DE345546C

DE345546C - Sound receiver, especially for underwater sound signals

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Publication number: DE345546C
Application number: DE1920345546D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1920-06-08
Filing date: 1920-06-08
Publication date: 1921-12-14
Also published as: GB165645A

Description

Die Erfindung betrifft einen Schallempfänger, insbesondere für Unterwasserschallsignale. Gemäß der Erfindung werden zwei in eine Flüssigkeit eintauchende und eine Potentialdifferenz zwischen sich aufweisenden Elektroden aus unähnlichen Metallen verwendet, von denen die eine Elektrode mit dem Schallaufnahmeorgan (Membran) derartig verbunden ist, daß bei Bewegung desselben die beiden Elektroden eineThe invention relates to a sound receiver, in particular for underwater sound signals. According to of the invention are two immersed in a liquid and one potential difference used between dissimilar metal electrodes, of which the an electrode is connected to the sound absorbing member (membrane) in such a way that when it is moved the same the two electrodes one

ίο Relativbewegung zueinander ausführen. Ein mit solchen Elektroden ausgestatteter Apparat ist außerordentlich empfindlich und spricht innerhalb eines großen Frequenz- und Intensitätsbereichs an, so daß er es ermöglicht, Schallwellen verschiedenster Arten, wie z. B. Schraubengeräusche fahrender Schiffe, Signaltöne und Sprechlaute, aufzunehmen.ίο Perform relative movement to each other. A Apparatus equipped with such electrodes is extremely sensitive and speaks within a wide range of frequencies and intensities, making it possible to emit sound waves various types, such as B. Screw noises of moving ships, beeps and Speech sounds.

Eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigenAn embodiment of the subject matter of the invention is shown in the drawing, namely demonstrate

Abb. ι eine Seitenansicht desselben und das elektrische Leitungsschema,Fig. Ι a side view of the same and the electrical wiring diagram,

Abb. 2 eine Vorderansicht des Schallempfängers. Fig. 2 is a front view of the sound receiver.

Die dargestellte Ausführungsform besteht aus einer Schallbüchse 1 mit einer Öffnung in der vorderen Seitenwand, die von einer durch den Ring 3 befestigten Membran 2 überdeckt wird; eine oder mehrere Gummieinlagen oder andere Dichtungsmittel sind zwischen dem Ring 3 und der Büchse ι vorgesehen, entweder auf einer oder zu beiden Seiten der Membran 2. In der Mitte der Membran 2 ist das eine Ende eines Winkelhebels 6 befestigt, der in einem an der Unterseite der Schallbüchse befestigten Arm 7 nahe seinem oberen Enöe drehbar gelagert ist, um in an sich bekannter Weise die Bewegung des unteren Endes zu vergrößern. Auf dem unteren Ende des Winkelhebels 6 ist die Elektrode 8 durch die mit ihr aus einem Stück bestehende Mutter 9 sowie durch die Mutter 11 befestigt. Die Membran 2 und der Winkelhebel 6 bestehen aus leitendem Material, so daß von der Elektrode 8 nach dem Innern der Schallbüchse ein Strom hindurchgehen kann. Durch eine Öffnung 12 in der Bodenplatte der Schallbüchse tritt eine Elektrode 13, die mittels Flansch 16 und Buchse 14 gehalten wird. Die Buchse 14 besteht- aus isolierendem Material und die Öffnung 12 umgibt die Elektrode 13 mit Zwischenraum, so daß die Elektrode sich außer elektrischem Kontakt mit der Schallbüchse befindet. Innerhalb des Raumes 17 ist eine Packung vorgesehen, um die Schallbüchse an dieser Stelle „wasserdicht zu machen.The embodiment shown consists of a sound sleeve 1 with an opening in the front side wall, which is covered by a membrane 2 fixed by the ring 3; one or more rubber inserts or other sealing means are between the ring 3 and the sleeve ι provided either on one or both sides of the membrane 2. In the Center of the membrane 2, one end of an angle lever 6 is attached, which is in one of the Arm 7 attached to the underside of the sound sleeve is rotatably mounted near its upper end, in order to increase the movement of the lower end in a manner known per se. On the lower one At the end of the angle lever 6, the electrode 8 is made of one piece with it Nut 9 and fastened by nut 11. The membrane 2 and the angle lever 6 exist made of conductive material, so that from the electrode 8 to the inside of the sound sleeve Current can pass through. Through an opening 12 in the base plate of the sound box occurs an electrode 13, which is held by means of flange 16 and socket 14. The socket 14 consists of insulating material and the opening 12 surrounds the electrode 13 with a gap, so that the electrode is out of electrical contact with the sound sleeve. Within the space 17 a pack is provided to keep the sound box at this point "To make waterproof.

Am oberen Ende der Schallbüchse sitzt ein Anschluß 18 für ein Rohr ig, das über die Wasseroberfläche führt. Seitlich an den Rohranschluß 18 schließt sich eine Längskammer an, die aus einem wagerechten Teil 22, Kniestück 23 und Rohr 24 besteht, das unten offen ist, so daß eine Verbindung zwischen dem Äußeren und dem Inneren der Schallbüchse besteht und damit ein Druckausgleich geschaffen wird. In dem Anschluß 18 ist oberhalb des Teiles 22 ein luftdichter Pfropfen 26 vorgesehen, der die Schall-At the upper end of the sound sleeve sits a connection 18 for a tube ig, which over the Water surface leads. A longitudinal chamber adjoins the side of the pipe connection 18, which consists of a horizontal part 22, elbow 23 and tube 24, which is open at the bottom, so that there is a connection between the outside and the inside of the sound sleeve and therewith a pressure equalization is created. In the connection 18 is above the part 22 an airtight Plug 26 provided, which the sound

büchse gegen das Rohr 19 luftdicht abschließt. Infolge dieser Anordnung kann das Wasser nicht in die Schallbüchse eindringen. Die Höhe, bis zu welcher die Luftleitung oberhalb der Schallbüchse reichen muß, hängt natürlich vor der Höchsttiefe ab, bis zu welcher die Schallbüchse für den jeweiligen Zweck eintauchen soll. Zu dem elektrischen Teil des Systems, der die elektrischen Schwankungen, die durch den unter Wasser befindlichen Empfänger hervorgerufen werden, übermittelt, gehört ein Vakuumverstärker 27 gewöhnlicher Art, der vorzugsweise drei Elektroden enthält, nämlich zwei Elektroden des Hauptstromkreises und einer Steuerelektrode. Die besondere Form des in Abb. 1 dargestellten Verstärkers besteht aus einem luftleeren Behälter 28, einer Anode 29 in Form einer flachen Platte, einer Glühkathode 31 und einem zwischen die Elektroden 29 und 31 geschalteten Gitter 32. Eine Batterie 33 bringt den Faden 31 zum Glühen, und mit den Elektroden 29 und 31 ist der Hauptstromkreis 34 verbunden, der die Stromquelle 36 und die Anzeigevorrichtung enthält. Diese kann z. B. aus einem Strommesser, einem Oszillographen oder einem Telephon bestehen. In den Zeichnunger, ist sowohl der Strommesser 37 als auch das Telephon 38 dargestellt. Beide können mit dem Hauptstromkreis durch einen Schalter 39 verhunden werden. Eine der Unterwasserelektroden 8 und 13 ist mit der Steuerelektrode 32 verbunden ; im dargestellten Falle sind die Unterwasserelektroden 8 und 13 mit der Elektrode 31 und der Steuerelektrode 32 des Verstärkers verbunden. Die Elektroden 8 und 13 bestehen aus unähnlichen Metallen, z. B. Zink und Kupfer, die, wenn sie in Wasser tauchen, zumal in Salzwasser, eine Potentialdifferenz vermöge galvanischer Wirkung aufweisen. Sie sind vorzugsweise dicht nebeneinander angeordnet, so daß ihr Abstand außerordentlich klein ist, obgleich für die Übermittlung von Tönen großer Intensität die Elektroden einen beträchtlichen Abstand voneinander haben können. Die Elektroden können einander auch leicht berühren, so daß die Schwingung der Membran 2 innerhalb eines kleinen Bereiches den Grad der gegenseitigen Berührung der Elektroden in den Grenzen einer äußerst leisen Berührung und einer kräftigen Berührung verändert. Die galvanische Wir.r kung zwischen den Elektroden entsteht, wenn die Elektroden einander nur in einer sehr kleinen Fläche berühren und die Berührungsflächen etwas oxydiert sind, so daß zwischen ihnen ein Widerstand entsteht; die von Luft und Wasser hervorgerufenen Oxydationen genügen gewöhnlich für diesen Zweck.sleeve against the pipe 19 seals airtight. As a result of this arrangement, the water do not enter the sound sleeve. The height to which the duct above the The sound box must reach, of course, depends on the maximum depth to which the sound box should be immersed for the respective purpose. To the electrical part of the system that the electrical fluctuations caused by the underwater receiver are transmitted, includes a vacuum booster 27 of an ordinary type, preferably of three Contains electrodes, namely two electrodes of the main circuit and a control electrode. The particular shape of the amplifier shown in Fig. 1 consists of a vacuum Container 28, an anode 29 in the form of a flat plate, a hot cathode 31 and a grid 32 connected between the electrodes 29 and 31. A battery 33 brings the filament 31 for glowing, and with the electrodes 29 and 31 the main circuit 34 is connected, which contains the power source 36 and the display device. This can e.g. B. off an ammeter, an oscilloscope or a telephone. In the draftsman, both the ammeter 37 and the telephone 38 are shown. Both can with the Main circuit can be prevented by a switch 39. One of the underwater electrodes 8 and 13 is connected to the control electrode 32; in the case shown are the underwater electrodes 8 and 13 are connected to the electrode 31 and the control electrode 32 of the amplifier. The electrodes 8 and 13 are made of dissimilar metals, e.g. B. zinc and copper, which, when they are immersed in water, especially in salt water, create a potential difference by virtue of galvanic Have an effect. They are preferably arranged close to one another so that their spacing is extremely small, although the electrodes are spaced a considerable distance apart for the transmission of tones of great intensity each other. The electrodes can also touch each other slightly, like this that the vibration of the diaphragm 2 within a small range the degree of mutual Touching the electrodes within the limits of an extremely soft touch and a strong touch Touch changed. The galvanic effect between the electrodes occurs when the electrodes and the contact surfaces only touch each other in a very small area are somewhat oxidized so that there is resistance between them; those of air and water induced oxidations are usually sufficient for this purpose.

Wenn die Elektroden in Berührung miteinander angeordnet sind, kann eine mikrophonisch' > Wirkung erzeugt werden, wenn man eine Stromquelle in dem Stromkreis zwischen den Elektro- und dem Verstärker einschaltet. Es ist deshalb eine Stromquelle 41 in dem Stromkreis 42 vorgesehen, der von den Unterwasserelektroden 8 und 13 zu den Elektroden 31 und 32 führt; ein Umschalter 43 schaltet die Stromquelle 41 in dem Stromkreis 42 ein oder aus. -Trotz der Verwendung einer Stromquelle in dem Stromkreis 42, vermöge welcher die Elektroden 8 und 13 milcrophonisch wirken, bleibt die primäre und wichtige Funktion der Elektroden 8 und 13 die, daß eine Potentialdifferenz zwischen ihnen hervorgerufen wird. Für die meisten Zwecke ist die Stromquelle 41 aus dem Stromkreis ausgeschaltet. Eine andere Funktion der Batterie 41 liegt darin, daß durch sie der Steuerelektrode 32 ein konstantes Potential aufgedrückt wird; dann ist die Wirkung der Verstärkerröhre 27 feiner und genauer. Die besten Ergebnisse werden durch Anwendung eines positiven Potentials erhalten, und deshalb wird vorzugsweise der positive Pol der Batterie 41 mit der Steuer- _ elektrode 32 durch die galvanischen Elektroden 8 und 13 verbunden.When the electrodes are arranged in contact with each other, a microphonic '> effect can be produced when one turns on a current source in the circuit between the electrical and the amplifier. A current source 41 is therefore provided in the circuit 42, which leads from the underwater electrodes 8 and 13 to the electrodes 31 and 32; a changeover switch 43 switches the current source 41 in the circuit 42 on or off. Despite the use of a current source in the circuit 42, by virtue of which the electrodes 8 and 13 act milrophonically, the primary and important function of the electrodes 8 and 13 remains that of creating a potential difference between them. For most purposes, the power source 41 is off circuit. Another function of the battery 41 is that it impresses a constant potential on the control electrode 32; then the effect of the amplifier tube 27 is finer and more precise. The best results are obtained by using a positive potential, and therefore the positive pole of the battery 41 is preferably connected to the control electrode 32 through the galvanic electrodes 8 and 13.

Um die Wirkungsweise des Apparates näher zu erläutern, wird an die folgenden grundsätzlichen Kennzeichen einer galvanischen Zelle erinnert. Je kleiner der innere Widerstand ist, desto größer ist der Strom für einen gegebenen äußeren Stromkreis. Die Größe des inneren Widerstandes hängt ab von der Größe der Elektroden, von ihrem Widerstand und von dem spezifischen Widerstand des Elektrolyten. Der innere Widerstand wird vermindert durch Vergrößerung der Elektrodenfläche oder durch Verringerung des Abstandes zwischen ihnen. Die elektromotorische Kraft läßt den Strom entstehen und ebenso die verschiedenen Potentialdifferenzen in allen Teilen des Stromkreises.In order to explain the mode of operation of the apparatus in more detail, the following are fundamental Marks of a galvanic cell reminded. The smaller the internal resistance, the greater the current for a given external circuit. The size of the inside Resistance depends on the size of the electrodes, their resistance and the resistivity of the electrolyte. The internal resistance is reduced by Increasing the electrode area or reducing the distance between them. The electromotive force creates the current and also the various potential differences in all parts of the circuit.

Das Rohr 19 soll sowohl als Träger für den Empfänger, als auch zur Aufnahme der Leiter dienen, die von der Schallbüchse zu dem Verstärker führen. Um den Apparat in einer bestimmten Tiefe zu unterstützen, ist ein Bund 44 auf dem Rohr 19 vorgesehen. Wenn, die Schallbüchse in das Wasser gesenkt wird, dann steigt das Wasser in der Röhre 24 und drückt die Luft in der Schallhiichse zusammen; sie wirkt so dem Druck des Wassers auf der Außenseite der Membran 2 entgegen. Wenn die Schallschwingungen auf die Membran stoßen, wird die Elektrode 8 vermittels des Winkelhebels 6 auf die Elektrode 13 zu und von ihr fortbewegt. Wenn die Membran und die Elektroden 8 und 13 in bezug aufeinander in Ruhe sind, wird infolge der galvanischen Wirkung ein konstantes Potential zwischen ihnen hervorgerufen. Der von diesem Potential erzeugte Strom ändert sich mit dem Abstand zwischen den Elektroden; der Strom nimmt ab, wenn, der Abstand zunimmt, und, da der Abstand durch Bewegung der Membran verändert wird, schwankt der StromThe tube 19 is intended both as a support for the recipient and to accommodate the ladder serve that lead from the sound sleeve to the amplifier. To the apparatus in a particular To support depth, a collar 44 is provided on the tube 19. If so, the sound box is lowered into the water, then the water rises in the tube 24 and pushes the air together in the sound sleeve; it acts so the pressure of the water on the outside of the Membrane 2 against. When the sound vibrations hit the membrane, the electrode will 8 by means of the angle lever 6 on the Electrode 13 moved to and from her. When the membrane and electrodes are 8 and 13 in are at rest in relation to one another, a constant potential is created as a result of the galvanic effect evoked between them. The current generated by this potential changes with it the distance between the electrodes; the current decreases when the distance increases and, as the distance is changed by movement of the diaphragm, the current fluctuates

zwischen den Elektroden genau synchron mit der Membranbewegung. Diese Stromschwankung wird auf dem Verstärker 27 über den Stromkreis 42 übertragen und erzeugt Strom-Schwankungen in dem Hauptstromkreis 34 synchron mit den Schalländerungen, die die Membran beeinflussen. Vermöge des dem galvanischen Empfänger innewohnenden Charakters wird der Charakter der Schallwellen, die auf die Membran stoßen, ohne Störung in den elektrischen Schwankungen, die in dem Stromkreis 42 erzeugt werden, aufrechterhalten, und vermöge der dem Verstärker innewohnenden Feinheit besitzen die Stromschwankungen, die im Haupt_: between the electrodes exactly in sync with the membrane movement. This current fluctuation is transmitted to the amplifier 27 via the circuit 42 and generates current fluctuations in the main circuit 34 in synchronism with the sound changes which affect the membrane. By virtue of the inherent character of the galvanic receiver, the character of the sound waves which strike the membrane is maintained without disturbance in the electrical fluctuations generated in circuit 42, and by virtue of the intrinsic delicacy of the amplifier, the current fluctuations inherent in the main _:

Stromkreis 34 erzeugt werden, denselben Charakter. Wenn man eine geeignete Anzeige- oder Registriervorrichtung in dem Stromkreis 34 verwendet, wie einen Oszillographen oder ein empfindliches Telephon, dann kann die Natur und Lage einer Schallquelle durch den Charakter und die Intensität der empfangenen Impulse festgestellt werden.Circuit 34 are generated, the same character. If you have a suitable advertisement or Recording device used in the circuit 34, such as an oscilloscope or a sensitive Telephone, then, can determine the nature and location of a sound source by the character and intensity of the pulses received to be established.

Die unähnlichen Elektroden 8 und 13 sind vorzugsweise mit dem Verstärker so verbunden, daß sie die positive Belastung auf dem Gitter 32 zu vermehren streben, so daß der Strom in dem Stromkreis 34 mit einem Anwachsen des durch die galvanischen Elektroden erzeugten Potentials zunehmen wird. So wird das positive Potential, das durch die in den Stromkreis eingeschaltete Batterie 41 ununterbrochen auf die Steuerelektrode 32 aufgedrückt ist, vermehrt und vermindert, je nachdem die Elektroden 8 und 13 sich voneinander fort oder aufeinander zu bewegen. Wenn außerdem die galvanischen Elektroden genügend dicht zusammenliegen, um eine mikrophonische Wirkung hervorzurufen, dann summieren sich die mikrophonischen und galvanischen Wirkungen. Dieses geschieht infolge der Tatsache, daß das positive Potential, das durch die Batterie 41 der Steuerelektrode aufgedrückt ist, wächst, wenn der Widerstand und infolgedessen das Potential an den galvanischen Elektroden abnimmt, sobald diese gegeneinander bewegt werden.The dissimilar electrodes 8 and 13 are preferably connected to the amplifier so that that they strive to increase the positive load on the grid 32, so that the current in the Circuit 34 with an increase in the potential generated by the galvanic electrodes will increase. So the positive potential that is switched on by the in the circuit Battery 41 is continuously pressed onto the control electrode 32, increased and decreases as the electrodes 8 and 13 move away from each other or toward each other to move. If, in addition, the galvanic electrodes are sufficiently close together, to produce a microphonic effect, then the microphonic and galvanic effects add up. This happens due to the fact that the positive potential generated by the battery 41 of the control electrode is pressed, increases when the resistance and consequently the potential at the galvanic Electrodes decrease as soon as they are moved against each other.

Claims

Patent Claims:

1. Sound receiver, especially for underwater sound signals, characterized by two immersed in a liquid and one having a potential difference between them Electrodes made of dissimilar metals, one of which is an electrode with the sound pickup organ (Membrane) is connected in such a way that when it moves, the two electrodes move relative to one another carry out.

2. Sound receiver according to claim r, characterized in that a power source (41) switched into the line between the electrodes (8, 13) and the display device (38) is, whereby both a microphonic and a galvanic effect when one of the electrodes is moved is caused.

3. Sound receiver according to claim 1 and 2, characterized in that the sound receiving member (Membrane) of a waterproof case carries one of the electrodes outside the case, and that the other electrode is mounted inside the housing and part of the same extends outwards into the Extends near the first electrode.

4. Sound receiver according to claim 1 to 3 with a waterproof sound sleeve and one in its interior opening, air line serving for pressure equalization, its lower opening extends into the water below the sound box, characterized in that the air line (22, 23, 24) opens into the sound sleeve at the top.

5. Sound receiver according to claim 1 to 4, characterized in that the support point of the membrane (2) and electrode (8) supporting Angle lever (6) near the point of attachment of his arm to the membrane

(6) is to increase the deflection of the other arm carrying the electrode (8).

1 sheet of drawings.