DE588363C - Lautwiedergabegeraet mit Exponentialtrichter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schallführung für Exponentialtrichterlautsprecher, durch die die schädliche Richtwirkung der hohen Frequenzen beseitigt wird.

' Es ist bereits bekannt, in die Mündung eines Schalltrichters einen Defiektor zu setzen, ""damit die von dem Trichter, ausgestrahlten Schallwellen sich in dem Raum, in dem das betreffende Instrument Aufstellung findet, ausbreiten können, ohne daß die schädliche Richtwirkung des Trichters die Wiedergabe . störend beeinflußt. Bei den bekannten Deflektoren wird der wirksame Trichterquerschnitt wesentlich herabgesetzt, häufig die Trichteröffnung völlig abgesperrt und eine Schallausbreitung, nur nach den Seiten des Trichters hin zugelassen. Durch diese An-' Ordnung werden insbesondere' die hohen Frequenzen, stark benachteiligt.

Weiter ist vorgeschlagen worden, in das Innere eines Schalltrichters Resonanzwände einzusetzen, die wellenförmig gebogen sind. Mit diesen gebogenen Resonanzwänden wird erreicht, daß die Durchgangsquerschnitte für die Nutzschallwellen verschieden groß sind, so daß sie an der einen Stelle zusammengepreßt werden, während sie an einer anderen Stelle unter verstärktem Druck in einen größeren Luftraum treten und dadurch eine größere Luftsäule in Bewegung bringen. Auf diese Weise soll eine Verstärkung des Tones ■ erreicht werden. Ein Nachteil dieser Anordnung ist darin zu erblicken, daß die Resonanzwände eine Frequenzabhängigkeit in die Wiedergabe hineinbringen, so daß eine einwandfreie Übertragung des gesamten Frequenzbereiches unmöglich ist. Außerdem wird auch : hierbei der wirksame Trichterquerschnitt stark herabgesetzt.

Ferner hat man zur Verbesserung des Wirkungsgrades der hohen Frequenzen bei Großnächenmembranen Schallführungen mit einer Mehrheit von über die Membran verteilten Schalltrichtern vorgesehen, um auf diese Weise bei gleichphasig schwingenden Formmembranen Interferenzen der Schwingungen der Randteile mit den von dem Mittelteil der Membran ausgehenden Schwingungen zu vermeiden.

Des weiteren ist es bekannt, das Innere eines Trichters durch Schalleitwände zu unterteilen. Dies geschieht zu dem Zwecke, um die durch den Trichter selbst bedingte Richtwirkung des Gesamtschalles, die sich insbesondere in kleineren Räumen störend bemerkbar macht, zu vermeiden. Die vorgeschlagene Anordnung gestattet, die Trichteröffnung und damit dem Streuwinkel zu vergrößern, ohne die Trichterwirkung, d. h. den Wirkungsgrad des gesamten Übertragungsbereiches, selbst wesentlich zu verschlechtern. Der Einfluß dieser Schalllei twände auf die Qualität der Wiedergabe ist ■;'. jedoch sehr ungünstig. Man hat diese Nachteile mit in den Kauf genommen, da an sich die Wiedergabe infolge der Membranresonanz, Trichterform (Trichterresonanz) u. dgl. schon so verzerrt war, daß die durch die Anordnung der Leitwände bedingte Benachteiligung der

hohen und höchsten Frequenzen keine merkbare Verschlechterung mehr mit sich bringt. Im Gegensatz dazu wird mit dem Gegenstand der Erfindung vorgeschlagen, bei an sich recht guten Exponentialtrichterlautsprechern infolge der Richtwirkung der hohen und höchsten Frequenzen noch auftretende Beeinflussungen dieser Frequenzen durch Schalleitwände zu beseitigen. Dies ist insbesondere wichtig für Großlautsprecher in Tonfilm-, Theater- u. dgl. Anlagen, was später ausführlich erörtert ist.

Bekanntlich,weisen die hohen und höchsten Frequenzen eine ausgesprochene Richtwirkung auf, so daß eine Parallelstrahlenbildung der Schallwellen im Trichter auftritt. Die hohen und höchsten Töne folgen nicht mehr der Trichterwandung, sondern lösen sich als freier Schallstrahl, d.h. als ein nur wenig seitlich streuendes Parallelstrahlenbündel, von dem Trichter ab. Die Fig. 1 zeigt das Strahlungsdiagramm einer ebenen Kalbenmembran für eine Frequenz von 3000 Hz. Es ist deutlich die ausgesprochene Richtwirkung senkrecht zur Bewegungsrichtung der Membran zu erkennen. Die gestrichelte Kurve zeigt die Intensitätsverteilung einer Frequenz von etwa 200 Hz. Für die Trichterlautsprecher gelten gleiche Gesetze, so daß, wie bereits erwähnt, ebenfalls eine ausgesprochene Richtwirkung der hohen Frequenzen vorhanden ist. In Fig. 2 sind die Verhältnisse für einen geraden Trichter dargestellt, und zwar stellen die gestrichelten Linien die Schallstrahlen eines tiefen Tones (etwa 200 Hz), die ausgezogenen diejenigen eines hohen Tones (etwa 3000 Hz) dar. Es ist deutlich ersichtlich, daß der tiefe Ton die Tendenz hat, den ganzen Trichterquerschnitt vollkommen auszufüllen und an der Trichteröffnung kugelig nach allen Seiten sich auszubreiten. Der hohe Ton dagegen läuft nur bis zum Querschnitt a-b des Trichters, ebenso wie der tiefe Ton; von da ab jedoch beginnt er sich von der Wandung loszulösen und ein Strahlenbündel zu bilden, das sich unabhängig von der Gestaltung des Trichters jenseits des Querschnitts a-b frei geradlinig fortpflanzt. Diese Erscheinung ist natürlich abhängig von dem Verhältnis der Wellenlänge des betrachteten Tones in Luft im Verhältnis zu den Abmessungen des Trichters. Solange der Trichterquerschnitt noch klein gegen die Wellenlänge ist, folgt der Schall genau den Wandungen des Trichters, auch wenn diese gekrümmt sind. Ist dagegen die Wellenlänge klein, verglichen mit dem Trichterquerschnitt, so folgt der Schall selbst bei geradem Trichter nicht mehr der Trichterführung. Bei krummem Trichter tritt eine weitere Komplikation dadurch auf, daß die hohen Töne an den großen Flächen des Triehterausganges gespiegelt und in ganz andere Richtungen geworfen werden wie die Richtung der Achse des Trichters an seiner Mündung. Die hohen Töne erscheinen dann nicht mehr in einem so konzentrierten SchallstraM wie beim geraden Trichter, sondern sind wesentlich mehr nach allen Richtungen zerstreut. Die Fig. 3 veranschaulicht die Schallstrahlung für einen gekrümmten Trichter. Der tiefe Ton breitet sich wieder gleichmäßig kugelig von der Mündung aus nach allen Seiten aus, während der hohe Ton im wesentlichen an dem unteren Rand der Trichtermündung erscheint und nicht gleichmäßig nach allen Riehtungen strahlt. Die Streuwirkung ist etwas größer als bei dem geraden Trichter. Der Trichterquerschnitt, von dem ab sich die hohen Frequenzen ablösen, ist wieder mit a-b bezeichnet.

Um diese Richtwirkung bei Lautwiedergabegeräten mit Exponentialtrichter zu vermeiden und eine wirklich gleichmäßige Strahlung über den gesamten Frequenzbereich zu haben, wird gemäß der Erfindung das Innere des Trichters durch dessen wirksamen Querschnitt nur unwesentlich herabsetzende Schallleitwände so unterteilt, daß die aufeinanderfolgenden Querschnitte der einzelnen Teiltriehter ebenfalls ganz oder nahezu nach Exponentialkurven verlaufen und daß die größte Abmessung im Querschnitt an den Anfangsstellen der Teiltrichter kleiner als die Wellenlängen der höchsten wiederzugebenden Töne ist. Diese Schalleitflächen verlaufen also im Trichterinnern so, wie es den Schallstrahlen für den tiefen Ton nach Fig. 2 und 3 entspricht. Auf diese Weise werden die Schallstrahlen im Trichter in die gewünschte Richtung geleitet, wie dies aus der Fig. 4 ersichtlich ist, in der ein Trichter mit einer scharfen Krümmung um 90⁰ dargestellt ist. Dieser Trichter weist einen quadratischen Querschnitt auf und ist im Innern durch die Schalleitwände derart unterteilt, daß läng-Hch rechteckige Teiltrichter entstehen, wie dies aus der Querschnittskizze nach Fig. 5 ersichtlich ist. Die ausgezogenen Linien 1 stellen Leitwände aus Pappe dar, die von einem Sperrholzrahmen 2 gehalten werden. Der Sperrholzrahmen ist der Form der Leitflächen entsprechend mit Nuten versehen, so daß die Lage der Leitflächen in der Trichteröffnung definiert ist. Der Werkstoff, aus dem die Leitwände bestehen, braucht nicht sehr fest zu sein, da für die tiefen Töne, bei denen die Gewichte der schwingenden Luftmassen unter Umständen bereits eine Rolle spielen könnten gegenüber den Gewichten der Wände, die Drucke auf beide Seiten der Wand praktisch gleich groß sind und sich somit aufheben. Um Reibungsverluste zu vermeiden, ist es er-

forderlich, die Schalleitflächen mit glatter Oberfläche ' auszustatten, beispielsweise sie mit glänzendem Lack zu bestreichen.

Eine andere Anordnung der Schalleitflächen . zeigt dieFig. 6 in perspektivischer Ansicht. Die einzelnen Schalleitflächen sind zu einem einheitlichen Gebilde zusammengefaßt, das als Ganzes in die Trichteröffnung eingesetzt werden kann. Aus der Fig. 6 ist ersichtlich, daß

ίο das ganze Trichterinnere gewissermaßen in eine große Anzahl von kleinen Trichtern aufgeteilt ist, deren jeder für sich so klein _:ist, daß eine Schallstrahlbildung, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, nicht auftreten kann. Die Schalleitflächen werden zweckmäßig aus billigem Werkstoff, z. B. steifer Pappe, hergestellt; sie erhalten eine harte, glänzende Oberfläche äußerst geringer Schalldämpfung durch Lackierung oder ähnliche Verfahren. Mitunter genügt es schon, glänzend satinierte Pappen oder Papiere, die auf Pappe oder Holz geklebt sind, zu verwenden, ohne daß eine besondere Nachbehandlung erforderlich wird. Die Fig. 7 und 8 zeigen die Anwendung der Schalleitflächen nach Fig. 6 für einem Trichter mit quadratischem Querschnitt. Die gebogenen Flächen. 3 sind aus Pappe und die geradflächigen, geschweift ausgesägten Zwischenplatten 4 aus Sperrholz angefertigt. Das ganze System wird ausschließlich gehalten durch Doppelbolzen, das sind dünne Eisenstangen, die zwischen sich die Sperrholzplatten justierend klemmen. . Die Eisenstangen verlaufen im wesentlichen senkrecht zur Pappe durch entsprechende Doppellöcher. Der Einbau beginnt vom Trichterausgang her. Die Außenflächen brauchen nicht besonders versteift zu sein. Die einzel-. nen Flächen können nach Lösen der Schrauben auseinandergenommen und zerlegt transportiert werden; der ganze Zusammenbau ist infolge des einfachen Aufbaus billig und leicht. Die Schalleitflächen gehen im Trichter von der Mündung nach innen, bis die Abmessung der größten Dimension des gitterförmigen Rasters kleiner wird als die Wellenlänge der höchsten Frequenz, die ohne Richtwirkung übertragen werden soll.

Besonders wichtig ist die Verwendung derartiger Schalleitflächen für Tonfilmtheater. Hierfür ist es erforderlich, die Schallverteilung über die Zuschauerplätze unbedingt gleichmäßig zu machen; weiterhin ist es auch wichtig, den Schall nicht unnötig gegen die Wände oder die Decke zu leiten, wie es bei Lautsprechern mit mangelhafter Schallstreuung (Fig. 2 und 3) leicht vorkommen kann, da dann der Nachhall im Theater ungünstig beeinflußt wird. Eine ungleichmäßige Schallverteilung über die Zuschauerplätze hat praktisch zur Folge, daß in gewissen Zonen des Theaters die Sprachverständlichkeit vermindert ist, weil die Konsonanten und Zischlaute, die hohen Frequenzen also, die wichtig für die Sprachverständlichkeit sind, nicht nach diesen Zonen abgestrahlt werden.

Bei gekrümmten Trichtern wird zwar durch die Schalleitwände die Interferenz der höheren Frequenzen innerhalb des Trichters vermieden, jedoch besteht wie bei den bisher verwendeten Trichtern die Gefahr der Interferenz an der Trichtermündung. Um diesen Nachteil· zu beheben, werden gemäß weiterer Erfindung der Trichterrand und die Schalleitflächen schräg abgeschnitten, wie dies aus Fig. 9 ersichtlich ist. Die Abschrägung muß so gewählt werden, daß die Weglänge von Membran bis Mündung für jeden Teiltrichter gleich groß ist, daß die Töne also mit gleicher Wellenfront aus dem Trichter austreten.

Eine andere Möglichkeit, derartige Interferenzen bei krummen Trichtern zu vermeiden, ist dadurch gegeben, daß die Schalleitwände nicht mehr den Schallstrahlen für die tiefen Töne folgen, sondern so angeordnet werden, daß die Weglängen von Membran bis Trichtermündung gleich werden. Dies kann durch Verwinden oder Kreuzen der Einzeltrichter (ähnlich wie bei einer Hochfrequenzlitze einzelne Adern gekreuzt werden) oder durch wellige Ausbildung der Einzeltrichter erreicht werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lautwiedergabegerät mit Exponentialtrichter, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Trichters durch dessen wirksamen Querschnitt nur unwesentlich herabsetzende Schalleitwände so unterteilt ist, daß die aufeinanderfolgenden Querschnitte der einzelnen Teiltrichter ebenfalls ganz oder nahezu nach Exponentialkurven verlaufen und daß die größte Abmessung im Querschnitt an den Anfangsstellen der Teiltrichter kleiner als die Wellenlängen der höchsten wiederzugebenden Töne ist.

2. Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalleit- n₀ wände zu einem einheitlichen Körper zusammengesetzt sind, der in den Trichter eingesetzt wird.

3. Lautsprecher nach Anspruch 1 und 2 mit gekrümmtem Trichter, dadurch gekennzeichnet, daß die der stärksten Krümmung unterworfenen Leitwände aus biegsamem Werkstoff, vorzugsweise Pappe oder Blech, die senkrecht dazu verlaufenden Leitwände aus Sperrholz hergestellt sind.

4. Lautsprecher nach Anspruch 1 und 2

mit gekrümmtem Trichter, gekennzeichnet durch· eine derartige Anordnung der Schalleitwände, daß die mittleren Weglängen der von den Wänden gebildeten Einzeltrichter von Membran bis Trichtermündung gleich sind.

S. Lautsprecher nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß die Trichtermündung und die Schalleitflächen an der Mündung schräg abgeschnitten sind, so daß sämtliche Frequenzen sich mit gleicher Wellenfront vom Trichter lösen lassen.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen