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Kondensatormikrophon mit Richtwirkung Die Erfindung bezieht sich auf
gerichtete Kondensatormikrophone, vorzugsweise auf solche mit einseitiger Schallaufnahme,
beispielsweise nach Art der Mikrophone mit nierenförmiger Richtcharakteristik. Die
bekannten Nierenmikrophone besitzen auf der Vorder- und auf der Rückseite je eine
Meinl)ran, die beide auf Grund der Anwendung besonderer Mittel im Gebiet einer bevorzugten
Reibungshemmung arbeiten. Dabei muß aber der Aufbau sehr sorgfältig symmetrisch
ausgeführt werden, was nur in mühsamer Handarbeit unter Hinzuziehung besonderer
Prüfmethoden verwirklicht werden kann. Eine Herstellung größerer Stückzahlen 1>erei,te't
infolgedessen naturgemäß Schwierigkeiten, was einen grundsätzlichen Mangel der bekannten
Zweimembranmikrophone darstellt. Die Erfindung beschäftigt sich damit, im Sinne
einer Beseitigung dieser Nachteile zu wirken und gleichzeitig den Aufbau der gerichteten
Konden-Batormikrophone bedeutend zu vereinfachen. Erfindungsgemäß besitzt das Kondensatormikrophon
nur eine Membran, die einen als Druckempfänger und einen als Druckgradientenempfänger
wirksamen Teil aufweist; beide zusammen bilden eine gemeinsame Kapazitätsfläche.
Der Druckempfänger besitzt z. B. eine Kugelcharakteristik und der Druckgradientenempfänger
z. B. eine Achtcharakteristik; durch elastische Zusammensetzung beider ergibt sich
im Endeffekt eine z. B. nierenförmige Richtcharakteristik. Eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung besteht darin, daß die Kapazitätsfläche durch, vorzugsweise auf die
Gegenelektrode geprägte feine Abstützstege, auf denen die Membran aufliegt, in vorzugsweise
konzentrische Teilflächen
unterteilt ist. Die eine von.diesen Teilflächen
wirkt dabei als Druckempfänger und die andere als Druckgradientenempfänger. Der
als Druckempfänger wirksame Teil der Membran ist im wesentlichen steifigkeitsgehemmt
und der als Druckgradientenempfänger wirksame Teil im wesentlichen reibungsgehemmt.
Die bevorzugten Mittel zur Erzielung dieser Betriebsweise stellen die Anzahl und
Verteilung sowie den Durchmesser der Löcher in der perforierten Gegenelektrode dar,
und zwar weist letztere zweckmäßig im Bereich des Druckgradientenempfängers weniger
Löcher auf als im Bereich des Druckempfängers. Bei geringerer Lochzahl tritt dabei
eine größere Luftreibung auf, was zu einer geeigneten Reibungshemmung führt. Der
als Druckgradientenempfänger wirksame Teil ist, damit der Schall auch von der Rückseite
auf die Membran einwirkt, hinten offen, während hinter (lern als Druckempfänger
wirksamen Teil ein geschlossener Luftraum liegt. Die Steifigkeit der verwendeten
einzigen Membran ist so bemessen, daß deren Eigenresonanz etwa in der Mitte des
Übertragungsbereiches liegt. Der als Druckempfänger wirksame Membranteil wird dagegen
durch geeignete Bemessung des dahinterliegenden Luftraumes auf eine Frequenz oberhalb
des Übertragungsbereiches abgestimmt. Sofern man, wie eingangs bereits erwähnt,
die Membran in konzentrische Teilflächen aufteilt, kann man entweder den inneren
kreisförmigen Membranteil als Druckempfänger und den äußeren ringförmigen Membranteil
als Druckgradientenempfänger benutzen oder umgekehrt. Im ersteren Falle liegt hinter
dem inneren kreisförmigen Membranteil ein zylindrischer geschlossener Luftraum und
im anderen Falle hinter dem äußeren ringförmigen Membranteil ein solcher von ringförmiger
Gestalt. Sofern das Mikrophon im Bereich des als Druckgradientenempfänger wirkenden
Membranteils hinten nicht direkt offen gelassen wird, kann man im übrigen die Verbindung
mit der Außenluft auch durch eine Vielzahl von Löchern auf der Rückseite des Mikrophongehäuses
herstellen bzw. durch Kanäle, die seitlich herausgeführt sind. Diese Löcher wirken
gegebenenfalls als akustische Resonatoren und verursachen eine gewisse Phasendrehung
zum Ausgleich des Schallumweges von der Vorderseite zur Rückseite des Mikrophons.
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Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind an Hand der Abb.
i bis 8 beispielsweise erläutert.
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In den Abb. 1, 3, 5, 7 sind vier verschiedene Ausführungsformen des
Mikrophons im Querschnitt dargestellt, und die Abb. 2, 4, 6, 8 zeigen die dazugehörige
Rückansicht.
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In Abb. i und 2 ist in dem aus Isoliermaterial bestehenden zylindrischen,
hinten offenen Mikrophongehäuse i die aus perforiertem Metallblech bestehende Gegenelektrode
2 gelagert. Letztere besitzt am äußeren Rande den vorzugsweise im Präge-\-erfahren
aufgebrachten feinen Abstützsteg 3 mit einer Höhe von etwa io h( und weiter innen
den gleichartig ausgebildeten, aber mit einem kleineren 1)lircliniesser ausgeführten
Abstützsteg 4. Über beide Ringe ist die vorzugsweise aus dünner Isolierstoffolie
und auf der Außenseite mit einer dünnen Metallschicht versehene Membran 5 gespannt,
die im Deckel, z. B. durch Kleben, befestigt ist. Das Spannen der Membran erfolgt
dabei dadurch, daß die Elektrode 2 etwas über das Gehäuse i vorsteht. Die ringförmigen
Abstützstege 3 und 4 bewirken eine Unterteilung der Nleinbran 5 in einen inneren
kreisförmigen und einen äußeren kreisringförmigen Teil. Erfindungsgemäß wirkt der
eine davon als Druckempfänger und der andere als Druckgradientenempfänger, wobei
es im Prinzip für die Wirkungsweise gleichgültig ist, welchen Teil man als Druckempfänger
und welchen man als Druckgradientenempfänger wirken läßt. Im Falle der Abb. i ist
der äußere ringförmige Teil hinten offen, sodaß er auch von der Rückseite mit Schall
beaufschlagt wird und demzufolge als Druckgradientenempfänger wirkt. Hinter dein
inneren kreisförmigen Membranteil befindet sich der geschlossene Luftraum 7, sodaß
von hinten kein Schall auftreffen kann, und dieser Membranteil als Druckempfänger
wirkt. Die beiden verschieden wirksamen Membranteile sind akustisch nicht gekoppelt
sie wirken aber, da sie eine gemeinsame Kapazitätsfläche bilden, zusammen und ergeben
demzufolge eine bevorzugt einseitige, d. h. nierenförmige Richtcharakteristik. Der
als Druckgradientenempfänger wirksame Membranteil, im Falle der Abb. i der äußere
ringförmige Teil, besitzt in der Gegenelektrode nur wenige Löcher mit geeignetem
Abstand und Durchmesser, so daß er vorwiegend im Gebiet der Reibungshemmung arbeitet.
Die Membransteifigkeit ist auf Grund einer zweckmäßig ausgewählten Membranspannung
so dimensioniert, daß die Meinbranresonanz etwa in der Mitte des übertragungsbereiches,
d. h. bei etwa 8oo bis iooo Hz liegt. Im Bereich des Druckempfängers wird die Eigenresonanz
aber auf eine Frequenz oberhalb des Übertragungsbereiches d. 11. oberhalb
von io bis 15 kHz verlegt; es geschieht dies durch geeignete Bemessung der Steifigkeit
des auf der Rückseite liegenden geschlossenen Luftraumes. Die Gegenelektrode 2 weist
im Bereich des Druckempfängers mehr Löcher mit geeignetem Durchmesser und Abstand
auf als im Bereich des Druckgradientenernpfängers, so daß dieser Teil im wesentlichen
im Bereich der Steifigkeitshemmung arbeitet. Die durch die Löcher bestimmte Reibungsdämpfung
dient hier nur zur geeigneten Dämpfung der hochliegenden Eigenresonanz..
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 ist der innere kreisförmige
Membranteil als Druckgradientenempfänger und der äußere ringförmige Membranteil
als Druckempfänger ausgebildet. Demzufolge ist hier das Mikrophongehäuse i über
den beispielsweise konischen Kanal 8 in der Rückseite offen gehalten, so daß der
Schall von dort eindringen kann. Der als Druckempfänger wirkende äußere ringförmige
Membranteil ist dagegen durch den geschlossenen ringförmigen Luftraum 9 von der
Rückseite abgeschlossen. Die Verteilung der Löcher und deren Durchmesser in der
perforierten Gegenelektrode
2 ist hier so, daß sich im inneren
kreisförmigen Teil weniger Löcher befinden als im äußeren ringförmigen Teil.
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Bei der Anordnung nach Alb. 5 und 6 wirkt auch der innere kreisförmige
Membranteil als Druckempfänger und der äußere kreisringförmige Membranteil als Druckgradientenempfänger.
Hinter dein inneren Teil liegt hier der beispielsweise konische geschlossene Luftraum
7, wohingegen hinter dem äußeren Teil der ringförmige Kanal io angeordnet ist, von
dem eine Vielzahl von Löchern i i nach außen führt, die sich in der Rückseite des
Gehäuses i befinden. Bei der Anordnung nach Abb. 7 und 8 ist die .Anordnung analog,
mit dem Unterschied, daß hier vom Ringkanal io aus eine Vielzahl von Kanälen 12
radial nach außen geht und an der Seite des Gehäuses i mündet. Hinter dem inneren,
kreisförmigen Teil befindet sich der beispielsweise zylindrische geschlossene Luftraum
7. Die Löcher i i und die Kanäle 12 wirken gegebenenfalls als akustische 1Zesonatoren.
Sie werden zweckmäßig so bemessen, daß ihre Eigenresonanz hinreichend hoch, d. lt.
oberhalb des Übertragungsbereiches liegt. Sie bewirken gegebenenfalls eine Phasendrehung,
um den Schallumweg auszugleichen, der zwischen der vornliegenden Membran und den
Schallöhnungen auf der Rückseite des Mikrophons liegt. Die Erfindung ist übrigens
nicht auf konzentrische Unterteilung beschränkt, man kann vielmehr auch eine radial,
oder ähnliche Unterteilung anwenden. Man kann ferner die Membran auch in mehr als
zwei Teile trennen; alle Teile wirken dann zweckmäßig abwechselnd als Druckempfänger
und als Druckgradientenempfänger. Die Erfindung ist übrigens nicht auf Nierenmikrophone
im exakten Sinne beschränkt, sie kommt vielmehr ganz allgemein für die Erzeugung
von bestimmten, gegebenenfalls auch mehrseitigen Richtwirkungen in Betracht.