DE444673C

DE444673C - Verfahren zur Umformung von mechanischen AEnderungen, die durch den Schall hervor-gerufen werden (Koerperschwingungen, Dichteschwankungen usw.), in elektrische Impulse

Info

Publication number: DE444673C
Application number: DET29651D
Authority: DE
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Publication date: 1927-05-27

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Mikrophon zur Umsetzung von mechanischen Wirkungen des Schalles in elektrische. Es beruht auf dem Gedanken, die sehr kleinen mechanisehen \^Teränderungen (Dichteänderungen der Luft, mechanische Bewegungen von !Membranen u. dgl.), die der Schall hervorruft, zur Erzeugung von Interferenzen im Strahlenwege einer Lichtquelle zu benutzen und die

ίο dadurch entstehenden Lichtschwankungen direkt oder indirekt, z. B. auf dem Umwege über eine photographische Aufzeichnung, in elektrische Impulse umzusetzen, wozu bekannte Mittel, wie photoelektrische Zellen, Selenzellen u. dgl., verwendet wei-den.

Ein derartiges Mikrophon hat den Vorteil, daß außerordentlich kleine mechanische Änderungen wirksam werden. Benutzt man z. B. eine durch den Schall zum Schwingen ge-

-20 brachte Membran, so braucht diese nur einen Gesamtausschlag von 0,0004 mm zu machen, um bei Verwendung von blauem Licht Interferenzwirkungen hervorzubringen. Eine solche Membran kann daher stark gedämpft sein, wodurch der das elektrische Abbild des Schalles verzerrende Einfluß von Eigenschwingungen beseitigt und die absolute Proportionalität der Umformung gesichert wird. Man kann aber auch ohne schwingende Membran arbeiten, beispielsweise in der Form, daß in einer Art Gas-Interferometer-Anordnung in den Weg des einen Lichtstrahles eine Art Luftresonator, z. B. eine Kammer oder Röhre, eingeschaltet ist, welche mit der schall-· erregten Außenluft in Verbindung steht, so daß in der Röhre Verdichtungen und Verdünnungen der Luft im Rhythmus der Schallfrequenz hervorgebracht werden. Näheres zeigt die nachstehend beschriebene Abbildung, welche die Erfindimg im grundsätzlichen veranschaulichen soll.

Ein von einer Lichtquelle L, beispielsweise einem stark beleuchteten Spalt, ausgehender Lichtstrahl wird in bekannter Weise, z. B.

durch zwei Jaminsche Platten P¹ und P² in einen reflektierten und einen gebrochenen Strahl 1 bzw. 2 zerlegt, welche beide zunächst parallel verlaufen. Der Gang und die Zuordnung der Strahlen sind durch aufgesetzte Pfeile angedeutet. Wahrend der Strahl 1 unmittelbar von P¹ nach P² gelangt, ist in den Weg des Strahles 2 der Schallempfänger eingeschaltet. Tn der Abbildung ist als solcher eine stark gedämpfte Membran M angenommen, auf welche der Schall in der Richtung des Pfeiles 3 trifft. An der Rückseite der Membran ist ein kleines Spiegelchen S befestigt, auf welches der Strahl 2 mittels eines Winkelspiegels W abgelenkt wird. Der von S zurückgeworfene Strahl 2 kommt dann durch Reflexion an der Oberfläche von P² mit dem an gleicher Stelle austretenden gebrochenen Strahl 1 zur Interferenz. Alle optischen Hilfsmittel, wie Linsen, Blenden usw., die zur \^?ervollständigung der Apparatur in der Praxis notwendig sind, bleiben hier der Übersicht halber fort.

In der Praxis entsteht bei der vorstehend geschilderten Anordnung durch das Zusammenwirken aller vom Spalt L kommenden Strahlen ein System von Interferenzstreifen (monochromatisches Licht vorausgesetzt), d.h. eine Folge heller und dunkler Spaltbilder. Läßt man die Strahlen durch ein Raster R gehen, auf welchem eine dem Interferenzbilde gleichende Folge von abwechselnd undurchsichtigen und durchsichtigen Streifen von der •v-Bf&itc des Spaltbildcs sich befindet, so wird auf -eine hinter dem Raster im Strahlenweg liegende lichtelektrische Zelle Z eine gewisse Lichtstärke treffen, wenn das hiterfcrcnzbild auf dem Raster R so liegt, daß die hellen Spaltbilder von L auf durchsichtige Stellen fallen. \^Terschiebt sich aber das [nterferenzbild durch die Änderungen des Weges des Strahles 2, die den Schallvorgängen entsprechen, um nur eine Sireifcnbreite, so fallen die hrllen Spahbilder auf die undurchsich-

tigen Stellen des Rasters, und die Zelle Z erhält kein Licht. Die in der Abbildung gezeichnete Verbindung der lichtelektrischen Zelle mit der Verstärkeranordnung V zum Zwecke der Umformung der Lichtschwankungen in verstärkte elektrische Impulse geschieht nach einer der vielen bekannten Schaltweisen und soll hier weiter nicht erörtert werden. Zu beachten ist bei der Ausführung der Erfindung, daß die Lage aller optischen Teile sowie des Schallempfängers zueinander sehr stabil sein muß, um den Einfluß von Erschütterungen auszuhalten.
Damit eine den Schallschwingungen proportionaie elektrische Wirkung zustande kommt, muß die Anordnung so getroffen werden, daß die maximale A^erschiebung der Interferenzstreifen eine Streifenbreite nicht übersteigt, da bei einer größeren Verschiebung das Spaltbild wieder auf eine undurchsichtige Stelle des Rasters fallen würde und somit eine Abnahme in der Beleuchtungsstärke der lichtelektrischen Zelle eintreten würde.

Die zweite der vorstehend angedeuteten Möglichkeiten zur Beeinflussung des Strahles 2 läßt sich derart verwirklichen, daß dieser Strahl eine Luftkammer durchsetzt, in welcher der auftreffende Schall die seiner Frequenz und Amplitude entsprechenden Dichtschwankungen hervorruft, während der Strahl 1 einen gegen den Schall abgedichteten Luftweg passiert. Der Gangunterschied beider Strahlen wird dann durch die Änderangen der Fortpflanzungsgeschwindigkeit infolge der Dichteschwankungen erzeugt und bei geeigneter Bemessung der Luftwege groß genug, um abwechselnde Auslöschung und Aufhellung bei genügend kleinen Schallamplituden zu erzeugen.

■ Wendet man die indirekte Schallaufzeichnung, etwa auf einem Schallfilm, an, so kann man das Interferenzbild ohne Zwischenschaltung eines Rasters unmittelbar auf dem Film aufnehmen, wobei die \'~erschiebung der Interferenzstreifen rechtwinklig zur Fortbewegungsrichtung des Films erfolgen muß. Bei der Wiedergabe muß dann aber ein Raster in konstanter Lage, ähnlich der hier beschriebenen Anordnung, benutzt werden, um die Änderungen der Belichtung der lichtelektrischen Zelle richtig zu steuern.

Man kann aber auch das für die Aufnahme dienende Interferenzlicht in gleicher Form bei der Wiedergabe benutzen, um die Zelle durch den exponierten und entwickelten Film hindurch richtig zu beleuchten, indem man es hierfür seiner Lage nach unveränderlich macht. Dann ergibt sich beim Vorbeigleiten des Films von selbst der erforderliche Wechsei von hell und dunkel, indem die feststehenden hellen Spaltbilder abwechselnd auf undurchlässige und durchlässige Stellen des Films treffen.

Claims

65 Patentansprüche:

1. Verfahren zur Umformung, von mechanischen Änderungen, die durch den Schall hervorgerufen werden (Körperschwingungen, Dichteschwankungen usw.), in elektrische Impulse, dadurch gekennzeichnet, daß der Gangunterschied zur Interferenz gelangender Lichtstrahlen durch diese mechanischen Änderungen beeinflußt wird und die entstehenden Lichtschwankungen auf eine lichtelektrische Zelle oder ein ähnliches Mittel einwirken.

2. Elektrooptisches Mikrophon, dadurch gekennzeichnet, daß mechanische Änderungen, die der Schall hervorruft (Körperschwingungen, Dichteschwankungen), den Gangunterschied zur Interferenz gelangender Lichtstrahlen beeinflusset! und die entstehenden Lichtschwankungen durch bekannte Mittel, z. B. lichtelektrische Zellen, in elektrische Impulse umgeformt werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Interferometer-Anordnung in den Weg des einen Strahles ein Spiegel (S) eingeschaltet wird, der mit einer durch den Schall in Bewegung gesetzten Membran verbunden ist und die Länge des Lichtweges infolge der Bewegungen der Membran verändert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Interferometer-Anordnung einer von den beiden Strahlen durch eine mit der Außenluft verbundene Luftkammer geleitet wird, in welcher der Schall Dichteschwankungen hervorbringt, während in den Weg des anderen Strahles ein schalldichter Luftraum eingeschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Lichtweg vor der lichtelektrischen Zelle ein Raster gestellt wird, durch welches das Strahlenbündel nach der Interferenz hindurchtritt, derart, daß eine Verschiebung des Interferenzbildes um nur eine Streifenbreite Auslöschung oder Aufhellung bewirken kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.