DE3616638A1 - Anordnung an druckmikrophonen zum verbessern ihrer niederfrequenzeigenschaften - Google Patents

Anordnung an druckmikrophonen zum verbessern ihrer niederfrequenzeigenschaften

Info

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
Application number
DE19863616638
Other languages
English (en)
Other versions
DE3616638C2 (de
Inventor
Erling Holte Frederiksen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hottinger Bruel and Kjaer AS
Original Assignee
Bruel and Kjaer AS
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bruel and Kjaer AS filed Critical Bruel and Kjaer AS
Publication of DE3616638A1 publication Critical patent/DE3616638A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3616638C2 publication Critical patent/DE3616638C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/20Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
    • H04R1/22Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only 
    • H04R1/222Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only  for microphones
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H3/00Measuring characteristics of vibrations by using a detector in a fluid
    • G01H3/10Amplitude; Power
    • G01H3/12Amplitude; 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
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.
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.
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)

  1. 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 Druckausgleichkanal
    bemessen ist, hauptsächlich nur einen statischen Druckausgleich zu leisten.
  2. 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. 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. 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. 5. Anordnung nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, da/? sie mehrere hintereinandergestellte akustische RC-Glieder umfasst, die einen hauptsächlich statischen Druckausgleich leisten.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da/9 sie eine ungerade Anzahl akustischer RC-Glieder umfasst, die einen hauptsächlich
    statischen Druckausgleich leisten.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, da/3 sie drei akustische RC-Glieder umfasst.
DE3616638A 1985-05-28 1986-05-16 Anordnung an Druckmikrophonen zum Verbessern ihrer Niederfrequenzeigenschaften Expired - Lifetime DE3616638C2 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JACOBSEN, Finn: Measurement of sound intensity. In: The Acoustics Laboratory Technical University of Denmark, Rapport Nr.28, August 1980 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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