschieht durch Anordnung eines Kollektors D, welcher das Schließen - der veränderlichen elektrischen Stromkreise bewirken soll. Die Veränderlichkeit der elektrischen Ströme entspricht den mehr oder weniger starken Querschnittsveränderungen des Flüssigkeitsstrahles, welche durch die die Membran A in Schwingung versetzenden Töne hervorgebracht werden. Der Kollektor ist aus mindestens zwei zylindrischen und konzentrisch angeordneten Leitungskörpern G und H zusammengesetzt, für deren Herstellung man, da sie von dem angesäuerten Wasser in keiner Weise angegriffen werden dürfen, am. zweckmäßigsten Platin wählt. Die beiden Leitungskörper G und H sind voneinander durch Isoliermaterial I, welches aus Glas, Porzellan, Emaille, Hartgummi usw. bestehen kann, getrennt, so zwar, daß die obere Fläche des Kollektors vollkommen eben ist. Der Kollektor selbst ist in ein Gefäß E eingelassen, welches eine Ausflußöffnung -F besitzt, aus welcher das verbrauchte Wasser in einen unterhalb des Apparates angeordneten größeren Behälter abfließt.

Der genau auf den Mittelpunkt der Oberfläche des Kollektors auftreffende Flüssigkeitsstrahl breitet sich in einer dünnen Schicht aus, welche die Körper H und G in beständige elektrische Verbindung bringt. Der Stromkreis, in welchen das Telephon M sowie die Batterie L eingefügt ist, ist hierbei mit den Leitungskörpern H und G in entsprechender Weise in. Verbindung gebracht.

Wird nun vor dem Schalltrichter B kein Ton erzeugt, so ist der Strom, da der Flüssigkeitsstrahl keine Querschnittsveränderung erfährt, vollkommen gleichmäßig. Bei Verwendung von Wasser zeigt sich hierbei gewöhnlich eine schwache, elektrolytische Zersetzung der Flüssigkeit. auf der oberen Fläche des Kollektors, wodurch im Telephon ein feines, jedoch in keiner'Weise störendes Zischen erzeugt wird. Diese Erscheinung kann, wie nebenbei bemerkt sein mag, dadurch nahezu beseitigt werden, daß man die Flächen der leitenden Teile des Kollektors möglichst groß wählt. Auf diese Weise werden elektrische Ströme von großer Intensität erhalten, ohne daß die durch die Elektrolyse hervorgebrachten Nebenerscheinungen das Mikrophon schädlich beeinflussen.

Treffen nun von außen her Töne auf die Membran A, so wird die Ausflußöffnung des Röhrchens in Schwingungen versetzt und hierdurch der Querschnitt des Flüssigkeitsstrahles periodisch verkleinert und vergrößert. Die Folge hiervon ist, daß die sich auf dem Kollektor bildende Flüssigkeitshaut ihre Stärke andauernd ändert, wodurch der elektrische Leitungswiderstand zwischen den leitenden Teilen des Kollektors und damit auch die Stromstärke sich ändert. Ist aber die Intensität des elektrischen Stromes veränderlich, so ist einleuchtend, daß man mit dem beschriebenen Apparat auch die Wiedergabe von Tönen, Worten usw., welche vor der Mündung B erzeugt werden, erhält. Das TeIephon M kann, anstatt in den Stromkreis der Batterie L eingeführt zu werden, in den Sekundärkreis eimer Induktionsspule eingeschaltet werden, deren Primärkreis die gegenwärtige Stelle des Telephons einnimmt.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann die Verbindung des unteren Teiles des Röhrchens D mit der Membran A auch so hergestellt werden, daß die Membran vertikal gerichtet ist. Im übrigen sind alle weiteren Einzelheiten genau dieselben wie bei der Ausführungsform in Fig. i.

Das Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist die Hervorbringung kräftiger, mechanischerErschütterungen des Flüssigkeitsstrahles, welcher aus dem Röhrchen C austritt. Diese Erschütterungen zwingen den Strahl, in Übereinstimmung und mit proportionaler Amplitude mit den zu übertragenden Tönen und Worten zu vibrieren. Die elastische Eigenschaft des die Flüssigkeit leitenden Röhrchens gibt den wiedererzeugenden Tönen eine hohe Klarheit.

Damit nun der Flüssigkeitsstrahl auf eine gewisse Strecke hin kontinuierlich ausfließt, ist es erforderlich, daß die Austrittsöffnung einen wesentlich kleineren Durchmesser besitze als das Leitungsrohr. Wäre nun das Rohr in der Nähe der Austrittsöffnung nicht anderen Zufälligkeiten ausgesetzt, so würde es genügen, wenn dasselbe einen inneren Durchmesser

ao hätte, der etwa ein- bis fünfmal so groß ist als der Durchmesser der Öffnung. Da jedoch das harte Metall des Rohres in der Nähe dieser Öffnung durchbrochen oder durchbohrt werden muß, muß der Durchmesser des Rohres notwendigerweise erweitert werden.

Die Veränderungen, welche die Dicke der Flüssigkeitshaut beim Aufschlagen des Strahles auf den Mittelpunkt des Kollektors durchmacht, entsprechen stets genau den zu übertragenden Schwingungen, so zwar, daß die Intensität des elektrischen Stromes mit dem Durchmesser der Ringe des Kollektors wächst. Störende Schwingungen sind, vorausgesetzt, daß der Kollektor nicht allzuweit von der Ausflußöffnung entfernt ist, nicht beobachtet worden.

Obwohl die vertikale Richtung des aus dem Röhrchen austretenden Flüssigkeitsstrahles die zweckmäßigste ist, da'sich auf diese Weise die Flüssigkeitshaut am leichtesten gleichmäßig und nach allen Richtungen symmetrisch auf den Kollektor ausbreiten läßt, kann in besonderen Fällen die Richtung des Flüssigkeitsstrahles auch geneigt oder sogar horizontal gewährt werden. Die akustischen Schwingungen werden direkt durch die Luft und die vibrierende Membran auf den Flüssigkeitsstrahl übertragen, wobei bemerkt sein mag, daß die Verbindung der Membran A mit dem Röhrchen- C auf verschiedene Weise ausgeführt werden kann, jedoch stets so, daß man bequem in die Mündung des Schalltrichters hineinsprechen kann.

Die Membran kann ferner auch, wie dies beispielsweise bei den Empfängern der gewohnlichen Telephone der Fall ist, unter Zuhilfenahme eines Elektromagneten vibrieren. ■ Man erhält dadurch eine weitere Verstärkung des elektrischen Stromes.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Elektro-hydro-dynamisches Mikrophon, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen einer Schallplatte auf einen Flüssigkeitstrahl, welcher aus einer Röhre ■ auf die Oberfläche einer aus voneinander isolierten Leitungskörpern bestehenden Vorrichtung (Kollektor) niederfällt, übertragen werden, so daß den Zustandsänderun'gen des Strahles zufolge die über die Oberfläche der genannten Vorrichtung sich ausbreitende und die isolierten Leitungskörper elektrisch leitend miteinander verbindende Flüssigkeitshaut entsprechend den Schwingungen der Schallplatte in ihrer Dicke verändert wird und in dem mit den Leitungskörpern verbundenen elektrischen Stromkreise entsprechende Widerstands- bezw. Stromänderungen erzeugt werden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.