DE744615C - Mikrophon fuer geraeuschvolle Umgebung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf ein Mikrophon für geräuschvolle Umgebung, das aus mehreren elektrisch miteinander verbundenen Elementen zur Umsetzung von Luftschwingungen in elektrische Spannungeänderungen besteht.

Bekannte Mikrophone, die in Räumen mit. einem hohen Störungspegel verwendet werden und die den Zweck haben, den nützlichen Schall zu übermitteln und³ das störende Geräusch ^nöglichst wenig aufzunehmen, bestehen aus zwei schallempfindlichen Elementen mit einer einseitigen Richtcharakteristik, die mit ihren unempfindlichen Seiten gegeneinander gesetzt und elektrisch in entgegengesetzter Richtung miteinander verbunden sind. Das Störgeräusch wird von beiden EIe-

menten im gleichen Maße empfangen, infolge der elektrisch entgegengesetzten Schaltung jedoch nicht weiter verstärkt. Der zu übermittelnde Schall kann hingegen in der Hauptsache .nur das eine der Mikrophone erreichen und wird weiter verstärkt. Der Nachteil derartiger Einrichtungen ist, daß die Abschirmung des anderen Mikrophons gegen reflek- _a^ tierte Schallwellen ziemlich vollkommen sein muß, da sonst der nützliche Schall nur schwach übermittelt wird. Außerdem ist die Ausgaaigsenergie dieser Mikrophone nur die Hälfte der Energie, die bei Verwendung von zwei Mikrophonen übermittelt werden kann, da eines der beiden Mikrophone keinen nützliehen Schall übermittelt.

Es sind ebenfalls Mikrophone zur Verwen-

dung in einer Umgehung mit einer hohen Stöschwelle bekannt, bei denen der zu übertragende Schall in einen mittels mehrerer Mikrophonelemente von der Umgebung abgeschlossenen Raum geführt wird, derart, daß dieser Raum von dem Störschall abgeschirmt ist. Eine andere bekannte Art von Mikrophonen mit verringerter Störempfindlichkeit enthält eine sowohl von dem zu übertragenden als to auch von dem störenden Schall beaufschlagte Membran in dem Sinne, daß der Störschall auf diese Membran beiderseitig· praktisch mit gleicher Stärke aufschlägt. Der Störschall beeinflußt diese Membran daher praktisch nicht. Die Intensität dieser Mikrophone ist im allgemeinen ziemlich gering.

Das Mikrophon gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Mikrophonelement umschlossener Raum auch zo für den Störschall frei zugänglich ist und daß diese Elemente nur für den Druckgradienten der Schallschiwingungen empfindlich sind und derart um diesen Raum herum angeordnet und miteinander elektrisch verbunden sind, daß die von außerhalb dieses Raumes herrührenden, diese Elemente beaufschlagenden akustischen Schwingungen in diesen Elementen elektrische Spannungen erzeugen, die einander im wesentlichen aufhöben," während die von innerhalb des Raumes herkommenden, auf diese Elemente einwirkenden akustischen Schwingungen in ihnen elektrische Spannungen erzeugen, die sich verstärken.

Druckgradienten oder Geschwindigkeitsmikrophone sind bekanntlich für Schallwellen empfindlich, die eine Geschwindigkeitskomponente senkrecht zur Mikrophonebene besitzen. Derartige Mikrophone besitzen also in zwei entgegengesetzten Richtungen ihre höchste Empfindlichkeit. Bei dem erfindungsgemäßen Mikrophon ist eine dieser Richtungen dem umschlossenen Raum zugekehrt.

Da die verschiedenen Elemente miteinander verbunden sind, werden die erzeugten Wechselspannungen entweder sich verstärken öder einander entgegenwirken. Für Schallschwingungen, die von einer Schallquelle außerhalb des vom Mikrophon umschlossenen Raumes herkommen, sind die Druckgradienten sämtlicher Elemente bzw. sämtlicher Teile des Elementes gleich. Bei geeigneter , . Schaltung der Elemente heben sich die \^ron ihnen erzeugten¹ Spannungen auf. Kommt jedoch der Schall aus einem Punkt innerhalb des umschlossenen Raumes, so werden bei der gleichen Schaltung die erzeugten Wechselspännungen sich verstärken.

Das Mikrophon kann aus einem einzigen

Bandmikrophon bestehen, das ringartig geschlossen ist. Auch ist es möglich, mehrere Bandmikrophone symmetrisch um einen Raum herum anzuordnen und dann in Reihe zu schalten. Es sind in beiden Fällen Mittel dazu vorhanden, den zu übermittelnden Schall in den umschlossenen Raum zu führen. Diese können z. B. aus einem den Schall führenden Trichter bestehen. Auch ist es möglich, den vom Mikrophon umschlossenen Raum auf beiden Seiten offen zu lassen, so daß der Mund des Sprechers in diesen Raum eingebracht werden kann.

Die Erfindung wird an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In den Figuren sind drei Ausführungsbeispiele im Längs- und Querschnitt dargestellt.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein ringförmiges Mikrophon, das den Raum 10 umschließt. Ein leitendes Bändchen 11 ist zwischen zwei gleichfalls ringförmigen Polschuhen 12 und 13 kreisförmig in einem Magnetfeld gespannt. Mit Hilfe einer Anzahl von isolierten Stiften 14 wird das Bändchen im ringförmigen Raum gehalten. Die beiden Enden des Bändchens sind mit Anschlußdrähten 15 und 16 versehen. Zum Erzeugen des Magnetfeldes sind vier 8g Magnete 17 vorgesehen, die zwischen den beiden Polschuhen 12 und 13 eingeklemmt werden. Mittels vier Bolzen 18 werden die Polschuhe zusammengehalten und außerdem die Magnete 17 eingeklemmt. Das Ganze ist von einem ringförmigen Gehäuse 19 aus grobmaschiger Kupfergaze zum Schutz des Mikrophons gegen mechanische Beschädigung umgeben. Die Maschen sind so weit gewählt, daß von einer schallabschirmenden Wirkung keine Rede ist. Mit Hilfe eines Trichters 20 wird der Schall in das Innere des Raumes 10 geführt.

Aus dem umgehenden Raum herkommende Störgeräusche können das Mikrophon an allen Seiten erreichen, da das Gehäuse 19 den Schall ungehindert durchläßt. Diese Störgeräusche können alle Teile des Bändchens 11 erreichen und erteilen letzterem eine Amplitude, deren Phase in absolutem Sinne für alle Teile gleich ist. In zwei einander gegenüberliegenden Teilen des Bändchens 11. bewegt sich also in einem bestimmten Augenblick der eine Teil einwärts und der gegenüberliegende Teil auswärts. Die infolgedessen in diesen Teilen erzeugten Spannungen sind entgegengesetzt gerichtet und gleichen sich derart aus, daß an den angeschlossenen Drähten 15 und 16 keine Spannung auftritt. Das Mikrophon ist also für von der Umgebung herkommende Gerausche unempfindlich. Werden die. Schallwellen jedoch in den Raum 10 eingeführt und verbreiten sie sich radial aus diesem Raum zum Bändchen 11, so sind die Amplituden dieser Schwingungen, von der Mitte des iao Raumes aus gerechnet, gleichphasig. Die absoluten Phasen der Schwingungen des Band-

diene sind also entgegengesetzt gerichtet; die erzeugten Spannungen- werden- addiert. Diese Schallschwingungen ergeben also tatsächlich elektrische Spannungen an . den angeschlossenen Drähten 15 und 16.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, die aus vier einzelnen einen Raiim 21 symmetrisch, umgebenden Bändchenmikrophonenbesteht. Mit Hilfe von vierDauermagneten 22, die alle in der gleichen Richtung magnetisierend wirken, wird zwischen vier Sätzen von Polscbuhen 23, 24, 25 und 26 ein Magnetfeld erzeugt. Zwischen jedem dieser Polschuhe liegt ein leitendes Bändchen 27, 28, 29, 30. Diese vier Bändchen sind elektrisch in Reihe· geschaltet; mittels der Drähte 31 und 32 wird die Spannung weiter abgeführt. Die Wirkung entspricht vollkommen der an Hand der Pig. 1 und 2 beschriebenen.

Die Bändchen 27 und 29 erzeugen für aus der Umgebung herkommenden Schall elektrisch entgegengesetzt geschalteteSpannungen, ebenso wie die einander gegenüberliegenden Bändchen 28 und 30. Für Schallwellen, die aus dem Schallraum 21 herkommen·, sind die Spannungen jedoch hintereinandergeschaltet.

Die Summe dieser Spannungen kann den Drähten 31 und 32 entnommen werden.

Die Oberfläche der Öffnung 21 hat derartige Abmessungen, daß die Mundöffnung des Sprechers gerade in diesen Raum eingebracht werden kann, so daß der Schall im Raum 21 selbst an die Luft übertragen wird. In dieser Form eignet sich das Mikrophon für Flieger, Fahrer u. dgl. Die Frequenzcharakteristik zweier einander gegenüberliegender Bändchen ist gleich, d. h. daß die Abmessungen und die Zusammensetzung von sowie die mechanische Spannung in zwei einander gegenüberliegenden Bändchen die gleichen sind, so daß bei gleicher absoluter Phase auch über den ganzen Frequenzbereich die Wechsel spannungen sich aufheben. Außerdem ist durch eine geeignete mechanische Spannung in den Bändchen die Eigenfrequenz jedes Bändchens derart gewählt worden, daß der Frequenzbereich unterhalb einer bestimmten Grenze, der für die Verständlichkeit der menschlichen Stimme nicht von Wichtigkeit ist, praktisch nicht angelwendet wird. Es wird dadurch die Wiedergabe eines Übermaßes von tiefen Tönen, welche die Sprache unverständlich machen, vermieden. Diese Grenze ist etwa 800 Hz.

In den Fig. ζ und 6 ist eine sehr einfache Ausführungsfomi des Mikrophons dargestellt. Die schallempfindlichen Elemente bestehen aus zwei gesonderten Bändchen 33 und 34, die auf beiden Seiten des Raumes 35 angeordnet sind. Dieser Raum 35 hat derartige Abmessungen, daß der Mund des Sprechers zwischen die beiden Mikrophonelemente gebracht werden kann und den Schall in den Raum 35' bringt. Die Bändchen 33 und 34 sind in Reihe, geschaltet. Jedes Bändchen befindet sich in einem besonderen Magnetfeld, nämlich das Bändchen· 33 zwischen den Polschuhpairen 36 mit den Magneten 37 und das Bändchen 34 zwischen den Polschuhpaaren 38 und den Magneten 39. Die beiden Elemente werden von -zwei''Sätzen von Kupferstreifen 40 bzw. mechanisch zusammengehalten, die mit Hilfe von vier Bolzen 42 zusammengeklemmt werden.

Da sich der Mund des Sprechers vor dem Raum 35, also in der unmittelbaren Nähe der Bändchen 33 und 34 befindet, hat es sich als notwendig erwiesen, die Bändchen mit einer geeigneten Dämpfung zu versehen, um zu große Amplituden zu dämpfen und außerdem das Blasen gegen die Bändchen infolge der Atmung zu verhindern. Zu diesem Zweck ist der Luftspalt an jenen Stellen, wo sich die beiden Bändchen befinden, an beiden Seiten mit eimern dünnen, feinmaschigien Tuch 43 abgedeckt.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Mikrophon für geräuschvolle Umgebung, das aus mehreren elektrisch miteinander verbundenen Elementen zum Umsetzen von Luftschwingungen in elektrische Spannungsänderangen besteht, welche Elemente einen Raum umschließen, in den der zu übertragende Schall geführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Raum auch für den Störschall frei zugänglich ist und daß die genannten Elemente nur für den Druckgradienten der Schallschwiugungen empfindlich sind und" derart um den Raum herum angeordnet und elektrisch miteinander verbunden sind, daß die von außerhalb des Raumes herkommenden, auf diese Elemente einwirkenden akustischen Schwingungen in ihnen elektrische Spannungen erzeugen, die sich im wesentlichen aufheben, während die von innerhalb» des Raumes herkommenden, diese Elemente beaufschlagenden akustisehen Schwingungen in ihnen elektrische Spannungen erzeugen, die sich verstärken. '
2. 2. Mikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente elektrisch in Reihe geschaltet sind.
3. 3. Mikrophon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Element eine Eigenscfowingungszahl bei 800 Hz hat und daß die Amplituden-Frequenzkuirve jedes Paares einander sym- 12a metrisch gegenüberstehender Elemente gleich ist.

   4· Mikrophon nach Anspruch ι und 2, bestehend aus zwei beiderseitig des Raumes angeordneten Bandmikrophonen, deren "Bändchen derart miteinander in Reihe geschaltet sind, daß diejenigen Enden, an welchen die elektrische Spannung im gleichen Augenblick für eine von innerhalb des genannten Raumes herrührende Schwingung einen entgegengesetzten Wert hat, elektrisch miteinander in Verbindung stehen.

   Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstan des vom Stand der Technik sind im Erteijungsverfahren keine Druckschriften in Betracht gezogen \wrden.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen