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Verfahren zum Verbessern der akustischen Eigenschaften eines Raumes.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Unterstützen der Schallwahrnehmung
durch Schwerhörige.
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Das Verfahren besteht darin, daß man rhythmische Luftwellen von geeigneter
Frequenz und Amplitude erzeugt und anhaltend in den den Schwerhörigen umgebenden
Raum entsendet, wodurch die Ohren des Schwerhörigen für gewöhnliche Geräusche empfindlicher
gemacht werden. Solche Wellen sollen im nachstehenden als Erregungswellen bezeichnet
werden.
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Es ist zwar bekannt, die Gehörorgane einer Massage mit rhythmischen
Luftwellenbewegungen zu unterwerfen, wobei die Luftschwingungen durch Kopfhörer
erzeugt werden, die durch mit Unterbrechern abgehackten Gleichstrom gespeist werden.
Während es sich dort aber um ein Heilverfahren handelt, das die Verbesserung des
Gehörs als Nachwirkung erstrebt, kommt es bei der vorliegenden Erfindung nicht nur
auf die möb liche Nachwirkung an, sondern dort erfolgt die Beeinflussung des Gehörorgans
mit den Erregerwellen zur gleichen Zeit, in der an das Gehör Anforderungen gestellt
werden.
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Bei den bekannten Verfahren ist das nicht möglich, weil die Kopfhörer
die wahrzunehmenden Schallwellen fernhalten oder zum mindesten stark dämpfen.
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Obwohl sich gezeigt hat, daß in den meisten Fällen von Schwerhörigkeit
die Erregungswellenschwingung von einer bestimmten Frequenz und Amplitude mit gutem
Erfolg Anwendung finden kann, um bei einem bestimmten vorliegenden Fall von Taubheit
die erstrebte Wirkung der Hörverbesserung zu ergeben, und obwohl diese Frequenz
und Amplitude für jeden besonderen Fall leicht bestimmt werden kann, so hat sich
doch auch gezeigt, daß eine bedeutsame Verbesserung des Hörvermögens in den meisten
Fällen durch Wellen erzeugt werden kann, deren Frequenz außerhalb der Hörfrequenzen
liegt und welche beträchtliche Amplituden besitzen. Gemäß der Erfindung sollen derartige
Wellen allgemein in Theatern, Kirchen, Hörsälen, Wohnräumen u. dgl. benutzt werden.
Die Amplitude der Wellen ist hierbei jeweilig den Abmessungen und der jeweilig in
Betracht kommenden Art der Raumumschließung des Hörsaals anzupassen.
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Es zeigt sich, daß bei Verbesserung der akustischen Eigenschaften
von Hörsälen, Theatern, Kirchen u. dgl. für die Schallwahrnehmung durch Schwerhörige
Erregungswellen wirksam sind, welche hinsichtlich ihrer Frequenz und Amplitude bei
Menschen von mittlerer Schwerhörigkeit eine geeignete Erregungswirkung geben. Diese
Wellen haben eine heilsame natürliche Wirkung auf ein unvollkommenes Ohr, welche
wahrscheinlich darin ihre Ursache hat, daß der Temsor-Tympani-Muskel zum Ansprechen
gebracht wird. Diese Wirkung auf das erschlaffte schwingungsfähige System des tauben
Ohrs ist praktisch gänzlich ohne Einfluß auf ein gesundes Ohr.
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Die Erfindung ist aber nicht auf die Anwendung von außerhalb der Hörfrequenzen
liegenden Frequenzen beschränkt, da gewisse hörbare Frequenzen, insbesondere diejenigen,
welche nahe der Grenzen der Hörbarkeit liegen, durchaus befriedigende Wirkungen
ergeben, wenn auch Wellen von niedriger, nicht hörbarer Frequenz vorzuziehen sind,
weil sie die Möglichkeit einer Störung von normal Hörenden vermeiden.
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Im wesentlichen unhörbar sind hierbei nicht nur Wellen, welche tatsächlich
von unhörbarer Frequenz sind, d. h. deren Frequenz entweder oberhalb oder unterhalb
der Hörgrenzen liegt, sondern auch Wellen, welche sich diesen Grenzen nähern und
deren Frequenz von der Art ist, daß, obwohl sie hörbar sind, sie doch von Menschen
mit normalem
Hörvermögen nicht lästig empfunden werden. Die Grenzen
der Hörbarkeit können nicht genau festgelegt werden, da sie auch bei Menschen mit
normalem Hörvermögen außerordentlich schwanken.
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Bei der Anwendung der Erfindung ist die passende Wahl der Amplitude
wichtiger als die Wahl der Schwingungsfrequenzen. Die Erfahrung zeigt, daß die Anwendung
allzu großer Amplituden das Erreichen des Erfindungszwecks beeinträchtigt und daß
taube Personen, welche dem Einfluß von Erregungswellen ausgesetzt werden, deren
Amplitude zu groß ist, nicht dazu gelangen, zu hören, sondern sogar eine lästige
Erregung empfinden. In gewissen besonderen Fällen, namentlich bei Kindern, zeigt
es sich als notwendig, Schwingungen von hoher Frequenz und großer Amplitude anzuwenden.
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Es ist bekannt, daß taube Menschen, um überhaupt hören zu können,
Schallwellen erfordern, deren Amplitude ungewöhnlich groß ist, z. B. sehr lautes
Sprechen, damit der Gehörmangel überwunden wird. Es zeigt sich, daß Erregungswellen,
deren Frequenzen unter oder über den Hörfrequenzen liegen, ähnlich wirken wie übermäßig
starke Amplituden der zu Gehör zu bringenden Schallwellen. Daraus ergibt sich eine
zwiefache Art der günstigen Wirkung der Erfindung, nämlich daß bei der Sprachübermittlung
nicht nur besseres Hören erzielt wird, sondern auch die Notwendigkeit sehr lauten
Sprechens für die Person fortfällt, welche sich mit dem Tauben verständigen will.
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Zum Durchführen des Verfahrens kann man sich irgendeiner Vorrichtung
bedienen; die die Schwingungen in an sich bekannter Weise dem Raum durch einen auf
elektrischem Wege in Schwingungen versetzten Körper mitteilt. Die Zeichnung zeigt
rein schematisch zwei Ausführungsformen von an sich bekannten Einrichtungen, welche
sich für den vorliegenden Zweck als brauchbar gezeigt haben, und zwar: Abb. i eine
Einrichtung zum Erzfugen von niedrigfrequenten Erregungswellen und Abb. 2 eine Einrichtung
zum Erzeugen von hochfrequenten Erregungswellen.
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In Abb. i bezeichnet M einen Motor, in dessen Feldstromkreis ein Widerstand
R3 eingeschaltet ist, der dazu dient, die Geschwindigkeit des Motors zu regeln.
N bezeichnet einen Wechselstromgenerator mit Selbsterregung, welcher einen Kommutator
N1 hat, durch den Gleichstrom auf die Feldmagnetwicklungen N2 und durch die Drähte
2o, 21 auf die Spule L4 übertragen wird, welche den einen Schenkel 1" des Magneten
I umgibt. Kollektorringe N3 auf der Generatorwelle übertragen Wechselstrom durch
die Drähte 22, 23 auf die Spule L3, in deren Stromkreis ein Widerstand R4 liegt.
Die Spule L3 besteht nur aus wenigen Windungen und ist von geringem Gewicht und
um das rohrförmige Ende einer kegelförmigen Membran D, die in bekannter Weise aus
leichtem Faserstoff, wie z. B. Papier oder Pergament, besteht, gewickelt. Diese
Membran wird in bekannter Weise von einem dünnen Kautschukring F getragen, welcher
an dem Rande einer kreisförmigen Öffnung einer Prallplatte B befestigt ist. Die
Membran vermag sich auf diese Weise in Richtung ihrer Achse zu bewegen. Die Spule
L3 liegt in dem Magnetfeld zwischen den Polen h, 1 2 des Magneten
1. Das Ende des Kernes I3 erstreckt sich in die Spule L3. Infolge der Schwingungen
des Wechselstroms wird ein Magnetfeld in L 3 erzeugt, welches seine Richtung ändert
bei jeder Änderung der Richtung des oszillierenden Stromes. Wenn das Magnetfeld
gleiche Richtung hat wie das des Magneten I, dann ziehen die beiden Felder einander
an, wodurch die Spule L; veranlaßt wird, sich aus ihrer normalen Lage in der Richtung
ihrer Achse zu bewegen. Wenn das Magnetfeld L" seine Richtung umkehrt, dann erfolgt
eine Abstoßwirkung, und die Spule L3 bewegt sich in entgegengesetzter Richtung.
Auf diese Weise wird die Membran D in genauem Gleichlauf mit der elektrischen Schwingung
hin und her bewegt, und es werden Luftschwingungen oder Wellen von geregelter Frequenz
und Amplitude erzeugt oder ausgesandt. Die Prallplatte B verhindert, daß die Luft
um ihre Kanten herumströmt. Die Wellen werden auf diese Weise nach auswärts gerichtet.
Die Frequenz der Wellen kann durch den Widerstand R; überwacht und die Amplitude
kann durch den Widerstand R, verändert werden.
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Zum Erzeugen von hochfrequenten L uftschwingungen kann man die in
Abb.2 dargestellte Vorrichtung benutzen. Der Schwingungsgenerator hat dieselbe Einrichtung
wie bei Abb. i. Es werden jedoch die direkten und oszillierenden Ströme, welche
durch die Spulen L., und L,. fließen, durch einen Wechselstrorngleichrichter und
einen Oszillator einer Vakuumröhre vom Audiontyp erzeugt.
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In Abb. 2 bezeichnen 24 und 25 die üblichen Stromleiter eines Netzes.
Dieselben sind mit der Primärspule T1 eines Transformators verbunden, welcher noch
drei weitere Spulen auf dem gleichen Eisenkern T hat. Die Spule T2 hat viel mehr
Windungen als die Primärspule und transformiert den Strom in die Höhe, so daß an
den Enden der Spule eine starke Spannungsdifferenz besteht. jedes Ende der Spule
ist verbunden mit der Anode eines thermionischen Gleichrichters R, oder R2, wodurch
bewirkt wird, daß der Strom nur in
einer Richtung; nämlich von -der
Anodenplatte zum Glühfaden, zu strömen vermag. Strom zum Beheizen der Glühfäden
der Gleichrichterröhre wird durch eine dritte Spule T, geliefert, welche mit einer
hinreichenden Zahl von Windungen gewunden ist, um- eine induzierte Spannung von,
geeignetem Betrage zu erzeugen. Die Mitte der Spule T3 weist keine Spannungsschwankungen
auf. An diesem Punkt liegt der eine Pol des Stromkreises, in welchem sich die Spule
L,, des Stromerzeugers befindet.
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Infolge der abwechselnden positiven und negativen Phasen der Anodenplatten
der Gleiehrichterröhren lassen die Röhren den Strom abwechselnd-von der Anode auf
den Glühfaden übertreten, wodurch eine hohe Spannung auf die Enden der Spule T3
übertragen wird. Durch Stromableitung von der Mitte der Spule wird eine nahezu gleichförmige
Spannung verfügbar, welche praktisch gleich. der Hälfte der Spannung an den Enden
der Spule T2 ist. Diese konstante Spannung betreibt den später zu beschreibenden
Oszillätor. Die Spule T4 liefert Strom für den Faden der Drei-Element-Vakuum-1 öhre
o.
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Der Oszillator ist der Erzeuger der Hochfrequenzströme,welche später
in Schallwellen umgewandelt werden, welche die Frequenz und Amplitude haben, die
für die Zwecke der Erfindung erforderlich sind. Die Wirkungsweise ist genau die
gleiche wie diejenige irgendeines Vakuum-Audion-Oszillators und besteht darin, die
Drei-Element-Vakuumröhre o mit Hochspannung an ihrer Anode durch die Spule L2 zu
versorgen. Ein Magnetfeld wird in dieser Spule .infolge des Anodenstromes erregt
und wirkt auf die Spule L1, so daß darin eine Spannung erzeugt wird. Diese Spannung
wird dem Gitter der Vakuumröhre aufgedrückt, und da das Potential des Gitters den
Stromdurchgang im Anodenstromkreis überwacht, so werden stetige Schwingungen in
den Spulen L1 und L2 und in den Kondensatoren Cl bis C., erzeugt, deren Periodizität
von den Konstanten dieser Teile abhängt. Um das Gitter von der Hochspannung des
Anodenstromkreises zu isolieren, ist ein Kondensator C, vorgesehen. Die Kapazität
dieses Kondensators ist sehr groß, und demgemäß ist seine Reaktanz mit Bezug auf
den Schwingungsstrom bei hohen Frequenzen sehr gering, während seine Reaktanz gegenüber
dem Gleichstrom des Anodenstromkreises unendlich groß ist. Um die Kondensatoren
für irgendeine bestimmte Frequenz einzuschalten, sind besondere Schalter vorgesehen.
Die Spule L1 ist unmittelbar an den Kondensator Ca angeschlossen, wie es bei der
Spule L2 der Fall ist, sondern die Spule L1 ist mit dem Kondensator C8 über die
Spule L3 in dem Schwingungsgenerator verbunden. Auf diese Weise geht der Schwingungsstrom
durch die Spule L3.
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Wenn der Schalter S geschlossen ist, dann erzeugt der Wechselstrom
in der Spule T1 ein wechselndes Magnetfeld in dem Kern T. In den Sekundärwicklungen
werden Spannungen induziert, welche .von der Zahl der Spulenwindungen abhängen.
Wechselstrom aus der Spule T2 fließt durch die Gleichrichter R1 und R2. Die Glühfäden
dieser Gleichrichter werden durch einen von T3 herkommenden Strom und der Glühfaden
des Oszillators wird von der Spule T, beheizt. Der gleichgerichtete Wechelstrom
fließt dann von der Mitte der Spule T. durch L4 und erregt so den Magneten I, darauf
geht er durch die Oszillatorspule L2 zu der Vakuumröhre o und zurück nach T2 durch
die gemeinsame Verbindung zwischen den Spulen T¢ und T2. Auf diese Weise werden
Schwingungen in L1, L2 und L, und in den Kondensatoren Cl bis C., hervorgerufen.
Diese Schwingungen erregen ein magnetisches Feld in L3, welches bei jeder Richtungsänderung
des oszillierenden Stromes seine Richtung ändert.
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Die Membran D wird daher in der bei Abb. i erläuterten Weise in Schwingung
versetzt und erzeugt Luftwellen von der gewünschten hohen Frequenz.
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Eine Membran von bis zu 30 cm Durchmesser genügt bei geeigneten
Anwendungsbedingungen, um einen großen Hörsaal mit einer passenden Wellenschwingung
zu erfüllen, und eine Membran von 15 cm Durchmesser hat sich im Freien als hinreichend
bis zu einer Entfernung von etwa io m erwiesen.