DE821217C - Kondensatormikrophon, bei dem eine elektrisch wirksame Membran von beiden Seiten mit Schall beaufschlagt wird - Google Patents

Kondensatormikrophon, bei dem eine elektrisch wirksame Membran von beiden Seiten mit Schall beaufschlagt wird

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DE821217C
DE821217C DEP50347A DEP0050347A DE821217C DE 821217 C DE821217 C DE 821217C DE P50347 A DEP50347 A DE P50347A DE P0050347 A DEP0050347 A DE P0050347A DE 821217 C DE821217 C DE 821217C
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membrane
condenser microphone
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Dipl-Ing Heinrich Kalusche
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Siemens AG
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Siemens and Halske AG
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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Description

  • Kondensatormikrophon, bei dem eine elektrisch wirksame Membran von beiden Seiten mit Schall beaufschlagt wird 1)1e Erfindung bezieht sich auf Mittel zur Erzeugu»g einer definierten Richtwirkung bei Kondensatormikroplionen. Es ist bekannt, daß ein .'Mikrophon, dessen Membran auf der Rückseite durch (las Gehäuse abgeschlossen ist, physikalisch als Strahler nullter Ordnung arbeitet und nur auf den Schalldruck anspricht, es besitzt keine Richtwirkung d.li. in allen Schnittebenen kreisförmige Charakteristik. Es sind ferner Mikrophone bekannt, deren Gehäuse hinten offen ist. Die Membran wird dann von beiden Seiten mit Schall beaufschlagt und wirkt als Strahler erster Ordnung, der auf die Schalldruckdifferenz (Druckgradient) anspricht und eine achtförmige Richtcharakteristik besitzt. Vor und hinter der Membran liegt dabei jeweils ein Maximum mit entgegengesetzter Phase, während von beiden Seiten theoretisch keine Aufnahme erfolgt. Für gewisse Zwecke der elektroakustischen Schallaufnahme sind bisweilen andersartige Richtcharakteristiken erforderlich, vorzugsweise einseitige, z. 13. nierenförmige. Man hat sie bisher angestrebt mit Hilfe von zwei Membranen, die beide innerhalb des Übertragungsbereiches mit überwiegender Reibungshemmung arbeiten. Diese Maßnahme hat den Zweck, eine konstante frequenz-'unabhängige Membranauslenkung zu bewirken, welche bei einem Gradientenmikrophon an sich nicht vorhanden wäre, da die von der Schalldruckdifferenz herrührende Kraft proportional mit der Frequenz ansteigt. Für die Erzeugung einer definierten Richtwirkung ist die Reibungshemmung allein aber nicht ausreichend, es spielen dabei vielmehr noch weitere Gesichtspunkte eine Rolle.
  • Die Erfindung gibt hierfür technische Regeln an; diese bestehen erfindungsgemäß im wesentlichen darin, daß bei einem Kondensatormikrophon, dessen elektrisch wirksame Membran von beiden Seiten mit Schall beaufschlagt wird, einauf den Schall zur einen Membranseite wirkendes akustisches Laufzeitglied vorgesehen wird, das geeignet ist, eine vorzugsweise einseitige Richtwirkung durch Phasenverschiebung zwischen dem auf die Membranvorderseite und dem auf die Membranrückseite auftreffenden Schall zu erzeugen. Durch diese Phasenverschiebung wird die Richtcharakteristik in der gewünschten Weise beeinflußt, vorzugsweise derart, daß die bei der achtförmigen Charakteristik auf einer Fläche in der Membraiiebene liegenden Minima der Empfindlichkeit mit größer werdender Laufzeitvergrößerung auf eine Kegelfläche mit spitzer werdendem Off nungswinkel verlagert werden, bis im Extremfall der idealen nierenförmigen Charakteristik die Kegelfläche in eine einzige senkrecht auf der Membranrückseite stehende Ebene übergeht. Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung wird außer der Phasenverschiebung zweckmäßig auch die Amplitude des auf die llembranrückseite und gegebenenfalls auch des auf die Vorderseite auftreffenden Schalls in besonderer Weise beeinflußt, vorzugsweise derart, daß durch beide Maßnahmen in Minimumrichtung die Schallschwingungen einander entgegengesetzt gleich sind; es erfolgt dann in Minimumrichtung völlige Auslöschung. Gemäß der Erfindung wird das Laufzeitglied derart ausgelegt, daß es Tiber den zu über tragenden Frequenzbereich oder einen Teil davon eine konstante Laufzeitverzögerung bewirkt; die Richtcharakteristiken sind dann bei allen Frequenzen dieses Bereiches zumindest angenähert einander gleich. Der Bereich konstanter Laufzeitverzögerung erstreckt sich vorzugsweise von der tiefsten zu übertragenden Frequenz nach oben mindestens bis zu einer Frequenz, bei der die halbe Wellenlänge etwa die Membranabmessungen (Nlembrandurchmesser) erreicht. Bei den hohen Frequenzen tritt dann im wesentlichen die natürliche Richtwirkung des Mikrophons auf Grund seiner Dimensionen ein. Das Laufzeitglied nach der Erfindung soll zweckmäßig eine Phasendrehung von mehr als 9o° bewirken, vorzugsweise bis zu i8o°. Bei einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform bewirkt das Laufzeitglied eine Verzögerung entsprechend dem Schallumweg zwischen Vorder- und Rückseite des Mikrophons; die Minimumrichtung liegt dann genau senkrecht zur Meinbranrückseite, d. h. die Richtcharakteristik ist nierenförmig. Dabei werden die vorn und hinten auftreffenden Schallschwingungen gerade so weit in der Phase gegeneinander verschoben, daß hinten völlige Auslöschurig und vorn gegenseitige Unterstützung erfolgt. Bei kleineren oder größeren Laufzeiten als derjenigen des Schallumweges nähert man sich einerseits in Zwischenformen der achtförmigen Ckarakteristik und andererseits der kreisförmigen Charakteristik. Durch entsprechende Ausbildung des Laufzeitgliedes wird eine konstante Laufzeit für alle Frequenzen erzielt, welche gleich dein Quotienten aus Phasenwinkel 99 und Kreisfrequenz (o ist; bei größer werdender Kreisfrequenz (,) und konstanter Laufzeit nimmt also der Phasenwinkel <p zu. Die bisher bekannten Betrachtungen über die Wirkungsweise von Drtickgradientmikrophonen setzen voraus, daß die vom Druckgradienten herrührende Membranantriebskraft linear mit der Frequenz ansteigt. Es wurde nun aber festgestellt, daß dies nicht immer der Fall ist, vielmehr wächst bei höheren Frequenzen wegen des Einflusses des Mikrophongehäuses, wenn dieses in die Größenordnung der halben Wellenlänge kommt, die Antriebskraft nicht mehr in gleichem Maße und wird bei noch höheren Frequenzen sogar wieder kleiner. Diese bekannten Richtmikrophone hatten deshalb den Nachteil, daß ihre Empfindlichkeit bei den höheren Frequenzen stark abfiel und diese Töne schwächer bzw. überhaupt nicht mehr aufgenommen wurden. In weiterer Ausbildung der Erfindung wird deshalb das Mikrophon so ausgeführt, daß es in dem Frequenzgebiet, in welchem der Druckgradient nicht mehr linear mit der Frequenz ansteigt, als Druckmikrophon arbeitet und dort die auf Grund der Membranabmessungen erzeugte Richtcharakteristik wenigstens annähernd gleich derjenigen ist, die im Frequenzgebiet mit Druckgradientenwirkung durch den Einfluß des Laufzeitgliedes entsteht. D1an erreicht dies zweckmäßig dadurch, daß die akustischen Laufzeitglieder in Verbindung mit einer elektrisch wirksamen Membran (Vordermembran) verwendet werden, die als solche selbst keine bzw. nur geringe Reibungshemmung aufweist; die Membran ist dabei vorzugsweise auf eine Resonanzfrequenz etwa in der Mitte des zu übertragenden Frequenzbereiches abgestimmt. In dem erwähnten oberen Frequenzbereich, in dem das Mikrophon im wesentlichen auf den Schalldruck anspricht, wird das Laufzeitglied für die hohen Frequenzen undurchlässig und schließt die Vordermembran auf der Rückseite ab, dadurch wird die Eigenresonanz erhöht und der Übertragungsbereich nach hohen Frequenzen hin erweitert.
  • Als Laufzeitglied der Erfindung eignet sich in erster Linie ein akustisches Resonanzsystem oder eine aus mehreren solcher Systeme gebildete Kette, z. B. ein Resonator finit entsprechender Luftmasse und Luftpolstersteife oder eine entsprechend bemessene Zusatzmembran. Eine Kette besteht aus mehreren solcher Lufträume oder aus mehreren Membranen, gegebenenfalls aus einer Aneinanderreihung von Lufträumen und -leinbranen, die Wirkungsweise ist dabei entsprechend wie bei einem Tiefpaß. Erfindungsgemäß wird das akustische Resonanzsystem Tiber den zu übertragenden Frequenzbereich in besonderem Maße reibungsgedämpft, die Reibungsdämpfung bewirkt dabei zweckmäßig auch die Amplitudenbeeinflussung. Bei einem Resonanzsystem in Forin eines Luftraumes wird die Reibungsdämpfung zweckmäßig durch eine oder mehrere Schichten aus Dämpfungsmaterial, z. B. Filz, Watte o. dgl. erzielt. Bei einem Resonanzsystem in Form einer Zusatzmembran erfolgt die Reibungsdämpfung vorteilhaft durch einen oder mehrere in kleinem Abstand angeordnete, perforierte Gegenkörper, z. B. Platten. Bei einer vereinfachten Ausführungsform des Laufzeitgliedes kann erfindungsgemäß die Reibungsdämpfung gegenüber dem Kreiswiderstand des Resonanzsystems bevorzugt werden; die Anordnung arbeitet dann im wesentlichen in Analogie zur Elektrotechnik nach Art eines RC-Gliedes, gegebenenfalls nach Art einer Kette aus mehreren IZC-Gliedern. Als Laufzeitglied eignet sich ferner eine akustische Verzögerungsleitung, die aus Material mit entsprechendem Strömungswiderstand und Schallfortpflanzttngsgeschwindigkeit, z. B. Filz, Watte o. dgl., besteht und beispielsweise bis dicht an die '@Ieml>ran bzw. deren perforierte Gegenkörper heranreicht.
  • Die Dimensionierung der Laufzeitglieder kann nach den angegebenen Grundlagen rechnerisch oder empirisch gefunden werden.
  • Die Erfindung und dazugehörige Einzelheiten sind an Hand der .\b1). i bis i .s beispielsweise erläutert.
  • In den .Alilt. i bis 4 sind in Analogie ztt elektrischen Verzögerungsgliedern die Schaltbilder einiger akustischer Laufzeitglieder dargestellt, die für die Erfindung geeignet sind. Die Abb. i zeigt ein Laufzeitglied, bestehend aus einem Resonanzsystem mit der -Masse in, der Steifigkeit s und der Reibung r, ferner einen als Kapazität wirkenden Luftraum mit der Steifigkeit sL. Die -\lasse in ist beispielsweise die Luftmasse eines Resonators und r seine lZeibungsdämpfung.Die Masse in kann auch durch eine Zusatzmembran gebildet sein, die auf Grund ihrer Abmessung und Einspannung die Steifigkeit s besitzt und entsprechend der Reibung r reibungsgedämpft ist. Für größere Laufzeitverzögerungen wird erfindungsgemäß eine Kette nach Art eines Tiefpasses entsprechend Abb. 2 verwendet, die aus mehreren Gliedern der Abb. i zusammetigesetzt ist. Bei dem Laufzeitglied nach Abb. 3 ist die Reibung r gegenüber dem Kreiswiderstand von der Masse in und der Steifigkeit s bevorzugt, die Anordnung arbeitet demzufolge vorwiegend als RC-Glied mit dein Widerstand r und der Kapazität sL entsprechend der Steife eines Luftraumes. DieAbl>.4 zeigt eine aus mehreren Gliedern der Abb. 3 zusammengesetzte Kette. In Abb. 5 ist die Phasendrehung (f, der einzelnen Laufzeitglieder in Abhängigkeit von der Frequenz f dargestellt. Die Kurve i stellt dabei die Phasendrehung eines aus der Masse in und der Steifigkeit s in Verbindung finit dem Luftraum s1, gebildeten Resonanzsystems entsprechend (lern Schallbild nach Abb. i dar, hierbei ist die Reibung r gleich Null oder sehr klein. Entsprechend seiner Resonanzschärfe wirkt es nur über einen kleinen Frequenzbereich, dort aber über einen Phasenwinkel von iSo°. Die Kurve 2 stellt die Phasendrehung eines in geeignetem Maße reibungsgedämpften Resonanzsystems dar. Hiermit erzielt inan über einen großen Frequenzbereich konstante Laufzeitverzögerung und eine Phasendrehung ebenfalls bis zu Die Kurve 3 zeigt die Phasendrehung eines stärker reibungsgedämpften IZesonators, der als IZC-(@lie<l nach Abb. 3 wirkt. Hierbei erfoagt eine Phasendrehung maximal bis zu 9o°.
  • In Abb.6 ist eine nierenförmige Richtcharakteristik dargestellt, die inan mit Hilfe der Erfindung in vollkommener Weise verwirklichen kann. Die Minimumrichtung E liegt dabei senkrecht zur Rückseite der Membran 5. Die Abb. 7 zeigt eine nierenförmige Richtcharakteristik mit einem kleinen Maximum nach hinten als Zwischenform zwischen einer reinen nierenförmigen Charakteristik und einer achtförmigen Chaxakteristik. Die Minima liegen hier auf der gestrichelt angedeuteten Kegelmantelfläche K.
  • In den Abb. 8 bis 15 sind einige Ausführungsformen des Kondensatormikrophons gemäß der Erfindung dargestellt. In Abb. 8 ist in einem Gehäuse 4 die elektrisch wirksame Membran 5 (Vordermembran) eingespannt, sie besteht beispielsweise aus Isolierstoffolie, z. B. aus Polyvinylchlorid (Vinifol), und ist mit einer aufgedampften dünnen Metallschicht versehen, z. B. aus Zinn oder Aluminium. Sie schwingt gegenüber der perforierten Platte 6, die die andere Belegung des Kondensators bildet, und ist durch entsprechende Bemessung ihrer Masse sowie ihrer Steifigkeit auf eine mittlere Frequenz des Übertragungsbereiches abgestimmt. Die Vordermembran 5 selbst enthält keine Mittel, die eine wesentliche Reibungsdämpfung bewirken, die Reibungsdämpfung ist zweckmäßig sogar geringer als bei einem üblichen Druckmikrophon. Dementsprechend sind auch die Löcher in der Platte 6 bemessen und angeordnet, desgleichen die Abstützhöhe zwischen der Membran 5 und der Platte 6. Dahinter befindet sich der als Resonator wirkende Luftraum 7 mit der Luftmasse m und der Luftpolstersteife sL (vgl. Abb. i). Ferner ist eine Schicht 8 aus Dämpfungsmaterial, z. B. Filz, Watte o. dgl., vorgesehen für die Erzeugung einer Reibungsdämpfung r gemäß Abb. i. Der Luftraum 7 und die Schicht 8 bilden ein Laufzeitglied mit einer Phasendrehung entsprechend der Kurve 2 der Abb. 5. Die Steife s ist hier vernachlässigbar. Sofern erfindungsgemäß die Laufzeitverzögerung gerade so bemessen wird, daß sie gleich der des Schallumweges U ist, erfolgt nach der Rückseite völlige Schallauslösung und man erhält eine nierenförmige Richtcharakteristik gemäß Abb.6. Unter dem Schallumweg U versteht man die Entfernung von der Ebene der Vorderseite der Membran 5 bis zur Mitte der Mikrophonrückseite, d. h. also die Dicke des Mikrophons zuzüglich seinem Radius. Die Amplituden der beiden Schallschwingungen sind, von der Minimumseite her betrachtet, für eine vollkommene Schallauslöschung ebenfalls einander gleichgemacht, z. B. durch geeignete Bemessung der Reibungsdämpfung. Bei Laufzeiten, die von derjenigen des Schallumweges abweichen, erzielt man Richtdiagramme, die Zwischenformen einer Niere, einer Acht oder eines Kreises darstellen, z. B. gemäß Abb. 7.
  • Bei dem Mikrophon nach Abb.9 ist der Luftraum 7 durch Zwischenwände unterteilt, z. B. in der Weise, claß in einen hinter der Platte 6 liegenden Körper mehrere große Löcher gebohrt sind. Hinter diesem Körper befindet sich gegebenenfalls eine weitere gelochte Platte 9, die aus Metall oder Isoliermaterial besteht, an diese schließt sich analog wie bei der Ausführung nach Abb.8 die Dämpfungsschicht 8 an. Bei dem Mikrophon nach Abb. io dient als Laufzeitglied eine nur akustisch wirksame, vorzugsweise aus elektrisch nichtleitendem Material, wie Isolierstoffolie ohne Metallschicht, bestehende "Zusatzmembran io, die gegenüber der perforierten Platte i i in kleinem Abstand schwingt. Der Membranabstand von der Platte i i sowie Anzahl, Durchmesser und Abstand der in dieser befindlichen Löcher bestimmt die Reibungsdämpfung der Nlennbran io. Letztere ist vorzugsweise auf Grund geeigneter Bemessung ihrer Masse m und ihrer Steife s auf eine tiefe Frequenz im unteren "feil des Chertragungsbereiches abgestimmt, sie ist für die Tiefabstimmung gegebenenfalls mit einer Zusatzmasse versehen, z. B. in Form einer Lackschicht mit Pulvereinschlüssen aus spezifisch schweren Schwemmstoffen oder aus Masseeisenpulver. Die Zusatzmembran io ist über den zwischen den Platten 6 und i i befindlichen Luftraum 12 mit der Vordermembran 5 akustisch gekoppelt, die Streife des Luftraumes 12 entspricht Steifigkeit sL des Schallbildes nach Abb. i und wirkt als akustische Kapazität. Auch dieses Laufzeitglied arbeitet nach Art der Schaltung in Abb. i und besitzt einen Phasengang entsprechend der Kurve 2 von Abb. 5. Bei einer vereinfachten Ausfühungsform dieses Mikrophons, bei der die Reibungshemmung der Membran io gege'nüber dem aus der Masse m und der Steifes gebildeten Kreiswiderstand bevorzugt ist, wirkt das Laufzeitglied praktisch als RC-Glied entsprechend Abb.3 und sein Phasengang entspricht dann der Kurve 3 von Abb. 5.
  • Das Mikrophon der Abb. i i geht aus dem der Abb. io hervor. Es besitzt erfindungsgemäß als Laufzeitglied mehrere, z. B. drei Zusatzmembranen io mit den perforierten Platten i i für die keibungsdämpfung sowie den Koppelräumen 12. Es wirkt nach Art der Kette der Abb. 2 bzw. bei gegenüber der Reibungsdämpfung vernachlässigbar kleiner Masse m bzw. Steifes nach Art der Kette der Abb. 4. Es ist besonders zweckmäßig bei größeren Mikrophonen mit längerem* Schallumweg U, da es eine größere Laufzeitverzögerung bewirkt. Das Mikrophon nach Abb. 12 ist ähnlich aufgebaut; es besitzt ebenfalls mehrere, z. B. drei Zusatzmembranen io. Davon ist aber nur die innerste durch die perforierte Platte i i reibungsgedämpft. Zwischen den Membranen io befinden sich ebenfalls Koppelräume 12. Die Membranen io sind gegebenenfalls auch durch Zusatzmassen beschwert, um die Tiefenabstimmung zu erleichtern, z. B. in Form von Lackschichten mit Masseeisenpulver. Bei dem Mikrophon nach Abb. 13 ist eine kombinierte Laufzeitkette verwendet, die aus einer Zusatzmembran io und einem Resonator 7 mit Dämpfungsschicht 8 besteht. Für die Reibungsdämpfung der Nfembran io dient auch hier die perforierte Platte i i und für die Kopplung mit der Vordermembran 5 der Luftraum 12. Bei dem Mikrophon nach Abb. 14 dient als Laufzeitglied eine akustische Verzögerungsleitung 13 aus Material mit gewünschtem Strömungswiderstand und gewünschter Schallgeschwindigkeit. Dabei ist kein Resonanzsystem für die Phasendrehung vorgesehen, die Laufzeitverzögerung wird hier vielmehr durch die kleinere Fortpflanzungsgeschwindigkeit in diesem Material gegenüber der im Luftweg erzielt. Die Dicke der Schicht ist mit Rücksicht auf den Schallumweg U, d. h. mit Rücksicht auf die Größe des Mikrophongehäuses, hinreichend bemessen. Als Material eignet sich solches mit hohem Strömungswiderstand, z. B. Filz. Watte o. dgl., und die Schicht reicht gegebenenfalls bis (licht a» die Gegenplatte6 heran.
  • Die Abb. i5 zeigt ein Atisfiihricngsbeispiel mit konstruktiven Einzelheiten des Aufbaues; (las N'likrophon besteht aus dem Isolierstottring 14 in der Mitte, in Vertiefungen desselben von beiden Seiten die perforierten Blechplatten i 5 und 16, z. B. Messingplatten, eingedrückt sind. Dazwischen liegt der Luftraum 17 als Koppelraum. Die Platten i5 und 16 sind mit Erhebungen, z. 13. Stegen oder konzentrischen Ringen 18, versehen, die vorzugsweise im Prägeverfahren aufgebracht sind und z. B. eine Höhe von 10 bis 30 ,(c aufweisen. Sie dienen zur Abstützung der Membranen i q und 2o, die auf die ringförmigen Metalldeckel 21 und 22 aufgeklebt sind. Die Vordermembran icg ist auf etwa iooo Hz abgestimmt und mit einer Metallschicht versehen, die mit dem Deckel 21 in leitender Verbindung steht. Die Stromzuführung erfolgt über die Feder 23. Die Vlatte 15 dient als Gegenelektrode und ist über den Draht bzw. Kontaktstift 24 elektrisch angeschlossen. Der Luftspalt zwischen der elektrisch wirksamen Vordermembran icg und der Gegenplatte 15 sowie die Größe, der Abstand und die Anzahl der Löcher in der Platte 15 sind so be messen,daß die Membran icg für sich praktisch keine Reibungsdämpfung besitzt, sie ist etwa analog ausgebildet und angeordnet wie hei einem Druckmikrophon. In der Gegenplatte 16 der Membran 20 sind weniger Löcher mit kleinerem Durchmesser vorgesehen als in der Platte i5, gegebenenfalls ist auch der Luftspalt zwischen der 'Membran 2o und der Platte 16 kleiner, diese Membran arbeitet damit Tiber den gesamten Frequenzbereich mit Reibungsdämpfung, gegenüber der der Kreiswiderstand aus der Massem und der Steife s vernachlässigbar klein sein kann. Die Membran 20 ist dabei auf Grund entsprechender Bemessung ihrer Masse und Steifigkeit z. B. auf eine tiefe Frequenz im unteren Teil des Übertragungsbereiches abgestimmt. Der Mikrophonaufbau ist also unsymmetrisch hinsichtlich der Abstimmung der beiden Membranen, hinsichtlich ihrer Dämpfung ferner hinsichtlich der Perforation in den zugehörigen Gegenplatten und gegebenenfalls auch hinsichtlich des Luftspaltes bzw. der Abstiitzhöhe. Der sich hieraus ergebende Vorteil besteht darin, (1a13 die 1, requenzkurve auch bis zu sehr hohen Frequenzen, z. 13. io bis 15 kllz, geradlinig ist. Die rückwärtige -Membran 20 bildet dann im Bereich der hohen Frequenzen, z. 13. von 8 bis io kllz an, auf Grund ihrer Bemessung und Anordnung eine Sperre, demzufolge der Luftraum 17 hinten dicht verschlossen wird, sog (1a13 sich die Eigenresonanz der Vordermembran i9 auf Grund der Steife des Luftraumes 17 in dem Bereich der hohen Frequenzen verschiebt und dort eine Resonanzanhebung bewirkt; das Mikrophon arbeitet in diesem Bereich demzufolge als Druckmikrophon und seine Richtwirkung entsteht durch die Abmessungen des Gebildes, d. h. dadurch, daß der Membrandurchmesser größer als die halbe Wellenlänge der übertragenen Frequenzen ist. Die hierdurch bedingte Richtcharakteristik stimmt annähernd mit der Richtcharakteristik im Gebiet der Druckgradientenwirkung überein. Auf Grund der geringen Eigendämpfung der Vordermembran werden die höheren Frequenzen bevorzugt, so daß der bei bisherigen Richtmikrophonen im Gebiet der hohen Frequenzen auftretende Empfindlichkeitsabfall kompensiert wird und der Frequenzumfang nach oben eine Erweiterung erfährt. Es gelingt damit die Beseitigung einer nachteiligen Wirkung, die durch den Einfluß des Mikrophongehäuses, sofern dieses nicht äußerst klein ausgeführt ist, verursacht wird und sich darin äußert, daß der Druckgradient in einem bestimmten Frequenzgebiet nicht mehr linear ansteigt bzw. sogar kleiner wird.

Claims (23)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kondensatormikrophon, bei dem eine elektrisch wirksame Membran von beiden Seiten mit Schall beaufschlagt wird, gekennzeichnet durch ein auf den Schall zur einen Membranseite wirkendes akustisches Laufzeitglied, das derart ausgebildet ist, daß eine, vorzugsweise einseitige Richtwirkung durch Phasenverschiebung zwischen dem auf die Membranvorderseite und dann auf die Membranrückseite auftreffenden Schall erzeugt wird.
  2. 2. Kondensatormikrophon nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufzeitglied derart bemessen ist, daß es über den zu übertragenden Frequenzbereich oder einen Teil davon eine konstante Laufzeitverzögerung bewirkt.
  3. 3. Kondensatormikrophon nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich konstanter Laufzeitverzögerung sich von der tiefsten zu übertragenden Frequenz nach oben mindestens bis zu einer Frequenz erstreckt, bei der die halbe Wellenlänge etwa die Membranabmessungen erreicht, so daß eine Phasendrehung von mehr als 9o°, vorzugsweise bis zu i8o°, bewirkt wird.
  4. 4. Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß (las Laufzeitglied für die Bildung einer nierenförmigen Richtcharakteristik eine Laufzeitverzögerung entsprechend dem Schallumweg zwischen Vorder- und Rückseite des Mikrophons bewirkt.
  5. 5. Kondensatormikrophon nach einem der :lnspriiche t bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufzeitglied aus einem akustischen Resonanzsystem oder einer aus mehreren solcher Systeme gebildeten Kette besteht.
  6. 6. Kond'ensatormikrophon nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als akustisches Resonanzsystem auf der einen Membranseite ein entsprechend bemessener, gegebenenfalls unterteilter Luftraum (7) nach Art eines Resonators wit entsprechender Luftmasse (m) und entsprechender Luftpolstersteife (sL) vorgesehen ist, und eine Kette von Resonanzsystemen aus mehreren solchen Lufträumen (7) besteht.
  7. 7. Kondensatormikrophon nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als akustisches Resonanzsystem auf der einen Membranseite eine Zusatzmembran (io, 2o) mit entsprechend bemessener Masse (m) und Steife (s) vorgesehen ist, und eine Kette von Resonanzsystemen aus mehreren solchen Zusatzmembranen (io) besteht.
  8. Kondensatormikrophon nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise aus elektrisch nichtleitendem Material bestehende Zusatzmembran (TO, 2o) nur akustisch wirksam ist. g.
  9. Kondensatormikrophon nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran (TO, 2o) auf eine tiefe Frequenz im unteren Teil des Übertragungsbereiches abgestimmt ist. io.
  10. Kondensatormikrophon nach Anspruch 5 in Verbindung mit Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kette aus der Verbindung eines oder mehrerer Lufträume (7) und einer oder mehreren Zusatzmernbranen (io) besteht. i i.
  11. Kondensatormikrophon nach einem der :Ansprüche 5 bis io, dadurch gekennzeichnet, (laß das akustische Resonanzsystem über den zu übertragenden Frequenzbereich reibungsgedämpft ausgebildet ist.
  12. 12. Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche 5, 6, io, i i, dadurch gekennzeichnet, (laß bei einem Resonanzsystem in Form eines Luftraumes (7) die Reibungsdämpfung durch eine oder mehrere Schichten (8) aus Dämpfungstnaterial, z. B. Filz, Watte o. dgl., erfolgt.
  13. 13. Kondensatormikrophon nach Anspruch 5, 7, 8 bis i i, dadurch .gekennzeichnet, daß bei einem Resonanzsystem in Form einer Zusatz-Inembran (io, 2o) die Reibungsdämpfung durch einen oder mehrere, in kleinem Abstand von der Zusatzmembran (1o, 2o) angeordnete, geeignet perforierte Gegenkörper (i 1, 16), z. B. Platten, erfolgt.
  14. 14. Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche i i bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibungsdämpfung (r) den Kreiswiderstand des akustischen Resonanzsystems, bestehend aus der Masse (m) und der Steife (s), überwiegt.
  15. 15. Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftraum (12, 17) zwischen der elektrisch wirksamen Membran (5, 1g) und der Zusatzmembran (10, 20) geeignet ist, eine akustische Kopplung der Membranen zu bewirken.
  16. 16. Kondensatormikrqphon nach einem der Ansprüche 1 bis d, dadurch gekennzeichnet, daß als Laufzeitglied eine akustische Verzögerungsleitung (13) dient, die aus Material mit gegewünschtem Strömungswiderstand und ge--,vünschter Schallgeschwindigkeit, z. B. Filz, Watte o. dgl., besteht und vorzugsweise bis dicht an die perforierte Gegenplatte (6) heranreicht.
  17. 17. Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufzeitglied derart ausgebildet ist, daß das Mikrophon in dem Frequenzgebiet, in dem der Druckgradient nicht mehr linear mit der Frequenz ansteigt, als Druckmikrophon arbeitet und dort die Richtcharakteristik, die auf Grund der Membranabmessungen entsteht, wenigstens ann:ihernd gleich derjenigen Richtcharakteristik ist, die im Frequenzgebiet mit Druckgradientenwirkung durch den Einfluß des Laufzeitgliedes gebildet wird.
  18. 18. Kondensatormikrophon nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, ciaß das akustische Laufzeitglied in Verbindung mit einer elektrisch wirksamen Membran (5, 1g) verwendet ist, die für sich zusammen mit ihrer Gegenplatte (6, 15) keine wesentliche Reibungshemmung besitzt. 1g.
  19. Kondensatormikroplion nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch wirksame Membran (5, 1g) auf (-Hie Resonanzfrequenz etwa in der Mitte des zu übertragenden Frequenzbereiches abgestimmt ist.
  20. 20. Kondensatormikroplion nach einem der Ansprüche 7 bis 11, 13 bis 15 und 17 bis 1g, dadurch gekennzeichnet, daß der -Mikrophonaufbau bezüglich der Dimensionierung der elektrisch wirksamen Membran (3, ig) und der Zusatzmembran (10, 20) sowie der zugehörigen Gegenplatte (6, i5 bzw. ii, i6) bzw. deren Perforation und des Allstandes zwischen Xlembran und Gegenkörper tnisvininetrisch ist.
  21. 21. Kondensatorniikrophon nach Anspruch 1 oder 2o, dadurch gekennzeichnet, claß der Koppelraum (12, 17) zwischen den perforierten Gegenplatten (6, 11 bzw. i5, 16) liegt.
  22. 22. Kondensatormikrophon nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenplatten (15, 16) iii eincni gemeinsamen Isolierstoffkörper (1.1) befestigt, vorzugsweise in Vertiefungen desselben eingedrückt sind.
  23. 23. Kondensatorinikroplion nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenplatten (6, 11 bzw. i5, 16) der -Membranen (5, 10 bzw. 19, 20) finit Erhebungen, z. B. Stegen oder Ringen (18), für die Membranabstützung versehen sind, die vorzugsweise im Prägeverfahren hergestellt sind und eine Höhe z. B. etwa 10 bis 30 ,1e besitzen.
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DEP50347A Expired DE821217C (de) 1949-07-29 1949-07-29 Kondensatormikrophon, bei dem eine elektrisch wirksame Membran von beiden Seiten mit Schall beaufschlagt wird

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4817168A (en) * 1986-03-20 1989-03-28 Akg Akustische U. Kino-Gerate Gesellschaft M.B.H. Directional microphone
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