DE569701C

DE569701C - Sound recording and reproducing apparatus

Info

Publication number: DE569701C
Application number: DEI26719D
Authority: DE
Original assignee: Electrical Research Products Inc
Current assignee: Electrical Research Products Inc
Priority date: 1925-05-29
Filing date: 1925-10-02
Publication date: 1933-02-08

Description

Die Erfindung betrifft Tonaufzeichnungs- oder Tonwiedergabevorrichtungen für Sprechmaschinen, und im besonderen bezieht sich die Erfindung auf solche mit mechanischen Filtern.The invention relates to sound recording or reproducing devices for speaking machines, and more particularly, the invention relates to those with mechanical filters.

Es ist bekannt, daß mechanische Schwingungssysteme, die aus Massen und elastischen Teilen bestehen, durch geeignete Dimensionierung und Kopplung der einzelnen Teile in ein mechanisches Wellenfilter umgeändert werden können, das die mechanischen Schwingungen in derselben Weise weiterleitet, wie elektrische Wechselströme in einem elektrischen Filter übertragen werden. Derartige mechanische Systeme können wahlweise Schwingungen aller Frequenzen innerhalb gegebener Grenzen weiterleiten.It is known that mechanical vibration systems, which consist of masses and elastic Parts exist, through suitable dimensioning and coupling of the individual parts in a mechanical wave filter can be changed that the mechanical vibrations in the same way as electrical alternating currents in an electrical Filters are transmitted. Such mechanical systems can selectively vibrate any frequency within a given Forward boundaries.

Es ist auch bekannt, daß, wenn der eine oder beide durch das Filter verbundenen Teile von einer die Energie verbrauchenden Art sind und einen mechanischen Widerstand zeigen, der annähernd gleich der charakteristischen Belastung (Impedanz) oder dem Wellenwiderstand des Filters bei den Frequenzen innerhalb des gegebenen Frequenzbandes ist, eine gleichförmige Übertragung dieser Frequenzen erzielt wird.It is also known that when either or both are connected by the filter Parts are of an energy consuming type and have mechanical resistance show which is approximately equal to the characteristic load (impedance) or the Characteristic impedance of the filter at the frequencies within the given frequency band a uniform transmission of these frequencies is achieved.

Mechanische Filter werden bereits in Verbindung mit Schallwiedergabe- und Schallauf zeichnungsvorrichtungen, also auch mit akustischen Schalldosen von Sprechmaschinen, verwendet, um den Wirkungsbereich dieser Einrichtungen in der Weise zu erhöhen, daß alle Frequenzen, die für die Sprache und Musik von Wichtigkeit sind, in diesen eingeschlossen sind. Bei diesen bekannten Systemen bildeten jedoch die Hauptteile des Filters einen besonderen Zusatz zur Schalldose, dem die vorhandenen Massen und Elastizitäten der Schalldose, ζ. B. der Schallstift, der Xadelarm o. dgl., so angepaßt waren, daß sie hierzu harmonierende Abschnitte der Siebkette bildeten. Eine gleichförmige Übertragung wurde in der Weise erhalten, daß das Filter durch eine die Energie verzehrende Einrichtung abgeschlossen wurde, die praktisch die ganze Schwingungsenergie verbrauchte und nur einen ganz kleinen Teil hiervon für den Verwendungszweck übrig ließ.Mechanical filters are already used in connection with sound reproduction and sound running drawing devices, also with acoustic sound boxes from speaking machines, used to increase the scope of these facilities in such a way that all frequencies that are important for speech and music are included in this are. In these known systems, however, the main parts of the filter formed a special addition to the sound box, which the existing masses and elasticities of the sound box, ζ. B. the sound pen, the Xadelarm or the like, were adapted in such a way that they harmonize sections of the sieve chain formed. A uniform transmission was obtained in such a way that the filter passed through an energy-consuming Facility was completed, which practically consumed all of the vibrational energy and only left a very small part of it for the intended use.

Bei Schallwiedergabeeinrichtungen, z. B. Sprechmaschinen, bei welchen die Energie der mechanischen Schwingungen direkt in Schallenergie umgeformt wird., bildet der Strahlungswiderstand des den Schall aussendenden Teiles die Belastung des mechanisehen Schwingungssystems. Esistauchbekannt, Schallerzeugungseinrichtungen so zu konstruieren, daß der Strahlungswiderstand für denIn the case of sound reproduction devices, e.g. B. Talking machines, in which the energy the mechanical vibrations is converted directly into sound energy., forms the Radiation resistance of the part emitting the sound, the load on the mechanical Vibration system. It is also known to construct sound generating devices so that the radiation resistance for the

ganzen Bereich, der hörbaren akustischen Frequenzen derselbe bleibt. Ferner ist auch bekannt, das schmale Ende des Trichters mit einer geeignet dimensionierten Luftkammer zu verbinden, mittels welcher die Größe des Strahlungswiderstandes innerhalb willkürlicher Grenzen eingestellt werden kann.entire range of audible acoustic frequencies remains the same. Furthermore is also known, the narrow end of the funnel with a suitably sized air chamber to connect, by means of which the magnitude of the radiation resistance within arbitrary Limits can be set.

Bei den bisher bekannten Schalldosen mit mechanischer Siebkette waren die die zusätzliche Siebkette bildenden Glieder wegen ihres Raumbedarfs störend. Die Erfindung vermeidet solche zusätzliche Siebkettenglieder, vereinfacht hierdurch den äußeren Aufbau der Schalldosen mit Siebketten, erreicht aber trotzdem die gewünschte Siebkettenwirkung. Dies wird gemäß der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß außer den bei den gewöhnlichen Schalldosen vorhandenen Elastizitäten, wie z. B. der elastischen Schallnadel und dem zwischen der Membran und dem Trichterumfang befindlichen Luftraum, noch andere sich in den inneren Aufbau der Schalldose eingliedernde Teile als Siebkettenglieder ausgebildet sind. Insbesondere erfolgt dies gemäß der Erfindung bei einer als Elastizität wirkenden Einschnürung des Nadelarms, bei dem an sich bekannten, spinnenartigen Arm der Verbindung zwischen Nadelarm und Membran, sowie bei der elastischen Lagerung der kolbenartig wirkenden Membran. Diese besonderen Ausbildungen der Einzelteile der Schalldose sind zwar an sich bei einzelnen Schalldosen bekannt. Die Neuerung beruht gemäß der Erfindung darin, diese als Einzelteile bekannten Einrichtungen für die an sich bekannte mechanische Siebkette der Schalldose auszunutzen. Diese Elastizitäten sind erfindungsgemäß mit Bezug auf die dazugehörigen Massenglieder der Schalldose so abgestimmt, proportioniert und angeordnet, daß sie allein die mechanische Siebkette bilden, und daß die Schallwellen frei und gleichförmig ohne eine bemerkenswerte Dämpfung innerhalb der wichtigsten Frequenzreihe ausgesandt werden, die mehr als .2¹/» Oktaven umfaßt. Die einzelnen Teile des Filters (bei der gezeigten Ausführungsform sind drei Abschnitte angenommen), die die wichtigsten Teile einer akustischen Schalldose umfassen, haben gleichförmige Widerstände (Impedanzen) für die ausgewählten Frequenzreihen und passen zu dem Widerstand des Schalltrichters.In the previously known sound boxes with a mechanical sieve chain, the links forming the additional sieve chain were disruptive because of their space requirements. The invention avoids such additional sieve chain links, thereby simplifying the external structure of the sound boxes with sieve chains, but nevertheless achieves the desired sieve chain effect. This is achieved according to the invention essentially in that, in addition to the elasticities present in the usual sound boxes, such. B. the elastic sound needle and the air space located between the membrane and the funnel circumference, and other parts that are incorporated into the inner structure of the sound box are designed as chain-sieve links. In particular, this takes place according to the invention with a constriction of the needle arm acting as elasticity, with the known, spider-like arm of the connection between needle arm and membrane, and with the elastic mounting of the piston-like acting membrane. These special designs of the individual parts of the sound box are known per se for individual sound boxes. According to the invention, the innovation is based on utilizing these devices, known as individual parts, for the mechanical sieve chain of the sound box, which is known per se. According to the invention, these elasticities are matched, proportioned and arranged with respect to the associated mass members of the sound box in such a way that they alone form the mechanical sieve chain, and that the sound waves are emitted freely and uniformly without any noticeable attenuation within the most important frequency series, which are more than .2 ¹ / »includes octaves. The individual parts of the filter (three sections are assumed in the embodiment shown), which comprise the most important parts of an acoustic sound box, have uniform resistances (impedances) for the selected frequency series and match the resistance of the horn.

Die Abb. 1 der Zeichnung zeigt schematisch die Teile des Schallübertragungsweges von der Nadelspitze bis zur freien Luft bei einer mechanischen Sprechmaschine gemäß der Erfindung.Fig. 1 of the drawing shows schematically the parts of the sound transmission path from the point of the needle to the free air in a mechanical speaking machine according to the invention.

In der Abb. 2 ist eine solche mechanische Impedanzanordnung mit elektrischen Symbolen dargestellt.In Fig. 2 is such a mechanical impedance arrangement with electrical symbols shown.

Zum Vergleich mit einem elektrischen Übertragdngsstromkreis wird die mechanische Übertragungseinrichtung als Linie mit Reihenoder Parallelkomponenten betrachtet. Es sei darauf hingewiesen, daß die Sprechmaschine als eine einzige Linie dargestellt wird, deren Parallelzweige im allgemeinen in den freien Raum wirken. In Wirklichkeit wirken die Zweige in die Luft. Aber da die Zweige sehr kleine Dimensionen im Verhältnis zu den Wellenlängen der Sprechfrequenzen in der Luft besitzen, wirkt die Luft wie ein freier Raum für die meisten Teile, da eine Zerstreuung infolge der Übertragung in die Luft sehr klein ist.For comparison with an electrical transmission circuit, the mechanical Transmission facility viewed as a line with series or parallel components. Be it pointed out that the speaking machine is represented as a single line, their Parallel branches generally act in free space. In reality they work Branches in the air. But since the branches are very small in relation to the dimensions Having wavelengths of speech frequencies in the air, the air acts like a free space for most parts, as there is a great deal of dispersion as a result of the airborne transmission is small.

Die Parallelzweige der Linie ergeben den Durchgang für den mechanischen Strom von dem Hauptreihenweg. Die Reihenelemente der Linie sind Teile, durch welche der ganze Strom der mechanischen Linie fließen muß. Das für einen mechanischen Umformer benutzte Symbol ist dasselbe, wie es gewöhnlich in elektrischen Stromkreisen Verwendung findet und zeigt nur eine Änderung der Ver-Schiebungsgeschwindigkeiten an diesen Punkt an.The parallel branches of the line result in the passage for the mechanical current of the main row path. The row elements of the line are parts through which the whole The mechanical line must flow. That used for a mechanical converter Symbol is the same as commonly used in electrical circuits and only indicates a change in displacement rates at that point.

Die charakteristische Impedanz ist für jeden Filterabschnitt die gleiche, und die Impedanz des Filters ist dem Endbelastungs- go widerstand für alle Frequenzen innerhalb des Bereiches angepaßt. Infolgedessen kann die Erfindung als ein System bezeichnet werden, bei welchem die mechanischen Impedanzen der Abschnitte, die das Filter und den Schallwiedergabeapparat darstellen, allen Punkten der Verbindung zwischen der Nadelspitze und der Trichteröffnung angepaßt sind.The characteristic impedance is the same for each filter section, and so is the impedance of the filter is the ultimate load resistance for all frequencies within the Adapted to the area. As a result, the invention can be referred to as a system at which the mechanical impedances of the sections that make up the filter and the sound reproducing apparatus represent, are adapted to all points of the connection between the needle tip and the funnel opening.

Das in Abb. 1 dargestellte System besteht aus den üblichen Gliedern, nämlich einem Nadelhalter, einer Membran, einem Trichter, zusammen mit einer Luftkammer für die Verbindung zwischen der Membran und dem Trichter. Außerdem ist ein elastisches, in bekannter Weise mit Armen versehenes Zwischenglied für die Verbindung zwischen dem Nadelarm, und der Membran vorgesehen. Dieses Zwischenglied soll die Antriebskraft gleichförmiger über die Fläche der Membran verteilen. Die Impedanzteile des Systems sind no in der bei elektrischen Siebketten üblichen Form in der Abb. 2 gezeigt. Die entsprechenden mechanischen Teile haben in Abb. 1 die gleichen Bezugszeichen.The system shown in Fig. 1 consists of the usual links, namely one Needle holder, a membrane, a funnel, together with an air chamber for the connection between the membrane and the funnel. It is also an elastic, well-known in Articulated intermediate member provided for connection between the needle arm and the membrane. This Intermediate member is intended to distribute the driving force more uniformly over the surface of the membrane. The impedance parts of the system are no in the usual electrical sieve chains Shape shown in Fig. 2. The corresponding mechanical parts have in Fig. 1 the same reference numerals.

Der erste Teil des Systems besteht aus der Nadel und dem Nadelarm. Dieser ist drehbar gelagert. Vermöge der Hebelkraft wird die Nadelspitzengeschwindigkeit umgeformt, bevor sie der Nadelarm auf die Membran überträgt. Außer der Umformereigenschaft iao besitzen diese Teile Masse und Elastizität. Die Elastizität S₁ der Nadel absorbiert einenThe first part of the system consists of the needle and the needle arm. This is rotatably mounted. The needle tip speed is converted by means of leverage before the needle arm transmits it to the membrane. In addition to the iao converter property, these parts have mass and elasticity. The elasticity S _{1 of} the needle absorbs you

Teil der der Nadel durch die Aufzeichnung mitgeteilten schwingenden Bewegung und wirkt infolgedessen als Parallelimpedanz am Eingangsende. Die Masse Tn₁ des Nadelarmes liefert einen Trägheitswiderstand, und die Elastizität .S₃ des Nadelarmes stellt eine Kupplungsbelastung (Kopplungsimpedanz) parallel zu dem übrigen Teil der Linie dar. In der Abb. 2 ist der Nadelarm durch den Transformator T₁, durch die Masse To₁ und durch die Elastizität S₁ dargestellt. Dabei bedeutet die Masse In₁ die wirksame Masse des Nadelarmes am Membranende. Der zweite Teil des Systems besteht aus dem Zwischenglied, das die Form einer kelchförmigen Scheibe und eine Reihe von elastischen radialen Armen hat, deren Enden an der Membran befestigt sind. Von diesem Zwischenglied ist der feste Mittelteil in Abb. 2 durch die Linien- oderPart of the oscillating movement communicated to the needle by the recording and consequently acts as a parallel impedance at the input end. The mass Tn _{1 of} the needle arm provides an inertial resistance, and the elasticity .S _{3 of} the needle arm represents a coupling load (coupling impedance) parallel to the rest of the line. In Fig. 2, the needle arm is through the transformer T ₁ , through the mass To ₁ and represented by the elasticity S ₁ . The mass In _{1 means} the effective mass of the needle arm at the end of the membrane. The second part of the system consists of the intermediate member, which is in the form of a cup-shaped disc and a series of resilient radial arms, the ends of which are attached to the membrane. The solid middle part of this intermediate link is shown in Fig. 2 by the line or

so Reihenmasse m₂ und es sind die Arme durch die Kupplungselastizität s_r> dargestellt. Der dritte Teil des Systems besteht aus der Membran- und der Luftkammer, die in der Abb. 2 durch die Masse rn₃ und die Elastizitätsdargestellt sind. Der vierte Teil besteht aus der akustischen Belastung und schließt die Luftkammer im Hinblick auf ihre Umformertätigkeit ein, was durch T₂ und die Strahlungsbelastung Z/, angedeutet ist.so series mass m ₂ and the arms are represented by the coupling elasticity s _r> . The third part of the system consists of the membrane and the air chamber, which are represented in Fig. 2 by the mass rn ₃ and the elasticity. The fourth part consists of the acoustic load and includes the air chamber with regard to its converter activity, which is indicated by T ₂ and the radiation load Z /.

Dies sind die wesentlichen Teile des Siebkettensystems. Es sind jedoch noch zusätzliche Belastungen infolge der elastischen Beschränkungen vorhanden, die durch das Stützen und Verbinden der wesentlichen Linienabschnitte miteinander entstehen. Die Elastizität S₂ stellt die Beschränkung der Nadelarmbewegung durch das Drehlager dar. Die Elastizität S₄ stellt die Beschränkung des mit Armen versehenen Zwischengliedes infolge der Biegung an der Stelle seiner Verbindung mit dem Nadelarm dar. S₆ stellt die elastische Beschränkung der Membran infolge ihrer Einspannung am Rande dar. Durch passende mechanische Konstruktionen, die an sich bekannt sind, können diese Reihenelastizitäten so klein gemacht werden, daß ihre Wirkung hier vernachlässigt werden kann. Bei einem System der geschilderten Art ist die wichtigste Reihenelastizität die Elastizität der Membran. Vom Standpunkt der Wellenfiltertheorie aus betrachtet stellt das Vorhandensein einer Reihenelastizität eine geringere Grenzfrequenz bei der Eigenfrequenz der eingespannten Membran her und bewirkt eine Dämpfung der Wellen der niedrigeren Frequenzen. Die obere Grenze des Übertragungsbandes ist durch diejenige Frequenz genau bestimmt, bei welcher die eingespannte Membran mit der Elastizität der Luftkammer in Resonanz sich befindet. Hier wird angenommen, daß die Trichteröffnung abgeschlossen ist. Sie ist im wesentlichen gleich der Quadratwurzel von 2 χ dieser Frequenz. Obgleich die Dämpfung bei den Frequenzen unterhalb der niedrigeren Bandgrenzen gering ist, so ist es doch wünschenswert, daß diese Grenze so niedrig als möglich wird, indem die Reihenelastizität infolge der Einspannung vermindert wird. Eine geeignete Prüfung zur Bestimmung dieses Teils des Systems erhält man, indem die beiden Resonanzfrequenzen bestimmt werden und der Abstand zwischen denselben beachtet wird.These are the essential parts of the sieve chain system. However, there are additional stresses due to the elastic constraints created by supporting and connecting the essential line segments together. The elasticity S ₂ represents the restriction of the needle arm movement by the pivot bearing. The elasticity S ₄ represents the restriction of the intermediate link provided with arms due to the bending at the point of its connection with the needle arm. S ₆ represents the elastic restriction of the membrane due to its restraint on the edge. By means of suitable mechanical constructions, which are known per se, these series elasticities can be made so small that their effect can be neglected here. In a system of the type described, the most important series elasticity is the elasticity of the membrane. From the point of view of wave filter theory, the presence of series elasticity produces a lower cut-off frequency at the natural frequency of the clamped membrane and causes attenuation of the waves of the lower frequencies. The upper limit of the transmission band is precisely determined by the frequency at which the clamped membrane is in resonance with the elasticity of the air chamber. It is assumed here that the funnel opening is closed. It is essentially equal to the square root of 2 χ of this frequency. Although the attenuation is small at frequencies below the lower band limits, it is desirable that this limit be made as low as possible by reducing the series elasticity due to the restraint. An appropriate test to determine this part of the system is obtained by determining the two resonant frequencies and observing the distance between them.

Für die Proportionierung der verschiedenen Teile des Systems gemäß der Erfindung ist es notwendig, daß die numerischen Werte der Belastungen (Impedanzen) und auch ihre Veränderungen mit den Frequenzen bekannt sind. Das System wird als eine mechanische Linie mit einer punktförmig verteilten Impedanz aufgefaßt, die aus einer Kette von Massengliedern besteht, welche hintereinander durch elastische Glieder gekuppelt sind. Jedes Glied der Masse m ist also nacheinander mit einem Glied der Elastizität s gekuppelt. Die Linie ist ein mechanisches breites Bandwellenfilter und kann frei die Wellen aller Frequenzen bis zu dem Grenzfrequenzwert f_c übertragen, der durch folgende Gleichung bestimmt wird:For the proportioning of the different parts of the system according to the invention it is necessary that the numerical values of the loads (impedances) and also their changes with the frequencies are known. The system is understood as a mechanical line with a point-like distributed impedance, which consists of a chain of mass links which are coupled one behind the other by elastic links. Each member of the mass m is therefore coupled one after the other to a member of the elasticity s. The line is a mechanical wide band wave filter and can freely transmit the waves of all frequencies up to the cutoff frequency value f _c , which is determined by the following equation:

Bei dem größeren Teil dieser Reihe nähen sich die charakteristische Impedanz dem konstanten Wert:In the larger part of this series, the characteristic impedance approximates the constant Value:

Z₁ — γ ms. Z ₁ - γ ms.

(2)(2)

Derselbe wird als nominelle charakteristische Impedanz bestimmt. Der genaue Wert hängt von dem Punkt ab, an welchen die Linie einer Messung unterworfen wird, d. h. von der Impedanz des Endelements am Messungspunkt. Zwei dieser Punkte sind von besonderer Wichtigkeit. Bei dem ersten endigt die Leitung in einem Reihenelement mit der Hälfte . der Impedanz des regulären Reihenelements, und bei dem zweiten endigt die Leitung in einem Parallelelement mit der doppelten Impedanz eines normalen Parallelelements. Diese als Mitte-Reihen bzw. Mitte-Nebenschluß bekannten Punkte stimmen darin überein, daß die charakteristische Impedanz einen ausgesprochenen Widerstand bei allen Frequenzen des Übertragungsbereiches hat. Es ist im allgemeinen vorzuziehen, von dem einen oder dem anderen dieser Punkte Gebrauch zu machen, wenn die Linie mit einer Widerstandsbelastung oder mit einer anderen Linie mit einer charakteristischen Widerstandsimpedanz verbunden werden soll. Aus diesem Grunde ist die Elastizität S₇ der LuftkammerIt is determined as the nominal characteristic impedance. The exact value depends on the point at which the line is subjected to measurement, ie on the impedance of the end element at the measurement point. Two of these points are of particular importance. In the first, the line ends in a row element with half. the impedance of the regular series element, and in the case of the second, the line terminates in a parallel element with twice the impedance of a normal parallel element. These points, known as center rows or center shunts, agree that the characteristic impedance has a pronounced resistance at all frequencies of the transmission range. It is generally preferable to make use of one or the other of these points when the line is to be connected to a resistive load or to another line with a characteristic resistive impedance. For this reason, the elasticity S _{7 of} the air chamber

gleich. 2 χ der normalen Elastizität S₃ des Nadelarms gemacht.same. 2 χ made of normal elasticity S _{3 of} the needle arm.

Die vorhergehenden Betrachtungen gemäß den Gleichungen (i) und (2) führen zu derfolgenden bestimmten Formel für die Impedanzkoeffizienten in Ausdrücken der Begrenzungsfrequenz des Übertragungsbereiches und der charakteristischeii Imp edanz:The foregoing considerations according to equations (i) and (2) lead to the following specific formula for the impedance coefficients in terms of the limiting frequency of the transmission range and the Characteristic Imp edance:

m =m =

s =s =

Die Wirkung der Luftkammer an der Trichtermündung als Transformator besteht darin, die Trichterbelastung der charakteristischen Impedanz des mechanischen Systems anzugleichen. Die Einschaltung des Luftkammertransformators in das System ermöglicht es, daß das mechanische Glied mehr oder weniger unabhängig von dem Trichter bestimmt werden kann und demselben eine den verwendeten Baustoffen geeignete praktische Form und Abmessung gegeben werden kann. Wirkt die Membran wie ein Kolben, so kann die Belastungsumwandlung berechnet werden. Ist die Membranfläche A₁ und die Öffnungsflächc am schmalen Ende des Trichters A₀, dann ist das Verhältnis der Luftgeschwindigkeit V₁ an der Membranfläche zu der Geschwindigkeit V₀ an der Trichtermündung gegeben, durchThe effect of the air chamber at the funnel mouth as a transformer is to adjust the funnel load to the characteristic impedance of the mechanical system. The inclusion of the air-chamber transformer in the system enables the mechanical link to be determined more or less independently of the funnel and to be given a practical shape and dimension suitable for the building materials used. If the membrane acts like a piston, the load conversion can be calculated. If the membrane area is A ₁ and the opening area at the narrow end of the funnel is A ₀ , then the ratio of the air speed V ₁ at the membrane area to the speed V ₀ at the mouth of the funnel is given by

(5)(5)

Angenommen, daß in einem Augenblick die Luft in der Luftkammer nicht zusammendrückbar ist, dann ergibt, da man keine Energieabsorption in der Luftkammer hat, die Forderung, daß die der Luft durch die Membran mitgeteilte Energie der auf den Trichter übertragenen Energie gleich sei, Anlaß zu der BeziehungSuppose that in a moment the air in the air chamber is incompressible is, then results, since there is no energy absorption in the air chamber, the requirement that that of the air through the Membrane communicated energy is equal to the energy transferred to the funnel, cause to the relationship

ViZ₁=VlZ₁₁. (6) ViZ ₁ = VlZ ₁₁ . (6)

Hierbei bedeutet Z₁ die Impedanz des akustischen Systems, wie es von der Membran aus gesehen wird. Das Transformationsverhältnis folgt leicht aus den Gleichungen (5) und (6):Here, Z _{1 means} the impedance of the acoustic system as seen from the membrane. The transformation ratio follows easily from equations (5) and (6):

Z_h Z _h

(7)(7)

Die Tatsache, daß die Luft in der Luftkammer zusammendrückbar ist, muß dadurch berücksichtigt werden, daß die Elastizität der Luftkammer als ein Belastungsglied in das mechanische System eingeschaltet wird.The fact that the air in the air chamber is compressible must thereby must be taken into account that the elasticity of the air chamber as a load member in the mechanical system is switched on.

Die Luftkammerelastizität wird als das Verhältnis der vergrößerten Druckbelastung an der Membran infolge der Änderung des Luftvolumens zu der entsprechenden linearen Verstellung des Mittelpunktes der Membran bestimmt. Für die Berechnung des Wertes hierfür wird die Luftkammer als vollständig abgeschlossener Raum behandelt, und ferner nimmt man an, daß die Druck- und Volumenänderung dem adiabatischen Expansionsgesetz folgen. Auf dieser Grundlage ergibt sich für die Elastizität folgende Formel:The air chamber elasticity is expressed as the ratio of the increased pressure load the membrane due to the change in air volume to the corresponding linear adjustment the center of the membrane is determined. For the calculation of the value for this, the air chamber is considered to be completely closed Space is treated, and it is further assumed that the pressure and volume change follow the law of adiabatic expansion follow. On this basis, the following formula results for the elasticity:

(8)(8th)

Hierbei bedeutet V das Luftkammervolumen, ρ die normale Luftdichte und c die Schallgeschwindigkeit in der Luft. Die anderen Faktoren besitzen die bereits bestimmten Werte. Auf Grund der vorhergehenden Formern ist es möglich, das System gemäß der Erfindung vollständig auszuführen. Irgendeines der Elemente des mechanischen Systems muß man dabei als den Ausgangspunkt für die Anordnung wählen. Da sich im ganzen die praktische Betrachtung der Konstruktion der Membran zuwendet, ist es am zweckmäßigsten, dieses Element für den Ausgangspunkt zu wählen. Sind die Dimensionen und die Masse der Membran gewählt, so können leicht die Werte der Luftkammer und die Elastizitäten und Massen der anderen Elemente, in Ausdrücken der Membranmasse und der oberen Grenzfrequenz mit Hilfe der Gleichungen (3) und (4) berechnet werden. Die Bestimmung der wirklichen physikalischen Dimensionen, die für die Erhaltung der gewünschten Massen- und Elastizitätskoeffizienten notwendig ist, erfolgt nach den bekannten Regeln des mechanischen Aufbaus. Das Volumen der Luftkammer wird aus der Membranfiäche und der gewünschten Elastizität mit Hilfe der Gleichung (8) bestimmt, oder das Volumen kann auch leicht in den Werten der Grenzfrequenz und der charakteristischen Impedanz ausgedrückt werden, indem der Wert von S₇ Formel (4) in die Formel (8) eingesetzt wird. Dies ergibt: V means the volume of the air chamber, ρ the normal air density and c the speed of sound in the air. The other factors have the values already determined. Due to the foregoing formulas, it is possible to fully implement the system according to the invention. Any one of the elements of the mechanical system must be chosen as the starting point for the arrangement. Since the overall practical consideration turns to the construction of the membrane, it is most expedient to choose this element as a starting point. Once the dimensions and the mass of the membrane have been selected, the values of the air chamber and the elasticities and masses of the other elements, in terms of the membrane mass and the upper limit frequency, can easily be calculated using equations (3) and (4). The determination of the real physical dimensions, which is necessary for maintaining the desired mass and elasticity coefficients, is carried out according to the known rules of mechanical construction. The volume of the air chamber is determined from the membrane area and the desired elasticity using equation (8), or the volume can also be easily expressed in terms of the values of the cutoff frequency and the characteristic impedance by taking the value of S ₇ formula (4) in the formula (8) is used. This gives:

l \l \

V=r.V = r.

(9)(9)

In den vorhergehenden Formeln sind c, g, s Einheiten angenommen. Der Faktor ρ C₁ der bei der Trichterimpedanz vorkommt, hat den angenäherten Wert 41 bei gewöhnlichem Druck und Temperatur, und der Faktor ρ j: in den Gleichungen (8) und (9) hat den Wert i, /ye, io⁶.In the previous formulas, c, g, s units are assumed. The factor ρ C _1, which occurs in the funnel impedance, has the approximate value 41 at normal pressure and temperature, and the factor ρ j: in equations (8) and (9) has the value i, / ye, io ⁶ .

Die Nadelelastizität S₁, wie sie von der Membranseite des Transformators T₁ gesehen wird, kann zweimal so groß sein als gewöhnlieh. Es ist aber vorzuziehen, eine kleinere Elastizität zu benutzen als die, welche unge-The needle elasticity S ₁ , as seen from the membrane side of the transformer T ₁ , can be twice as large as usual. However, it is preferable to use a smaller elasticity than that which is un-

fähr gleich dem normalen Wert dividiert durch 0,8 ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Antriebsquelle fast ungefähr einer Quelle von unbestimmter Impedanz und unbestimmter Kraft entspricht. Die Bewegung der sich zusammen mit dem Plattenteller drehenden Schallplatte ist kräftig genug, um die Schwingungen der Nadelspitze unabhängig von der Impedanz des Systems mitzuteilen. Es ist also hierfür keine Betrachtung für die Anpassung anzustellen. Eine kleinere wirksame Nadelelastizität verursacht eine etwas verbesserte Ansprechcharakteristik bei höheren Frequenzen.is roughly equal to the normal value divided by 0.8. The reason for this is that the drive source is almost roughly a source of indeterminate impedance and indeterminate Force equals. The movement of the record, which rotates with the turntable, is strong enough to to communicate the vibrations of the needle tip regardless of the impedance of the system. So there is no need to consider the adjustment for this. A smaller one effective needle elasticity causes a somewhat improved response characteristic higher frequencies.

Die Nadelelastizität wird im allgemeinen durch die verfügbaren Nadeln bestimmt. Eine gewöhnliche volle Schallnadel kann im allgemeinen dann gewählt werden, wenn die Elastizität S₁ den ungefähren Wert von 80 X io^f! hat. Diese ist auf den gewünschten wirksamen Wert einzustellen,-indem man dem Nadelarm das genaue Übertragungsverhältnis gibt. Wird die Länge des Nadelarms vom Drehpunkt zum Membranantriebspunkt mit I₁ bezeichnet und die Länge vom Drehpunkt zur Nadelspitze mit L₂, dann ist das VerhältnisNeedle elasticity is generally determined by the needles available. An ordinary full sonic needle can generally be selected if the elasticity S _{1 has} the approximate value of 80 X io ^f! Has. This is to be set to the desired effective value by giving the needle arm the exact transmission ratio. If the length of the needle arm from the fulcrum to the diaphragm drive point is denoted I ₁ and the length from the fulcrum to the needle tip is L ₂ , then the ratio is

der Schwingungsübertragung gleich j- undthe vibration transmission is equal to j- and

das Impedanzverhältnis gleich f . Das ge- \ Ί / the impedance ratio is equal to f. The \ Ί /

naue Nadelarmverhältnis wird dann aus folgender Gleichung gefunden:The exact needle arm ratio is then found from the following equation:

Hierbei ist Z., die Nadelspitzenimpedanz, s der normale Wert der Elastizitäten S₃ und s,-„ und S₁ ist gleich 0,8 χ 80χ ίο". Die anderen Faktoren besitzen schon bestimmte Werte.Here Z., the needle tip impedance, s is the normal value of the elasticities S ₃ and s, - "and S ₁ is equal to 0.8 80χ ίο". The other factors already have certain values.

Für die Öffnung am Trichteranfang ist ein Durchmesser von 1,75 cm und eine Fläche von 2,47 qcm geeignet. Diese Größe ist einerseits nicht so klein, daß sie eine große Verzerrung oder Verlust infolge der hohen Schallstärken und Geschwindigkeiten in sich schließen würde, andererseits nicht so groß.For the opening at the beginning of the funnel is a diameter of 1.75 cm and an area of 2.47 sq cm suitable. On the one hand, this size is not so small that it is a large one Distortion or loss as a result of the high sound levels and speeds involved would close, on the other hand not that big.

daß eine Membran erforderlich wird, die unpraktisch leicht ist. Nimmt man einen Trichter an, der in einem genügend geringen Maße konisch spitz zuläuft und eine große Öffnung hat, um wirksam den ganzen akustischen Bereich in die Luft zu übertragen und auszustrahlen, so entspricht seine charakteristische Impedanz der eines Zylinderrohres von unbestimmter Länge.what is required is a membrane that is impractically light. Take a funnel which tapers conically to a sufficiently small extent and has a large opening has to effectively transmit and radiate the entire acoustic range into the air, so its characteristic impedance corresponds to that of a cylinder tube of indeterminate Length.

Ein solches siebkettenartiges System überträgt die Energie in jeder Richtung ohne beträchtliche Reflexionsverluste, so daß es sowohl zum Aufzeichnen als auch zum Wiedergeben von Tönen zu verwenden ist.Such a chain-like system transfers the energy in each direction without significant Reflection losses, making it suitable for both recording and reproduction of tones is to be used.

Claims

Claim:

Sound recording or sound reproduction apparatus answering machines with mechanical sieving web, characterized in that in addition to the usually existing at sonic doses elastic parts, in particular of the resilient sound needle FSJ) and the (between the membrane (in *) and the funnel top Zi airspace located ₁₎ (see ₇ ) still other, flexible intermediate parts known per se for individual sound boxes, in particular a constriction Cs ₃ 1 of the needle arm Ym ₁ ) acting as elasticity, the flexible 'arms (s _:> ) of the needle arm CwI ₁ ) with the membrane (tn ₃ ) connecting disc (nu) and the elastic mounting (s _b -1 of the piston-like acting membrane C / W ₃ in a known manner), with the associated mass miles (/ H ₁ , m », m _A ) of the sound box without additional sieve chain links to one Sieve chain are tuned so that sound waves are freely transmitted within the most important frequency range (let about 2 Y ₂ octaves) and the individual sections of this sieve chain te uniformly characteristic wave impedance g ₀ stands have for the selected frequency range which are adapted to the acoustic radiation resistance of the horn.

1 sheet of drawings