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Empfangseinrichtung für Schall in Gasen. Bei der Aufnahme von Schallwellen
aus Luft ist es vielfach üblich, eine Platte oder Membran in beliebiger Verbindung
mit einem Mikrophon zu verwenden, das in einem durch .die Membran abgeschlossenen
Raum sich befindet. Da Apparate dieser Art meist für Fernsprechzwecke verwendet
wurden und eine handliche. Form haben sollten, so ist die Größe ,des das Mikrophon
enthaltenden, an die Membran grenzenden Raumes. bisher stets sehr gering.
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Darin liegt ein großer Nachteil. Wenu nämlich ein Schall auf die T#Tembran
trifft und sie nach dem Innern des Raumes hin durchbiegt, dann müßte, wenn die Membran
eine ebenso große Amplitude machen, sollte, wie die umgrenzende Schicht des freien
Mediums, das in diesem Raum. eingeschlossene Luftvolumen seiner relativen Kleinheit
wegen auf einen höheren Druck gebracht werden, als er an der freien Außenseite der
Membran herrscht. Das ist naturgemäß nicht möglich, und die Membran macht daher
um so kleinere Amplituden, je kleiner der eingeschlossene Luftraum ist: Man hat
versucht, diesem Nachteil dadurch zu begegnen, d'aß man entweder die Wandung des
an die Membran angrenzenden kleinen Raumes mit Bohrungen versah, oder aber die Membran
,einfach; beiderseits an das freie Medium grenzen ließ, um auf diese Weise auf beiden
Seiten. der Membran gleiche Kompressionsverhältnisse, also Räume zu schaffen, die
beide ein so großes Volumen besitzen, daß diese Volumina für die im wesentlichen
aufzunehmenden Frequenzen gleich kompressibel sind. Die beiderseits, freie Membran
erreicht naturgemäß den angestrebten Zweck in einfachster und bester Weise und:
muß an sich als einwandfrei bezeichnet werden. Ein von durchbrochenen Wänden begrenzter
kleiner Raum indessen kann für den angestrebten Zweck als geeignet nicht bezeichnet
werden. Solange nämlich Öffnungen in der Begrenzungswand des Luftraumes zur Vermeidung
der Kompression benutzt werden, lassen sich gleiche oder auch nur annähernd gleiche
Verhältnisse zu beiden Seiten der Membran nicht erreichen, weil bei der hohen Frequenz
der Schallwellen eine Drosselung der eingeschlossenen Luft durch die Öffnungen nicht
verinieden werden kann. Außer Frage kommen jedoch sowohl der erste, wie auch der
zweite Weg in solchen Fällen, wo man einerseits an die Membran einen völlig geschlossenen
Raum angrenzen lassen muß, beispielsweise um einen gegen äußere Einflüsse empfindlichen,
mit der Membran gekoppelten Detektor zu schützen.
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Die Erfindung bietet die Möglichkeit, auch für solche Fälle beiderseits
der Membran gleiche Kompressionsverhältnisse zu schaffen, und sie besteht darin,
daß das Volumen des an die Membran sich anschließenden geschlossener Raumes gleich
oder nahezu gleich groß dem vorn. auf die Membran wirkenden Volumen gemacht ist.
Für die Bemessung dieses Volumens ist die Wellenlänge der aufzunehmenden Schallfrequenz
maßgebend, und zwar muß der Luftraum hinter der Membran etwa die Größe einer Kugel
vom Durchmesser einer halben Wellenlänge der verwendeten
Schallfrequenz
haben, weil das durch die Bewegung der Membran erzeugte Druckinaximum nach einer
halben Wellenlänge bereits dem darauf folgenden Druckminimum Platz macht. Bei dieser
Bemessung des an die Membran grenzenden Luftraumes ist dieselbe also bei geeigneter
Beschaffenheit (z. B. genügender Weichheit) befähigt, ganz oder nahezu ganz den
Anplituden des freien Mediums zu folgen.
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Die Abgabe der von der Membran aus dem Medium aufgenommenen Energie
an den eigentlichen Aufnahmeapparat (etwa an das Ohr) kann in beliebiger bekannter
Art, z. B. unter Zwischenschaltung eines Mikrophons oder Telephons .erfolgen, _
das in geeigneter Weise mit der Membran gekoppelt ist. Es kann aber auch eine direkte
Übertragung stattfinden, derart, daß Schalltrichter mit der Membran gekoppelt sind,
die durch Hörschläuche mit dem Ohr verbunden werden. Eine solche Einrichtung hat
den Vorteil, daß der Apparat in jeder Lage benutzbar ist. Auch die Schalltrichter
können wiederum mit Mikrophonen ausgestattet sein, wobei jede Belastung der aufnehmenden
Membran vermieden ist.
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Auf der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß
ausgeführter Schallempfänger dargestellt, und zwar zeigt: Fig. r eine Ausführungsform,
bei der eine Membran mi einem Mikrophon gekoppelt ist. Fig. 2 eine Ausführungsform,
bei der an die Membran ein Hörtrichter angeschlossen ist, Fig.3 eine Ausführungsform
mit Hörtrichter und Mikrophon und Fig. q. eine Ausführungsform, bei der ein Hörtrichter
in von der Fig. :? abweichender Weise mit der Membran gekoppelt ist.
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In den Figuren bezeichnet übereinstimmend r einen Rahmen, in dem die
den Schall aufnehmende Membran in ausgespannt ist, welche die eine Wandeines. Gehäuses
h. bildet, dessen Lineardimension@en etwa eine halbe Wellenlänge der aufzunehmenden
Schallwellen betragen. i, und i2 sind Mikrophone, und zwar sitzt in Fig. z das Mikrophon
i1 direkt auf der Membran lia, in Fig. 3 dagegen ist ,das Mikrophon i2 an den Hörtrichter
i ängebaut. In den Fig. 2 und q. ist der Hörtrichter t mit einem durch die
Gehäusewand lc durchgeführten Hörschlauchs versehen, der zum Ohr des Beobachters
führt. Um Schallverluste .durch seitliches Ausweichen zu vermeid'en, sind die Membranen
im Fall der Fig. 2 und 3 mit Ringen n versehen, die eng, aber frei in den Hörtrichter
hineinreichen. Ir Fig. q. ist der Hörtrichter t seinerseits ebenfalls mit einer
Membran wt, versehen, die durch einen Stift mit der Membran m gekoppelt ist. Soll
ein bestimmter Ton empfangen werden, so können vorteilhaft die Membran oder die
Hörtrichter oder beide auf diesen Ton abgestimmt werden. Die Einrichtung der Hörtrichter
bzw. der mit Mikrophonen versehenen Hörtrichter eignet sich natürlich für alle Empfangseinrichtungen,
bei denen die Volumina der auf beiden Seiten der Membran angrenzenden Räume gleich
kompressibel sind.