DE268018C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 268018 KLASSE 21 a. GRUPPE

GIUSEPPE VANNI in ROM.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 30. März 1913 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein Flüssigkeitsmikrophon, durch welches, wenn es in einen elektrischen Stromkreis eingeschaltet ist, Stromstärkeveränderungen herbeigeführt werden sollen, die mit den Modulationen der Stimme oder anderer vor dem Apparat erzeugter Laute in vollkommenem Einklang stehen. Das neue Mikrophon hat sich in der Praxis als äußerst empfindlich und im Betriebe sicher erwiesen,

ίο so daß es zur (auch drahtlosen) telephonischen Übertragung der Stimme sowie selbst sehr schwacher musikalischer Töne auf sehr große Entfernungen beinahe bis zu der bisher unerreichten Entfernung von iooo km geeignet ist.

In Bau und Arbeitsgang unterscheidet es sich besonders dadurch von den bekannten Mikrophonen, daß der Flüssigkeitsstrahl aus einer unbeweglichen Düse fließt, und der Sammler (Kollektor) schwingt.

In den Zeichnungen stellt Fig. 1 den Apparat mit akustischer und mechanischer Resonanz dar, Fig. 2 denselben Apparat mit Zusatzeinrichtung für elektromagnetische Bewegung der wirksamen Teile, und Fig. 3 eine Vorrichtung, in welcher der aufrechte Zylinder für den Strahl weggelassen ist, um die Betriebsunregelmäßigkeiten zu vermeiden, welche durch die von Stößen und Erschütterungen des Apparats herrührenden Abweichungen des Strahles von der Senkrechten entstehen.

Bekanntlich besitzt eine richtig bemessene und unter einem gewissen Drucke ausfließende Flüssigkeitsader die Fähigkeit, infolge einer hydrodynamischen Resonanz die in der Nähe stattfindenden oder irgendwie auf die Ader übertragenen äußeren Schwingungen mitzumachen und zu vergrößern. Auf diese Erscheinung begründete im Jahre 1886 C. Bell sein erstes hydraulisches Mikrophon; sämtliche späterhin von anderen Erfindern vorgeschlagenen und auch benutzten derartigen Einrichtungen gehen von demselben Prinzip aus.

Diese Mikrophone bestehen aus zwei Hauptteilen, und zwar einem »Übermittler«, welcher die Tonschwingungen der Ader mitteilt, und einem hauptsächlich aus zwei nahe beieinanderliegenden Plättchen (Elektroden) Zusammengesetzen »Sammler«; derselbe wird von der Flüssigkeit getroffen und überzieht sich mit einer flüssigen Membran, deren Dicke und elektrische Leitfähigkeit infolge der hydrodynamischen Resonanz entsprechend den Schwingungen des zu übertragenden Tones sich verändern. Wenn man nun die beiden Elektroden und die zwischen ihnen sich befindende Flüssigkeitsschicht in einen elektrischen Stromkreis einschließt, so wird die Stromstärke periodische, mit den vor dem Apparate hervorgebrachten Tonschwingungen übereinstimmende Schwankungen durchmachen. In den bisher bekannten Anordnungen ist der »Sammler« vollkommen vom »Übermittler« getrennt; er besteht immer aus zwei feststehenden Elektroden, welchen keinerlei Rolle bei der Mitteilung der Schwingungen an die Ader zufällt.

Während die erwähnten Mikrophontypen

demnach eine schwingende Flüssigkeitsader und einen feststehenden Sammler benutzen, beruht vorliegende Erfindung auf der Verwendung einer ungestört fließenden Ader und eines schwingenden Sammlers, entsprechend dem in Fig. ι ersichtlichen Schema. Der Sammler besteht aus zwei leitenden Plättchen A und B, von denen das eine, z. B. A, die Schwingungen des zu übertragenden Tones mitmacht und den

ίο Schwingungen genau entsprechende Dicken- und Widerstandsveränderungen innerhalb der Flüssigkeitsschicht hervorbringt. In den bisher bekannten Apparaten wurde, wie erwähnt, diese Wirkung lediglich durch die hydrodynamische Resonanz der Ader erzeugt; bei Ausübung des vorliegenden Verfahrens fließt hingegen die Ader vollkommen ruhig, ohne die Vibrationen irgendwie mitzumachen. Die Ader selbst besteht aus verdünnter Schwefelsäure; sie entspringt einem Röhrchen T und ist durch ein aus Isoliermaterial bestehendes Rohr gegen die Strömungen der umgebenden Luft geschützt.

Wenn es sich darum handeln sollte, den Apparat unter Umständen gebrauchen zu müssen, welche Stöße, Schwankungen usw. mit sich brächten (wie z. B. auf Schiffen), so kann man das in diesem Falle aus einem leitenden Materiale herzustellende Ausflußrohr T in nächste Nähe der schwingenden Elektrode A verlegen und das Rohr selbst als feststehende Elektrode benutzen. Diese Anordnung wird durch die Fig. 3 erläutert. Die Beschränkung der Aderlänge auf den winzigen Abstand zwischen Ausflußmündung und schwingende Elektrode bringt eine sehr weitgehende Unabhängigkeit des Apparates von äußeren mechanischen Störungen mit sich; derselbe kann in jeder beliebigen Lage arbeiten.

Um die Größe und die Stärke der von der Elektrode A vollbrachten Schwingungen zu vergrößern, sind zwei Einrichtungen vorgesehen worden, von denen die eine auf akustisch-mechanischem, die andere auf elektromagnetischem Wege den Zweck erreicht. Fig. 1 erläutert die erste dieser Einrichtungen. Gleich hinter dem die Tonwellen aufnehmenden Schalltrichter Z befindet sich eine Resonanzkammer C, deren Raum durch Verschieben der ineinandergleitenden Stücke M und N verändert werden kann, bis er genau auf den jeweiligen Ton anspricht und infolge Resonanz die erheblichste Schallverstärkung hervorruft. Die auf diese Art verstärkten Schwingungen erfahren noch eine zweite mechanische Vergrößerung durch den an dem Stützpunkt H sich drehenden Kniehebel OHA, dessen Ende O am Mittelpunkte der Membran befestigt ist, während das andere (freie) Ende das vibrierende Elektrodenplättchen A des Sammlers trägt. Die zweite Elektrode B ist hier feststehend gezeichnet; deren Abstand von dem schwingenden Plättchen ist sehr klein und kann durch eine Stellschraube genau reguliert werden. Es liegt auf der Hand, daß auch B als schwingende Elektrode ausgestaltet und mit derselben Kniehebel- und Resonanzkammer-Einrichtung versehen werden kann; in diesem Falle müssen die beiden Resonanzkammern durch ein gegabeltes Sprachrohr miteinander verbunden sein, welches vermittels eines gemeinschaftlichen Schalltrichters die zu übermittelnden Töne aufnimmt.

Die bereits erwähnte elektromagnetische Übertragung der Schwingungen auf den Vergrößerungshebel hat eine noch ausgiebigere Wirkung als die soeben beschriebene, akustische. Sie beruht auf der für andere Zwecke bereits von R i g h i vorgeschlagenen Verwendung einer magnetischen Membran (aus dünnem Eisenblech), welche, wie in Fig. 2 ersichtlich, durch einen telephonischen Elektromagneten E₁E erregt wird; dessen Wickelung durchfließen die in der Sekundärspule eines kleinen Transformators SP beim Sprechen vor dem Schalltrichter eines gewöhnlichen Kohlemikrophons erzeugten Ströme.

Gleichgültig, welche der beschriebenen Verstärkungsvorrichtungen verwendet wird, bleibt die Wirkungsweise des Flüssigkeitsmikrophons dieselbe. Beim Auftreffen der Ader auf die schwingende Elektrode A verwandelt sich die Ader in eine dünne Flüssigkeitsschicht, deren Dicke bzw. elektrischer Widerstand genau den Schallwellen entsprechende Veränderungen durchmachen; diese Wirkung wird noch dadurch verstärkt, daß den Schwingungen der Elektrode A ein mehr oder weniger tiefes Eintauchen der Elektrode selbst in die über das Plättchen B hinweggleitende Flüssigkeitsschicht entspricht.

Daß sämtliche akustisch-elektrische Vorgänge in der zwischen den Elektroden hindurchfließenden Flüssigkeitsschicht stattfinden, bildet demnach das eigentliche Merkmal der vorliegenden Erfindung. Die dadurch erhältlichen Vorzüge sind nicht gering; eine gegebene Tonintensität erzeugt beim Verwenden einer solchen Einrichtung bedeutend stärkere Widerstandsveränderungen als bei allen sonstigen bereits bekannten Konstruktionen, wodurch selbstverständlich auch die Stärke der telephonischen Übermittelung dementsprechend vergrößert wird; dies ist besonders wichtig für die Zwecke der Radiotelephone. Außerdem bietet diese Anordnung den nicht zu verachtenden konstruktiven Vorteil, daß die räumlich voneinander getrennten »Übermittler« und »Sammler« der früheren Anordnungen hier ein einziges Ganze bilden; der Apparat wird dadurch kompakter und leichter einstellbar.

Ein Haupterfordernis für das richtige Wirken sämtlicher Flüssigkeitsmikrophone ist das Bestehen eines gewissen kritischen Ausflußdruckes

der Ader. Es wurde dieser Bedingung bisher auf statischem Wege durch eine Flüssigkeitssäule von 4 bis 5 Meter Höhe Genüge geleistet. Eine bedeutende und sehr bequeme Raumersparnis läßt sich nun durch Verwenden einer Rotationspumpe R erzielen (vgl. Fig. 1 und 3), welche, aus säurefesten Materialien hergestellt, zwischen dem Ein- und dem. Ausflusse der Mikrophonflüssigkeit angebracht ist. Der erwähnte kritische Druck wird alsdann dynamisch erzeugt, anstatt, wie vorher, auf statischem Wege; außer der Raumersparnis bietet diese Vorkehrung auch den Vorteil, daß die Apparatur sehr lange Zeit mit derselben Flüssigkeitsmenge arbeiten kann.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Flüssigkeitsmikrophon, bestehend aus

   einer fließenden, leitenden Flüssigkeitsader, welche durch Auftreffen auf eine Elektrode in eine dünne Flüssigkeitsschicht verwandelt wird und in diesem Zustande auf eine zweite Elektrode übergeht, dadurch gekennzeichnet, daß die Ader aus einer unbeweglichen Düse fließt, wogegen eine der Elektroden oder auch beide von den Schallwellen in Schwingungen versetzt werden, welche den Schallwellen entsprechende Widerstandsveränderungen innerhalb der Flüssigkeitsschicht hervorrufen.
2. 2. Flüssigkeitsmikrophon gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die sehr nahe bei der schwingenden Elektrode sich befindende Mündung des leitenden Ausflußrohres als feststehende Elektrode dient, wodurch der Apparat gegen störende mechanische Einflüsse unempfindlich wird.
3. 3. Flüssigkeitsmikrophon gemäß Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der notwendige Ausflußdruck der Flüssigkeit auf dynamischem Wege, z. B. durch eine Rotationspumpe erzeugt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen