DE3616638A1 - Anordnung an druckmikrophonen zum verbessern ihrer niederfrequenzeigenschaften - Google Patents
Anordnung an druckmikrophonen zum verbessern ihrer niederfrequenzeigenschaftenInfo
- Publication number
- DE3616638A1 DE3616638A1 DE19863616638 DE3616638A DE3616638A1 DE 3616638 A1 DE3616638 A1 DE 3616638A1 DE 19863616638 DE19863616638 DE 19863616638 DE 3616638 A DE3616638 A DE 3616638A DE 3616638 A1 DE3616638 A1 DE 3616638A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- microphone
- pressure equalization
- cavity
- pressure
- acoustic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 21
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 9
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only
- H04R1/222—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only for microphones
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H3/00—Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
- G01H3/10—Amplitude; Power
- G01H3/12—Amplitude; Power by electric means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
- Obtaining Desirable Characteristics In Audible-Bandwidth Transducers (AREA)
Description
A/S Brüel & Kj s.x,
Nffirum Hovedgade 18,
2850 Nsrurn.
Anordnung an Druckmikrophonen zum
Verbessern ihrer Niederfrequenzeigenschaften
Verbessern ihrer Niederfrequenzeigenschaften
Anordnung an Druckmikrophonen oder zum Verwenden in Verbindung mit Druckmikrophonen umfassend ein Mikrophongehäuse
und ein darin oder darauf montiertes schwingendes Element, eine Membran, die im Prinzip nur auf der einen Seite einem
Schallfeld zugänglich ist, und deren andere Seite einen Teil eines geschlossenen Hohlraums im Mikrophongehäuse ausmacht,
welcher Hohlraum eine erste akustische Kapazitanz repräsentiert und durch einen engen Druckausgleichkanal,
der eine erste akustische Resistanz repräsentiert, mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, welche Anordnung
einen weiteren Hohlraum repräsentierend eine weitere akustische Kapazitanz und einen in Reihe damit vorgesehenen
weiteren Druckausgleichkanal repräsentierend eine weitere akustische Resistanz umfasst, welche zweite Kapazitanz und
zweite Resistanz in Reihe mit der Kapazitanz bzw. der Resistanz des ersterwähnten Hohlraums und des ersterwähnten
Kanals angebracht sind, so dayS der Druckausgleich des Mikrophons
auch durch den erwähnten weiteren Druckausgleichkanal
und den erwähnten weiteren Hohlraum erfolgt.
Die Erfindung ist in Verbindung mit Meßmikrophonen von besonderer Bedeutung. Meßmikrophone sind weitgehend zum Messen
von Schalldrucken verwendet worden. In vielen akustischen Untersuchungen hat es sich aber zweckmäßiger erwiesen, die
Schallstärke, die eine Vektorgröße ist, vor dem Schalldruck,
die eine Skalargröße ist, zu messen. Die Schallstärke einer Lichtquelle ist z.B. durch Integration der Schallstärke
über eine die Lichtquelle umschließende Fläche bestimmbar.
Es besteht somit kein Bedarf an einem besonders schalltoten Raum. Sogar ein kräftiges Nebengeräusch beeinflusst
nicht die Meßergebnisse nachteilig, da Lichtquellen außerhalb der umschließenden Integrationsfläche zu der integrierten
Schallstärke nicht beitragen. Unter anderen Ver-Wendungen können Lokalisation und Identifikation von Lichtquellen,
Spuren von Strömungslinien für die Lichtenergie, z.B. im Inneren von Fahrzeugen als Funktion des Schalleinfallswinkels,
erwähnt werden.
//' Intensitätsmessung ist oft auf einer 2-Mikrophon-Technik
basiert, wie z.B. von Finn Jacobsen im Rapport Nr. 28, 1980 von DTH, Akustisk Laboratorium (Die Technische Hochschule
Dänemarks, Akustisches Laboratorium): "Measurement of sound intensity", beschrieben. In Kürze ist das Verfahren
auf der Annäherung basiert, daß der Intensitätsvektor in einem stationären Schallfeld in einem bestimmten Punkt
gleich dem zeitlichen Mittelwert des Produktes zwischen dem Augenblicksdruck und der dazu entsprechenden Partikelgeschwindigkeitsvektor
in demselben Punkt ist, und daß die Partikelgeschwindigkeit vom Druckgradient im Punkt hergeleitet
werden kann. Dieser Druckgradient ist annähernd gleich der Druckdifferenz zwischen zwei Punkten, die sich
im geringen Abstand vom Referenzpunkt befinden, geteilt durch den Abstand zwischen den beiden Meßpunkten.
Die Voraussetzung, daß das Verfahren in der Praxis und besonders bei niedrigen Frequenzen verwendbar ist, ist,
daß die beiden Druckmikrophone gegenseitig außerordentlich
gut zusammenpassen, besonders mit bezug auf ihre Phasencharakteristiken,
wenn Meßfehler zu vermeiden sind. Dies erfordert demzufolge ein Ausmessen von und eine Erwählung
unter vielen Typen von Mikrophonen oder eine umständliche und zeitraubende Anpassung des aktuellen Mikrophonpaars.
Wie ernst das Phasenzusammenpassungsproblem ist für wohlbekannte Meßmikrophone, deren niedere Schwellenfrequenzen
typisch im Bereich 0,1 - 20 Hz liegen, und die in der obigen Intensitätsmeßaufstellung in der 2-Mikrophon-Technik verwendet
werden, wird vom Faktum, dass eine Phasendifferenz von 0,1° bei 20 Hz einer Änderung des effektiven Mikrophonabstands,
d.h. des Abstandes zwischen den akustischen Centren von ungefähr 4,8 mm, entspricht, welches ungefähr
10% des typischen Abstands zwischen den festgesetzten Mikrophonen
entspricht, illustriert. Die Phasendrehung bei niedrigen Frequenzen ist von der Verbauensweise der Druckmikrophone
verursacht. Die verwendeten Mikrophone sind hauptsächlich Kondensator - Druckmikrophone, deren Ausgangssignal·
mit der Differenz zwischen dem Druck auf die Vorderseite der Membran und dem Druck auf die Rückseite der Membran
proportional· ist. Um zu sichern, daß der statische Druck,
der Atmosphärendruck, außerhaib und innerhalb des Mikrophons gl·eich groß ist, gibt es einen engen Druckausgleichkanal·,
der den Raum hinter der Membran mit der Außenatmosphäre verbindet, so dass Variationen des Atmosphärendrucks, die
ja sehr langsam geschehen, durch den Kanal· ausgleichbar sind. Dieser Kanal ist so eng, daß dynamische Druckdifferenzen
verursacht von der Scha^ubertragung nicht die Rückseite
der Membran beeinflusst, wenn nur die Frequenz ziemlich groß, beispielsweise 1 Hz oder mehr, ist. Bei niedrigen
Frequenzen treten aber in Verbindung mit der Intensitätsmessung unerwünschte große Phasenfehler ein, da diese dynamischen
Druckvariationen jetzt so langsom erfolgen, daß ihre Wirkung durch den Druckausgleichkanal zu der Rückseite
der Membran übertragen wird.
Die akustische Impedanz des Kanals kann mittels eines ohmschen Widerstands elektrisch ausgeglichen werden, während
der Hohlraum hinter der Membran mittels eines Kondensators
einer gewi/Jen Kapazitanz ausgleichbar ist. Bei der niedrigen
Schwellenfrequenz des Mikrophons, wo die Empfindlichkeit um
3 dB abgenommen ist, sind diese Impedanzen gleich gro/S , und die Phasendrehung ist demzufolge 45°. Wird die Frequenz
auf zehnmal die niedrige Schwellenfrequenz erhöht, wird die Reaktanz des Hohlraums um einen Faktor zehn vermindert,
während der Widerstand des Kanals praktisch unverändert verbleibt. Da der Druck im Hohlraum im Verhältnis zum Druck
vor der Membran ungefähr 90° verschoben ist, wird die
Phasendrehung deshalb ungefähr gleich Arctg 0,1 — 5,7°. Bei 20 Hz ist die Phasendrehung deshalb 5,7° eines Mikrophons, dessen niedere Schwellenfrequenz 2 Hz ist, während sie für ein Mikrophon mit einer niederen Schwellenfrequenz von 1 Hz ungefähr 2,85° ist. Dies bedeutet wieder, daß die niedere Schwellenfrequenz der beiden Mikrophone dafür ziemlich entscheidend ist, welche Phasendrehung eingeführt wird. Eine Änderung der niederen Schwellenfrequenz von nur 0,035 Hz führt eine Phasendrehung von 0,1° mit sich, welches illustriert, wie kritisch das Phasendrehungsproblem für die beiden, bei der Intensitätsmessung zu benutzenden Mikrophone ist.
Phasendrehung deshalb ungefähr gleich Arctg 0,1 — 5,7°. Bei 20 Hz ist die Phasendrehung deshalb 5,7° eines Mikrophons, dessen niedere Schwellenfrequenz 2 Hz ist, während sie für ein Mikrophon mit einer niederen Schwellenfrequenz von 1 Hz ungefähr 2,85° ist. Dies bedeutet wieder, daß die niedere Schwellenfrequenz der beiden Mikrophone dafür ziemlich entscheidend ist, welche Phasendrehung eingeführt wird. Eine Änderung der niederen Schwellenfrequenz von nur 0,035 Hz führt eine Phasendrehung von 0,1° mit sich, welches illustriert, wie kritisch das Phasendrehungsproblem für die beiden, bei der Intensitätsmessung zu benutzenden Mikrophone ist.
Eine Anordnung an Druckmikrophonen der eingangs erwähnten Art ist erf indungsgemäyS dadurch gekennzeichnet, da/3 der
weitere Druckausgleichkanal bemessen ist, hauptsächlich nur einen statischen Druckausgleich zu leisten.
Dadurch da/3 man den Druckausgleich zwischen einem weiteren
Druckausgleichkanal und einem weiteren Hohlraum erfolgen läßt, werden, analog mit elektrischen Termen ausgedrückt,
zwei akustische RC-Glieder in Reihe etabliert, die bei passender Dimensionierung zur Folge haben, da/3 der dynamische
Druck im Inneren des Mikrophons um wesentlich denselben Faktor zweimal reduziert wird. In Verbindung mit
dem obigen Beispiel für ein Mikrophon mit einer niederen
Schwellenfrequenz von 20 Hz werden eine Herabsetzung des
Drucks im ersten Glied auf 1/10 des Drucks an der Vorderseite der Membran und noch eine zehnmalige Herabsetzung
des Drucks im zweiten Glied erreicht, so daß der Druck auf die Hinterseite der Membran insgesamt um Faktor 100 herabgesetzt
wird. An sich führt dies eine geringere Phasendrehung bei niederen Frequenzen mit sich. Dazu kommt, da/?
die dynamischen Druckänderungen (das Signal), die zu dem Inneren des Mikrophons, näher bezeichnet der Hinterseite
der Membran, übertragen werden, durch jedes der beiden RC-Glieder 90° phasengedreht werden, so da/9 die gesamte Phasendrehung
'* 180° wird. Da eine gegebene Beeinflussung der Membranhinterseite mit einer 180° verschobenen Beeinflussung
der Membranvorderseite äquivalent ist, wird die gesamte Phasendrehung 360°. Das gesamte Ergebnis der Maßnahme ist
demzufolge, daß die Phasendrehung des Mikrophons kräftig
herabgesetzt wird, gleichzeitig dam-it daß seine Empfindlichkeit ein bißchen vergrößert wird. Anders ausgedrückt
ist ein verhältnismäßig großer und störender Phasenfehler durch die erfindungsgemäße Anordnung in einen kleinen Amplitudenfehler
geändert worden. Ein kleiner Empfindlichkeitsfehler (Amplitudenfehler) wird aber viel besser akzeptiert
als ein Phasenfehler, wenn es sich um Intensitätsmessungen handelt, vgl. das oben Angeführte.
Über eine Beeinflussung der Phasencharakteristik des Mikrophons
um seine niedere Schwellenfrequnz hinaus, ist eine Beeinflussung der Amplitudencharakteristik eines Mikrophons .
durch eine erfindungsgemäße Anordnung auch möglich, indem die niedere Schwellenfrequenz durch Hinzufügung eines weiteren
akustischen RC-Glieds passend niedriger Schwellenfrequenz,
gegen niedere Frequenzen verschiebbar ist.
Ferner ist es in der Praxis möglich, die Kalibrierung von Mikrophonen einzeln oder paarweise zu vereinfachen, indem
die Beeinflussung des Druckausgleichkanals auf die Frequenzcharakteristiken
im wesentlichen eliminiert ist, so dass es nicht mehr notwendig ist, die Existenz des Druckausgleichkanals
zu berücksichtigen.
) / 35 Aus deutscher Auslegeschrift Nr. 1.011.467 ist ein mit
einer weiteren Anordnung in Form eines akustischen Ver-
zögerungsglieds versehenes Mikrophon zwar bekannt. Dies Verzögerungsglied
hat zur Folge, daß das Mikrophon eine bestimmte Richtcharakteristik erhält, und dadurch z.B. zur
Messung von Druckgradienten verwendbar ist.
/V 5 Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen
Fig. 1 ein Kondensator-Druckmikrophon mit einer darauf montierten erfindungsgemäßen Anordnung,
Fig. 2 Kurven der Phasendrehung bei niedrigen Frequenzen für die beiden Druckmikrophone mit verschiedenen niederen
Schwellenfrequenzen, teils ohne, teils mit einer erfindungsgemäßen
Anordnung darauf montiert,
Fig. 3 Kurven der Phasendrehung bei niedrigen Frequenzen für ein Druckmikrophon mit darauf montierten erfindungsgemäßen
Anordnungen mit verschiedenen niederen Schwellenfrequenzen der Anordnungen,
Fig. 4 Kurven der Phasendifferenz bei niedrigen Frequenzen
zwischen zwei Mikrophonkanälen, teils mit umgetauschten Mikrophonen, teils mit darauf montierten erfindungsgemäßen
Anordnungen, und
Fig. 5 ein Druckmikrophon mit zwei erfindungsgemäßen Anordnungen
.
Fig. 1 stellt ein Kondensator-Druckmikrophon mit einer erfindungsgemäßen
Anordnung dar. Das Mikrophon umfaßt ein weiteres Mikrophongehäuse 10, das im wesentlichen als ein
zylindrisches Konstruktionselement geformt ist. Ein mit der generellen Bezugsziffer 11 versehenes Membranelement ist
auf das in der Zeichnung obere Ende des Mikrophongehäuses 10 montiert. Das Membranelement besteht aus einer Buchse
12 mit einem Flansch 13, der zusammen mit dem Mikrophongehäuse 10 die Membran 14 erweitert. Diese Membran macht die
bewegliche Elektrode des Mikrophons aus. Das Membranelement
11 ist auf das Mikrophongehäuse 10 geschraubt oder anders dazu befestigt, so daß eine elektrisch leitende Verbindung
zwischen dem Gehäuse 10 und der Membran 14 etabliert wird. Die Innenseite des Mikrophongehäuses 10 ist mit einer Aussparung
15 mit einer Anschlagfläche 16 für einen scheibenförmigen Isolator 17 versehen. Der Isolator 17 wird im
Mikrophongehäuse 10 mittels eines Spannungsrings 18, der an einem Gewinde 19 auf der Innenseite des Gehäuses eingeschraubt
wird, festgehalten.
Der Isolator 17 trägt in der Mitte eine stationäre Elektrode 20, die in der Fachsprache auch die Hinterelektrode oder
die Hinterplatte genannt wird. Sie besteht aus einem Kopf 21 mit einer ebenen Oberfläche 22, die die eigentliche,
stationäre Kondensatorplatte ausmacht, sowie einem stammförmigen
Teil 23, der durch den Isolator 17 geführt ist und in einem Terminal 24 elektrisch gut leitenden Materials
endet.
Das Membranelement 11, das Mikrophongehäuse 10, die Hinterelektrode
20 und der Isolator 17 schließt so einen Luftraum oder Hohlraum 25 ein, der nur durch einen Druckausgleichkanal
26 mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht. Der Kanal kann in vielen Weisen etabliert werden. In einigen
Mikrophonen ist der Druckausgleichkanal durch eine Durchlochung in der Mikrophongehäusewand vorgesehen, wonach der
erforderte akustische Widerstand dadurch hervorgebracht wird, da/3 ein Draht passender Dicke durch den Kanal 26
geführt wird. In der auf der Zeichnung gezeigten Ausführungsform ist der Druckausgleichkanal 26 anderswie vorgesehen.
Eine dünne Distanzscheibe 27, worin ein schmaler Streifen 28 ausgeschnitten ist, ist zwischen der Anschlagsfläche 16 in der Aussparung 15 des Mikrophongehäuses und
dem Isolator 17 eingeschoben. Der akustische Widerstand des Druckausgleichkanals wird durch die Breite des ausgeschnittenen
Streifens, die typisch in der Größenordnung von 100 /im ist, die Dicke der Distanzscheibe 27, die typisch
in der Größenordnung von 20 μη ist, und durch die Breite der Distanzscheibe, die typisch in der Größenordnung von
ii 36Ί6638
1500 /im ist, bestimmt. Die Passage zwischen dem Isolator
17 und der Innenseite des Mikrophongehäuses in der Aussparung 15 ist so weit, da/3 sie keinen merkbaren Widerstand
leistet. Die Ventilierung dieser Passage zu der umgebenden Atmosphäre geschieht durch eine Aussparung 29 im Spannungsring 18 .
Dieses bekannte Druckausgleichsystem ist wie eingangs erwähnt
die Ursache, da/3 das Mikrophon bei niedrigen Frequenzen Phasendrehungen einer Größenordnungen ausweist,
die störend ist und primär bei Zusammenpassung von Mikrophonen zur Verwendung bei Intensitätsmessungen Probleme
schaffen. Zum Abhelfen dieses Nachteils ist auf das bekannte Mikrophon, wie in Fig. 1 gemäß der Erfindung gezeigt,
eine Anordnung bestehend aus einer Verlängerung des Mikrophongehäuses montiert. Die Verlängerung ist mit der Bezugsziffer 30 versehen.
Auf der Zeichnung ist die Verlängerung als eine Anordnung
gezeigt, die an einem Gewinde 19 im Steckende des Mikrophons aufgeschraubt wird und so eine Anpassungseinheit oder ein
Anpaßstück ausmachen kann. Diese Anordnung kann jedoch einstückig mit dem Mikrophon hergestellt sein und so einen
integrierenden Teil davon ausmachen.
Das Anpaßstück 30 umfasst ein Rohrstück 31, das in einigen
Fällen auf der Außenseite mit einem Gewinde 32 zum Eingriff mit dem Mikrophongewinde 19 im Steckende versehen sein
kann, und in einigen Fällen nur eine Verlängerung des Mikrophongehäuses ist. Das Rohrstück 31 ist unten auf der Zeichnung
mit einer Aussparung 33 mit einer radial verlaufenden Anschlagfläche 34 eines zweiten Isolators 35 versehen,
der mittels eines zweiten Spannungsrings 36 festgehalten wird, der an einem inneren Gewinde 37, der auch bei Zusammenkopplung
an die übrige Meß- und Stromversorgungsausrüstung verwendet wird, eingeschraubt wird. Der Isolator
35 trägt in der Mitte einen elektrischen Leiter 38, der durch einen Terminalschenkel 39 geführt ist und im Terminalschenkel
endet, so daß die elektrische Verbindung vom Ter-
minal 24 der Hinterplatte 20 bis zu der nicht gezeigten
äußeren Ausrüstung etabliert wird. Wie es aus der Figur hervorgeht, schließen das Rohrstück 31 und die beiden Isolatoren
17 und 35 einen weiteren Hohlraum 30 ein, der durch den Druckausgleichkanal 26 mit dem oberen Hohlraum 25 und
demzufolge mit der Hinterseite der Membran 14 in Verbindung steht. Um Verbindung zu der umgebenden Atmosphäre zu schaffen,
ist zwischen der Anschlagfläche 34 des Rohrstücks 31 und dem zweiten Isolator 35 eine dünne Distanzscheibe 41
eingeschoben, aus der ein schmaler Streifen zur Bildung eines weiteren Druckausgleichkanals 42 entfernt ist, der
zur Erreichung eines gewünschten akustischen Widerstands bemessen werden kann. Auch hier ist die Passage zwischen
dem zweiten Isolator 35 und der Innenseite des Rohrstücks.
31 in der Aussparung 33 so weit, da/? sie keinen merkbaren
Widerstand leistet. Die Ventilierung von dieser Passage zu der Außenatmosphäre geschieht durch passende Durchlochungen
der Wand des Rohrstücks 31.
In der gezeigten Anordnung werden dynamische Druckvariationen bei niedrigen Frequenzen von der Vorderseite der
Membran 14 zu ihrer Hinterseite durch den weiteren Druckausgleichkanal 42, den weiteren Hohlraum 40, weiter durch
den ersterwähnten Druckausgleichkanal 26 sowie den ersterwähnten Hohlraum 25 übertragen. Dieser Übertragungsweg
ist gleich zwei hintereinandergesteilten RC-Gliedern, die
zweimal das Signal 90° phasendreht, welches die eingangs erwähnten Vorteile mit sich führt.
Fig. 2 stellt vier Kurven dar, die die Phasendrehung in der Nähe der niederen Schwellenfrequenz zweier Mikrophone
mit verschiedenen niederen Schwellenfrequenzen, teils ohne und teils mit einer erfindungsgemäßen Anordnung, zeigen.
Die Kurve A zeigt die Phasendrehung eines Mikrophons, dessen niedere Schwellenfrequenz gleich 1 Hz ist, während die
Kurve A' die Phasendrehung desselben Mikrophons, auf das ein 1 Hz Anpaßstück montiert ist, d.h. ein Anpaßstück,
deren niedere Schwellenfrequenz gleich 1 Hz ist, zeigt. Die Kurven stellen deutlich die erreichte Verbesserung
dar, da die Phasendrehung mit dem erfindungsgemäßen Anpaßstück
innerhalb des Gebiets ±0,3° bis ungefähr 20 Hz gegen 200 Hz ohne Anpaßstück gehalten werden kann. Die Kurve B
zeigt die Phasendrehung eines Mikrophons, dessen niedere Schwellenfrequenz gleich 2 Hz ist, während die Kurve B'
die Phasendrehung desselben Mikrophons, auf das ein 1 Hz Anpaßstück montiert ist, zeigt. Das Wesentliche ist, daß
der Mikrophonunterschied zwischen niederer Schwellenfrequenz zu einer merkbaren Phasendrehungsdifferenz bei niedrigen
Frequenzen Anlaß gibt, wenn diese ohne Anpaßstück arbeiten, vgl. den Fall bei 20 Hz, wo die Phasendrehungsdifferenz
2,85° ist. Diese Phasendrehungsdifferenz wird aber wesentlich herabgesetzt, wenn die Mikrophone mit einem Anpaßstück . versehen werden, vgl. wieder den Fall bei 20 Hz, wo die Phasendrehungsdifferenz zwischen den beiden Mikrophonen jetzt nur ungefähr 0,3° ist. Die niederen Schwellenfrequenzen der Mikrophone sind deshalb nicht mehr so kritisch. Ferner ist es ersichtlich, daß die Phasendrehung der modifizierten Mikrophone erst bei viel niedrigen Frequenzen Bedeutung hat.
2,85° ist. Diese Phasendrehungsdifferenz wird aber wesentlich herabgesetzt, wenn die Mikrophone mit einem Anpaßstück . versehen werden, vgl. wieder den Fall bei 20 Hz, wo die Phasendrehungsdifferenz zwischen den beiden Mikrophonen jetzt nur ungefähr 0,3° ist. Die niederen Schwellenfrequenzen der Mikrophone sind deshalb nicht mehr so kritisch. Ferner ist es ersichtlich, daß die Phasendrehung der modifizierten Mikrophone erst bei viel niedrigen Frequenzen Bedeutung hat.
Daß die eigene Schwellenfrequenz oder Zeitkonstante der
Anpaßstücke für das RC-Glied, welches dasselbe ausdrückt, kein kritischer Parameter ist, geht aus Fig. 3 hervor, die
die berechneten Phasendrehungskurven eines Mikrophons, auf das ein Anpaßstück mit verschiedenen Zeitkonstanten montiert
ist, darstellt. Die niedere Schwellenfrequenz des verwendeten Mikrophons ist 2 Hz entsprechend der Kurve B in Fig.
2. Die berechnete Kurve C gilt dem Mikrophon mit einem darauf montierten Anpaßstück mit einer Zeitkonstante von
0,08 Sek. , während die Kurve C" dem Mikrophon mit einem darauf montierten Anpaßstück mit einer Zeitkonstante von
0,16 Sek. gilt. Die Kurven sind bis zu ungefähr 40 Hz zusammenfallend
und weichen hiernach bis ungefähr 0,1° bei 20 Hz ab. Es geht so hervor, daß die eigenen Zeitkonstanten
des Anpaßstücks keinen kritischen Parameter ausmachen.
Fig. 4 stellt die Wirkung dar, die eine erfindungsgemäße
Anordnung auf die Phasendrehung eines Mikrophonkanals bei niederen Frequenzen, d.h. im Frequenzbereich 20 Hz bis 1
kHz, hat. Die Kurven I und II stellen die gemessene Phasendifferenz
zwischen zwei Mikrophonkanälen, Kanal a und Kanal b_, dar, wo die verwendeten Mikrophone, Mikrophon A und
Mikrophon B mit bezug auf Druckausgleich traditionellerweise ausgeformt sind.
Die Kurve I stellt die gemessene Phasendifferenz als Funktion
der Frequenz zwischen Kanal a. und Kanal b. mit Mikrophon
A an Kanal a_ angeschlossen und Mikrophon B an Kanal b_ angeschlossen
dar, während die Kurve II die gemessene Phasendifferenz zwischen den selben zwei Kanälen, aber mit umgetauschten
Mikrophonen, also mit Mikrophon B an Kanal a. angeschlossen und Mikrophon A an Kanal b. angeschlossen,
dar. Eine Einheit auf der Ordinate entspricht einer Phasendifferenz von 1°. Es geht aus diesen Kurven deutlich hervor,
daß die einzelnen, traditionell ausgeformten Mikrophone bei
niederen Frequenzen auf die Phasencharakteristiken sehr großen Einfluß haben. Wenn die Mikrophone dagegen auf eine
erfindungsgemäße Anordnung montiert werden, werden bei einer Wiederholung der Messungen von den Phasendifferenzen
zwischen Kanal a. und Kabel b. zwei neue Kurven, Kurve III
und Kurve IV erreicht, die im ganzen Frequenzbereich von 20 Hz bis 1 kHz beinahe zusammenfaldend sind und praktisch
waagerecht verlaufen. Die beiden letzterwähnten Kurven zeigen deutlich, daß ein Umtausch der modifizierten Mikrophone
zwischen den beiden Kanälen nicht auf die Phasencharakteristiken der Mikrophonkanäle einwirkt, so wie es
mit den zwei nicht-modifizierten Mikrophonen der Fall ist. Ferner geht es aus den Kurven deutlich hervor, daß die
erfindungsgemäß modifizierten Mikrophone ferner die Wirkung
aufweisen, daß die Phasendifferenz im ganzen Frequenzbereich dieselbe verbleibt, indem die Kurven III und IV waagerecht
verlaufen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der
Kondensator-Druckmikrophon mit zwei erfindungsgemäßen An-Ordnungen
versehen. Dadurch wird eine weitere Phasendrehung von 90° der erwünschten, auf die Membranhinterseite wirkende
Komponente erreicht. Die unerwünschte Komponente
wird aber ferner reduziert, so daß sie in der Praxis keine
Bedeutung hat.
Es besteht kein Hindernis, da/3 mehrere Anordnungen montiert
werden können, und je mehr Anordnungen montiert werden, um so kleiner wird die unerwünschte Komponente. In Verbindung
mit einer ungeraden Anzahl von Anordnungen wird der Phasenfehler 0°.
Claims (7)
- Patentansprüche:Anordnung an Druckmikrophonen oder zum Verwenden in Verbindung mit Druckmikrophonen umfassend ein Mikrophongehäuse (10) und ein darin oder darauf montiertes schwingendes Element, eine Membran (14), die im Prinzip nur auf der einen Seite einem Schallfeld zugänglich ist, und deren andere Seite einen Teil eines geschlossenen Hohlraums (25) im Mikrophongehäuse ausmacht, welcher Hohlraum eine erste akustische Kapazitanz repräsentiert und durch einen engen Druckausgleichkanal (26), der eine erste akustische Resistanz repräsentiert, mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht, welche Anordnung einen weiteren Hohlraum (40) repräsentierend eine weitere akustische Kapazitanz und einen in Reihe damit vorgesehenen weiteren Druckausgleichkanal (42) repräsentierend eine weitere akustische Resistanz umfasst, welche zweite Kapazitanz und zweite Resistanz in Reihe mit der Kapazitanz bzw. der Resistanz des ersterwähnten Hohlraums (25) und des ersterwähnten Kanals (26) angebracht sind, so da/3 der Druckausgleich dos Mikrophon.·; auch durch den t· rwähnten weiteren Druckausgleichkanal und den erwähnten weiteren Hohlraum erfolgt, dadurch gekennzeichnet, da/9 der weitere Druckausgleichkanalbemessen ist, hauptsächlich nur einen statischen Druckausgleich zu leisten.
- 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η -ζ e i c h η e t, da/3 der weitere Hohlraum (40) und der weitere Druckausgleichkanal (42) als einen integrierenden Teil eines Druckmikrophons vorgesehen ist.
- 3. Anordnung nach Anspruch 2, wo das Druckmikrophon ein Mikrophongehäuse mit einer darin auf einem isolierenden Element (17) angebrachten stationären Elektrode (20), einer im Verhältnis dazu beweglichen, am Ende des Mikrophongehäuses (10) angebrachten Elektrode, und wo der geschlossene Hohlraum zwischen der stationären Elektrode und dem isolierenden Element eingeschlossen ist, dadurch gekennz e ichnet, daß der weitere Hohlraum (40) und der weitere Druckausgleichkanal (42) einstückig mit dem Mikrophon zwischen dem erwähnten isolierenden Element (17) und einem weiteren isolierenden Element (35) eines elektrischen Leiters (38) in einer nach hinten verlaufenden Verlängerung(30) des Mikrophongehäuses vorgesehen sind.
- 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da/3 der weitere Hohlraum und der weitere Druckausgleichkanal in einer separaten Anpassungseinheit oder einem separaten Anpa/Jstück vorgesehen ist, der auf ein handelsübliches Mikrophon abnehmbar montiert werden kann.
- 5. Anordnung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da/? sie mehrere hintereinandergestellte akustische RC-Glieder umfasst, die einen hauptsächlich statischen Druckausgleich leisten.
- 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da/9 sie eine ungerade Anzahl akustischer RC-Glieder umfasst, die einen hauptsächlichstatischen Druckausgleich leisten.
- 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da/3 sie drei akustische RC-Glieder umfasst.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DK235585A DK152160C (da) | 1985-05-28 | 1985-05-28 | Anordning ved trykmikrofoner til forbedring af disses lavfrekvensegenskaber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3616638A1 true DE3616638A1 (de) | 1986-12-04 |
DE3616638C2 DE3616638C2 (de) | 1995-07-20 |
Family
ID=8111811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3616638A Expired - Lifetime DE3616638C2 (de) | 1985-05-28 | 1986-05-16 | Anordnung an Druckmikrophonen zum Verbessern ihrer Niederfrequenzeigenschaften |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4777650A (de) |
JP (1) | JPH0738753B2 (de) |
DE (1) | DE3616638C2 (de) |
DK (1) | DK152160C (de) |
FR (1) | FR2582806B1 (de) |
GB (1) | GB2177798B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7881484B2 (en) | 2004-05-19 | 2011-02-01 | Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg | Capacitor microphone |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DK155269C (da) * | 1986-07-17 | 1989-07-24 | Brueel & Kjaer As | Trykgradientmikrofon |
DK163400C (da) * | 1989-05-29 | 1992-07-13 | Brueel & Kjaer As | Sondemikrofon |
US5224170A (en) * | 1991-04-15 | 1993-06-29 | Hewlett-Packard Company | Time domain compensation for transducer mismatch |
IL137069A0 (en) * | 2000-06-28 | 2001-06-14 | Phone Or Ltd | Optical microphone sensor |
US7065224B2 (en) | 2001-09-28 | 2006-06-20 | Sonionmicrotronic Nederland B.V. | Microphone for a hearing aid or listening device with improved internal damping and foreign material protection |
US7415121B2 (en) | 2004-10-29 | 2008-08-19 | Sonion Nederland B.V. | Microphone with internal damping |
DE102009032057A1 (de) * | 2009-07-07 | 2011-01-20 | Siemens Aktiengesellschaft | Druckwellen-Aufnahme und Wiedergabe |
US9888307B2 (en) | 2015-12-04 | 2018-02-06 | Apple Inc. | Microphone assembly having an acoustic leak path |
US10075783B2 (en) | 2016-09-23 | 2018-09-11 | Apple Inc. | Acoustically summed reference microphone for active noise control |
CN109341842B (zh) * | 2018-12-10 | 2021-06-22 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 利用双微腔飞秒光学频率梳的远程宽频带测振系统及方法 |
US11451902B1 (en) | 2021-05-07 | 2022-09-20 | Apple Inc. | Speaker with vented resonator |
US11490190B1 (en) | 2021-05-07 | 2022-11-01 | Apple Inc. | Speaker with multiple resonators |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1011467B (de) * | 1954-08-13 | 1957-07-04 | Schoeps Dr Ing Karl | Umschaltbares Kondensator-Mikrophon |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1847702A (en) * | 1931-05-02 | 1932-03-01 | Bell Telephone Labor Inc | Sound translating device |
DE884516C (de) * | 1940-12-09 | 1953-07-27 | Siemens Ag | Elektrostatisches Mikrophon |
DE808593C (de) * | 1949-03-10 | 1951-07-16 | Siemens & Halske A G | Kondensatormikrophon mit Richtwirkung |
US3007012A (en) * | 1958-03-14 | 1961-10-31 | Rca Corp | Directional electrostatic microphone |
NL147916B (nl) * | 1966-10-22 | 1975-11-17 | Philips Nv | Elektrodynamische microfoon met cardioidvormige richtkarakteristiek. |
JPS5135251A (de) * | 1974-09-20 | 1976-03-25 | Glory Kogyo Kk | |
JPS5636233Y2 (de) * | 1974-12-27 | 1981-08-26 | ||
US3944756A (en) * | 1975-03-05 | 1976-03-16 | Electro-Voice, Incorporated | Electret microphone |
SU582595A1 (ru) * | 1975-05-27 | 1977-11-30 | Предприятие П/Я Р-6947 | Микрофон |
JPS5654711Y2 (de) * | 1976-06-11 | 1981-12-19 | ||
US4410770A (en) * | 1981-06-08 | 1983-10-18 | Electro-Voice, Incorporated | Directional microphone |
JPS58215900A (ja) * | 1982-06-10 | 1983-12-15 | Toshiba Corp | 静電型電気音響変換装置 |
-
1985
- 1985-05-28 DK DK235585A patent/DK152160C/da active IP Right Maintenance
-
1986
- 1986-05-12 US US06/862,019 patent/US4777650A/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-05-15 GB GB8611862A patent/GB2177798B/en not_active Expired
- 1986-05-16 DE DE3616638A patent/DE3616638C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-05-27 FR FR868607578A patent/FR2582806B1/fr not_active Expired
- 1986-05-28 JP JP61123211A patent/JPH0738753B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1011467B (de) * | 1954-08-13 | 1957-07-04 | Schoeps Dr Ing Karl | Umschaltbares Kondensator-Mikrophon |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JACOBSEN, Finn: Measurement of sound intensity. In: The Acoustics Laboratory Technical University of Denmark, Rapport Nr.28, August 1980 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7881484B2 (en) | 2004-05-19 | 2011-02-01 | Sennheiser Electronic Gmbh & Co. Kg | Capacitor microphone |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK152160C (da) | 1988-08-15 |
GB8611862D0 (en) | 1986-06-25 |
GB2177798B (en) | 1989-05-10 |
GB2177798A (en) | 1987-01-28 |
US4777650A (en) | 1988-10-11 |
DK152160B (da) | 1988-02-01 |
DK235585D0 (da) | 1985-05-28 |
JPH0738753B2 (ja) | 1995-04-26 |
FR2582806B1 (fr) | 1989-02-03 |
DK235585A (da) | 1986-11-29 |
DE3616638C2 (de) | 1995-07-20 |
JPS61277298A (ja) | 1986-12-08 |
FR2582806A1 (fr) | 1986-12-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3616638A1 (de) | Anordnung an druckmikrophonen zum verbessern ihrer niederfrequenzeigenschaften | |
DE2944832C2 (de) | Elektronische Schaltung zur einstellbaren Klanggestaltung | |
DE2258118B2 (de) | Hörgerät | |
DE3502178A1 (de) | Hoergeraet | |
DE69029085T2 (de) | Schaltung zur Verhinderung von Nebensprechkomponenten | |
DE69120542T2 (de) | " Rauschunterdrückender Handapparat " | |
DE3907275C2 (de) | Tonsystem | |
DE2558881A1 (de) | Kondensatormikrophon | |
DE2336319A1 (de) | Verfahren zur rueckkopplungsstabilisierung und miniatur-tonverstaerkersystem, insbesondere fuer schwerhoerigengeraete | |
DE2717372A1 (de) | Verstaerker mit digitaler einstellung | |
DE3034522A1 (de) | Verbund-lautsprechersystem fuer kraftfahrzeuge | |
DE2809634C3 (de) | Künstliches Ohr für Messungen an Ohrhörern | |
DE1525690B2 (de) | Gegenstrahlanordnung | |
DE2620327A1 (de) | Akustische messeinrichtung | |
EP0057287B1 (de) | Einrichtung zum Aufnehmen und/oder Bearbeiten stereophoner Signale | |
DE3011269A1 (de) | Druck-messeinrichtung | |
DE2645705C3 (de) | Blutdruckmesser | |
DE2020611C3 (de) | Dämpfungsglied für Kondensatormikrophone | |
WO2008040579A2 (de) | Druckmessgerät für die prozessmesstechnik | |
EP0574485B1 (de) | Schaltungsanordnung zur verarbeitung von physiologischen messignalen | |
DE1512758C1 (de) | Vocoder fuer hohe Stoerlautstaerken | |
DE2918776C2 (de) | Schaltungsanordnung zum Anpassen eines raumbezogen stereophonen Programmsignals an einen freifeldentzerrten Kopfhörer | |
DE2658275C2 (de) | Hörgerät mit akustischem Impedanzorgan | |
EP0269805B1 (de) | Elektrisch steuerbare Ventileinrichtung | |
DE3637398A1 (de) | Mikrowellenverstaerkereinrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |