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Berührungsmikrofon mit Kohlekammer Der Gegenstand der Erfindung ist
ein Berührungsmikrofon mit Kohlekammer, welches, über das Gehäuse angestoßen, nach
dem Trägheitsprinzip arbeitet und gegen Luftschall abgeschirmt ist. Die Erfindung
:bezweckt eine die Wirkungsweise eines solchen Berührungsin.ikrofons verbessernde
Ausbildung.
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Es sind Berührungsmikrofone bekannt, .bei welchen die Sprachschwingungen
auf das Gehäuse übertragen werden und welche eine durch Belastung massenträg ausgebildete
Membran besitzen, die gegenüber den Be-;egungen des Gehäuses in Ruhe bleibt bzw.
phasenverschoben gegenüber diesen Bew eg:ungen schwingt. Bei den bekannten Berührungsmikrofonen,
die als Schüttelmikrofone arbeiten, macht sich der sog. Grießschütteleffekt besonders
störend bemerkbar. Unter Grießschütteleffekt wird die Erzeugung einer Wechselspannung
beim Kohlemikrofon verstanden, :die das Mikrofon bei Erregung seines Gehäuses abgibt,
wenn seine Membran vollkommen starr ausgebildet werden würde bnv. wenn :es keine
Membran besäße und nur .der Kohlegrieß zwischen Gien Elektroden Beschleunigungskräfte
erführe. Diese Wechselspannung zeigt eine Verdoppelung der Frequenz gegenüber der
des anregenden Schalles und damit eine nichtlineare Verzerrung des zu übertragenden
Schalles. Im Gegensatz zu dem Grießschütteleffekt steht der Membranschütteleffekt,
worunter die Wechselspannung zu verstehen ist, die beim Anregen des Gehäuses durch
die Trä:gheitskraft :der Membran auf die Kohlegrießstrecke ausgelöst wird. Diese
Wechselspannung besitzt die Frequenz .des erregenden Schalles.
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Bei dem vorgenannten bekannten Schüttelmikrofon besteht nun der Nachteil,
daß nur in einem verhältnismäßig kleinen Gebiet des zu übertragenden Frequenzbereiches,
welches in und in der Nähe der Resonanzlage der Membran liegt, der Membraneffekt
auftritt, während in dem übrigen, weit größeren Teil des zu übertragenden Frequenzbereiches
die verzerrende Wirkung des Grießeffektes auftritt.
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Bei der Verwendung eines Berührungsmikrofons .als Kehlkopfmikrofon
muß die Kählkopfcharäkteristik berücksichtigt werden. Die Kehlkopfcharakteristik,
d. h. die Frequenzzusammensetzung der erregenden
Kraft, ist nämlich
bei dein Kehlkopf eine wesentlich andere als bei einem normalen Besprechungsmikrofon
vor dem Mund. Der Grund ist darin zu suchen, daß bis zur Anlagestelle des Mikrofons
am Kehlkopf die Resonanz der Mund- und Nasenhöhle (Forniantenbildung) nicht genügend
zurückwirkt. Dazu kommt noch, daß die an den Zähnen entstehenden Zischlaute aus
gleichem Grund besonders schlecht am Kehlkopf wiedergegeben werden können. Infolgedessen
werden gerade die hohen Frequenzen am Kehlkopf im Gegensatz zu den tiefen Frequenzen
auch mit viel geringerer Energie auf das Schüttelmikrofon einwirken.
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Ferner fällt die Kurve des Übertragungsinaßes eines Kohleschüttelmikrofons
oberhalb und unterhalb der Resonanz steil ab, d. h. bei Verwendung von nur einer
Membran wird im Verhältnis zum Besprechungsmikrofon der Übertragungsbereich des
Schüttelnii;krofons oberhalb einer gewissen Mindestcinp1zndlicl-ik-eitsschNvelle
klein.
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Durch den Gegenstand der Erfindung wird nun in einfacher Weise eine
wesentliche Verbesserung der Wirkungsweise des Berührungsmikrofons in mehrfacher
Hinsicht erzielt, dadurch, daß das Gehäuse mit zwei öder mehreren als Elektroden
wirksam werdenden massebeliafteten Membranen verschiedener Eigenfrequenz versehen
ist.
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Die Anwendung dieser bei Besprechungsinikrofonen an sich bekannten
Anordnung mehrerer Membranen für das Berührungsinikrofon führt erstens zu einer
Erhöhung rles Meinbranschütteleffektes gegenüber dem Grießschütteleffekt. Durch
die zusätzliche Membran entsteht ein zweiter Bereich in dem zu übertragenden Frequenzband,
in welchem der Gr ießschütteleffekt praktisch vollständig unterdrückt wird und welcher
in und in der Nähe der Resonanzlage der zweiten Membran liegt. In dem Bereich, in
welchem sich die Membraneffektbereiche der beiden Membranen überschneiden, bleiben
die Membranwirkungen erhalten, und somit tritt der Grießeffekt nicht in Erscheinung,
so daß damit ein breites Band innerhalb des Übertragungsbereiches nahezu vollständig
verzerrungsfrei wiedergegeben werden kann.
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Zweitens wird eine Vergleichmäßigung des Übertragungsmaßes des Mikrofons
und eine l#:rliöliting der Empfindlichkeit in einem vergrößerten Bereich des Frequenzbandes
erreicht.
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Drittens wirrt ein AusgleMi .der von= Kehlkopf niit größerer Energie
übertragenen tiefen Frequenzen und der mit geringerer Energie übertragenen hohen
Frequenzen erzielt, da durch die zusätzliche 'Membranre:onanz eine Verflachung des
Abfalles des Übertragungsmaßes r=es Mikrofons nach hohen Frequenzen hin zustande
kommt.
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Viertens erleichtert die Verwendung von zwei Membranen aber auch die
Anpassung des Mikrofons an die Kehlkopfcharakteristik. da hierzu zwei veränderbare
Größen zur Verfügung stehen.
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Es treten also hier nicht nur eine Vergleichmäßigung des Übertragungsmaßes
des Mikrofons und eine Erhöhung der Empfindlichkeit auf, wie dies durch die Anordnung
von zwei Membranen bei Besprechungsmikrofonen erreicht wird, sondern auch eine Anpassung
des Übertragungsmaßes des Mikrofons an die Charakteristik des Kehlkopfes bei gleichzeitiger
Erhöhung des Meinüranschütteleffektes.
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Bekanntlich steigt die Leistung des Kohleinikrofons finit der Menge
der durchgesteuerten Kohlekörnerrnasse. Infolgedessen benötigt ein Berührungsmikrofon
finit einer Membran ein Gehäuse von größerem Durchmesser als ein Berührungsmikrofon.
gleicher Leistung. .bei welchem die Kohlelcörnerinasse durch zwei Membranen gesteuert
wird. Das bedeutet aber, daß fünftens das Berührungsmikrofon gemäß der Erfindung
ein tv-eseinlich kleineres und leichteres Gehäuse erhalten kann als die Berührungsmikrofonc
der bekannten Art, was aber gerade hier von besonderem Vorteil ist, da die Anregung
des Mikrofons über das Gehäuse am Kehlkopf erfolgt.
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Durch die erfindungsgemäße -Ausbildundes Schüttelmikrofons wird neben
der erzielten Verbeserung der Vorteil beibehalten. rlaß die. Membranen gegen Luftstörscliall
ohne weiteres allseitig abgekapselt werden können. Ein Teil der Kapselung kann zugleich
als Anlagefläche für das Mikrofon am K=ehlkopf ausgebildet sein. Dadurch kann :ich
der statische Anlagedruck nicht auf die Membranen auswirken.
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Den beiden Mikrofonmembranen erteilt n ian gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung eine Dämpfung mit verschiedenen Dekre.rnenten, und zwar derart, daß
die Membran mit .der höheren Eigenfrequenz das kleinere Dämpfungsdekrement besitzt.
wodurch finit der Kehlkopfcharakteristik eine resultierende Frequenzkurve entsteht,
deren Abfall w,esentlicli flacher ist als bei einer Anordnung, deren Membranen gleiche
Dämpfungsdekremente besitzen, bz«-. als bei einer _-'lnordnung, bei der die Dä mpfungsdekr;-inente
umgekehrt verteilt sind. Die Regulierung der Eigenfrequenz der Xleinbran und ihrer
Dämpfungen geschieht in an siele bz!-kannterWeise.
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Zweckmäßigerweise wird die Membran. deren Eigenfrequenz der Hauptkomponente
des
Luftschallstörgeräusches am nächsten liegt, an der Anlegeseite .des Mikrofongehäuses
angeordnet, in das die Mikrofonkapsel beim Gebrauch eingesetzt wird.
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Einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau kann man dadurch erhalten,
daß an einer oder allen Membranen eine Fassung befestigt wird, welche -die Elektrode
und zugleich als träge Masse einen Belastungskörper hoher Dichte, z. B. Blei, aufnimmt.
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Im folgenden ist der Gegenstand der Erfindung dargestellt.
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Es bedeuten Fig. i einen Schnitt durch eine schematische Darstellung
des Mikrofons gemäß .der Erfindung, . Fig.2 einen Schnitt durch eine Membran eines
Mikrofons gemäß .der Erfihdung.
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Das die Grießkammer i bildende Gehäuse 2 eines Kohleberührungsmikrofons
ist auf .der einen Seite durch eine Membran 3 abgeschlossen, welche einen Belastungskörper
besitzt, der gleichzeitig eine Elektrode des Mikrofons bildet. Die andere Seite
des Gehäuses 2 ist durch eine zweite Membran 7 abgeschlossen, welche die Gegenelektrode
und den Belastungskörper 6 -trägt. Die Membranen 3 und 7 besitzen eine verschiedene
Eigenfrequenz und' verschiedene Dämpfungsdekrem.ente. Die Membran 3 ist durch einen
die Anlegefläche des Berührungsmikrofons hildenden Deckel 8 abgeschlossen, welcher
die Schwingungen des Kehlkopfes auf das Gehäuse 2 überträgt. Die Membran 7 ist von
dein a Mikrofongehäuse 2 durch eine isolierende Zwischenschicht 9 getrennt, so daß
der elektrische Anschluß an dem Körper 2 einerseits und an der Membran 7 andererseits
erfolgen kann. Die Membran 7 kann ihrerseits nach außen hin ebenfalls durch einen
den Störschall abhaltenden, in der Zeichnung nicht dargestellten Metalldeckel, gegen
den z. B. für den elektrischen Anschluß eine Kontaktfeder drücken kann, abgeschlossen
werden. Der Belastungskörper :. der Membran 3 besteht (wie Fig. 2 zeigt) aus einer
Fassung io, welche einen Belastungskörper ii aufnimmt, der vorzugsweise aus Blei
besteht. Die Fassung zo trägt .eine die Elektrode bildende Kohlenplatte 12. Genau
wie der Belastungskörper 4. ist auch der Belastungskörper bzw. die Elektrode 6 ausgebildet.
Wird das Berührungsmikrofon mit seiner Deckplatte 8 z. B. am Kehlkopf des Benutzers
an:-gelegt, so werden die Sprachschwingungen direkt auf das Gehäuse 2 übertragen.
Da die Elektroden 4 und 6 masseträg ausgebildet sind, werden sie zwar durch die
Schwingungen des Gehäuses 2 angeregt bzw. mitgenommen, schwingen aber ihnen gegenüber
phasenverschoben. Da nun der in der Kammer :2 vorhandene, irr .der Zeichnung nicht
dargestellte Kohlegrieß vermöge seiner durch festes Stopfen bedingten Reibung mit
dem Gehäuse 2 die Bewegungen des Gehäuses 2 mitmacht, so kommt es zwischen den Elektroden
4. und 6 .einerseits und dem Kohlegrieß andererseits zu Druckänderungen, die eine
Steuerung des Mikrofonstromes bewirken. Durch ein so gebautes Kohleberührungsinikrofon
wird eine erhöhte Verständlichkeit erzielt, da innerhalb des Übertragungsber eiches
an so viel Stellen, als Membranen vorhanden sind, im vorliegenden Falle an zwei,
und in den dazwischenliegenden Bereichen der Membranschiitteleffekt erzielt wird,
der so den Grießschütteleffekt überwiegt. Das -C1,tiertragtingsmaß wird vergleichmäßigt
und verbreitert, die Empfindlicheit erhöht, die Kehlkopfcharakteristik ausgeglichen.
Ziveckmäßigerweise -erteilt -man dabei den Membranen 3 und 7 eine verschiedene Dämpfung,
derart, daß die Membran höherer Frequenz das kleinere Dämpfungsdekrement besitzt.
Dadurch erhält man eine Freciuenzcharakteristik desBerührungsmikrofons, welches
in seiner Güte dem eines Besprechungsmikrofons nahekommt oder es erreicht und sich
durch seinen vergrößerten Übertragungsbereich und seinen flachen Abfall oberhalb
und unterhalb der Resonanz kennzeichnet. Man wählt dabei zweckmäßigerweise die Resonanz.
innerhalb des Gbertragungsbereichs, z. B. zwischen iooo und 25oo Hz. Die Membran
tiefer Eigenfrequenz, d. h. die Membran, deren Frequenz der Hauptkomponente eines
Störschalles am nächsten kommt, bringt man am besten an der Anlegeseite des Gehäuses
2 an, so daß sie durch den Körper des Benutzers selbst besonders gegen den Störschall
geschützt ist. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, sind die Membranen vollständig
von Schwankungen des Anlegedruckes befreit und können leicht gegen den Störschall
abgekapselt werden.
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Durch die Verwendung von zwei Membranen kann die Grießmenge und damit
das Gehäuseklein gehalten werden.