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Elektroakustische Umformungseinheit In der Fachliteratur ist bereits
darauf hingewiesen, daß der bei einem elektroakustischen Umformer grundsätzlich
nicht zu vermeidende Kompromiß zwischen Empfindlichkeit und elektroakustischer Güte
bei den Kristallmikrophonen einerseits zur Ausbildung des Membranmikrophons mit
verhältnismäßig hoher Empfindlichkeit bei durchschnittlicher Güte und andererseits
des Klangzellenmikrophons mit höchster Übertragungsgüte bei entsprechend geringer
Empfindlichkeit geführt hat.
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Das Klangzellenmikrophon besitzt eine Reihe von Vorzügen, denen jedoch
insofern ein Nachteil gegenübersteht, als die durch die Art der Zusammenschaltung
der Klangzellen beeinflußbare Empfindlichkeit noch verhältnismäßig gering ist, und
zwar dadurch begründet, daß der als Membran wirkende Bieger nur in seiner Mitte
die verhältnismäßig großen Amplituden durchführen kann, dagegen die Ränder, wie
bei jeder Membran, nur bedeutend kleinere. Auf der anderen Seite besitzen die Membranmikrophone
den Nachteil, daß der den Bieger angreifende Bügel Eigenschwingungen im Hörbereich
ausübt, die sich naturgemäß um so störender auswirken, als es sichhierbei um durchaus
zu berücksichtigende Massen und Abmessungen handelt, und den weiteren Nachteil,
daß das eingeschlossene Luftvolumen für die erforderliche Dämpfung bei seiner Größe
praktisch keine Rolle spielen kann.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Gruppe der Klangzellenmikrophone
und betrifft eine Ausbildung der elektroakustischen Umformungseinheit, durch welche
die oben hinsichtlich dieser Mikrophone genannten Nachteile beseitigt sind. Diese
Ausbildung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß ein unter dem Einfluß
seiner Beanspruchung zu sattelförmigen Verformungen befähigtes Kristallelement durch
Überdeckung mit einem seinen Flächenmaßen entsprechenden, von ihm durch plastische
Abstandsmittel getrennten starren Element zur Aufnahme der Tonschwingungen
als
Einheit durch elastische Einhängung des starren Elements mit dem daran befestigten
Kristallelement in einem Rahmen über die gesamte Fläche parallel zu sich selbst
Schwingungen auszuführen vermag, mit der Maßgabe, daß der Grad der Haftung zwischen
starrem Element und Kristallelement eine dem Beanspruchungsgrad entsprechende ungehemmte
Verformung des letztren gewährleistet.
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Die Anordnung ist also zunächst derart getroffen, daß das starre Element,
z. B. ein Aluminiumplättchen, von den Abmessungen des Kristallelements, welches
die Rolle' einer Membran übernimmt, unter dem Einfluß der Beanspruchung zur Ausführung
wahrhaft kolbenartiger Schwingungen befähigt wird, die auch praktisch eine Parallelverschiebung
der gesamten Oberfläche mit sich bringt. Der Begriff der kolbenartigen Schwingungen
ist bisher zwar auch in der Elektroakustik schon angewendet worden, ohne daß es
sich hierbei tatsächlich um Schwingungen handelte, bei denen über den gesamten Bereich
der Kolbenflächen eine eindeutige Parallelverschiebung benachbarter Flächenpunkte
vorlag. Die praktische Folgerung daraus bestand darin, daß bei den verwendeten Papier-
oder leichten Metallmembranen nur bei den tiefen Frequenzen annähernd kolbenartige
Schwingungen auftraten, dagegen. im Bereich der höheren Schwingungen nur ein Teil
der Membran durch die Schwingungen verändert wurde und nach den Seiten ein Abklingen
der Schwingungen bis zur völligen Dämpfung zu beobachten ist. Sämtliche Schwingungen,
die sonach bei der Anordnung gemäß Erfindung das starre Element der Einheit treffen,
gehen auf den Kristall über, wobei durch Ausbildung, Lage und Haftungsgrad der beide
von einander trennenden Abstandsmittel aus plastischem Werkstoff überraschenderweise
Schwingungen von diesen nicht aufgenommen werden, sondern alle im Hörbereich liegenden
Amplituden einwandfrei übertragen werden, andererseits aber die Eigenschwingungen
der starren Platte in einem . Maße gedämpft werden, daß sie im Hörbereich nicht
zum Vorschein kommen. Durch die elastische Verbindung besitzt das System .keine
merkliche Eigenresonanz, während dem Kristall andererseits ein Höchstmaß der für
die Wiedergabegüte erforderlichen Schwingungen zugeleitet wird. Als vorteilhafteste
Lösung hat sich erwiesen die Verwendung weicher, knetfähiger Gumrniarten, die nur
bei größerem Anpreßdruck auf glatten Flächen Lageverschiebungen der verbundenen
Flächen ausschließen, andernfalls nur leicht haften. Derartige Massen haben ein
ausreichendes Dämpfungsvermögen, behindern aber bei leichter Haftung nicht die Eigenbeweglichkeit
des Kristallelements. Zu diesem Zweck werden beispielsweise die Zwischenstücke aus
sog. Gummikitt an den Ecken der Aluminiumplättchen elastisch angekittet, an den
Bieger jedoch nur je ein Zwischenstück und das diagonal gegenüberliegende nur leicht
angedrückt. Die Aufhängung der Einheit in ihrem Rahmen erfolgt mittels genügend
dichter und ausreichend elastischer Werkstoffe, wie z. B. eines dichten Papiers,
wodurch ein abgeschlossenes, die Einheit in sich aufnehmendes Gehäuse gebildet wird
und eine im erforderlichen Schwingungsbereich nötige Eigenbeweglichkeit kann beispielsweiseabgestimmt
werden durch eine den Abstand zwischen Rähmchen und Einheit übersteigende Papierbreite,
so daß sieh etwa um das Aluminiumplättchen herum eine elastische Wulst bildet. Es
muß jedoch in diesem Zusammenhang bemerkt werden, daß die vorstehend genannten Lösungsmittel
nur als besonders vorteilhaft Erwähnung finden, jedoch auch durch gleich- oder ähnlich
wirkende Mittel ersetzt werden können, so z. B. die Papierhaut durch eine die elastische
Aufhängung ermöglichende und ein 'kleines Luftvolumen einschließende Schicht aus
Hausenblase, Cellulosederivatfolie o. dgl., oder an Stelle von Aluminiumplättchen
solche aus Glimmer, Kunstharz u. dgl.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer elektroakustischen
Umformungseinheit in der Verwendung für ein fertiges Einheitselement.
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Fig. i zeigt einen Schnitt nach 1-I der die Zelle in der Draufsicht
veranschaulichenden Fig. 2.
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Im einzelnen besteht der dargestellte Gegenstand aus dem Rähmchen
i aus Isoliermaterial üblicher Art zur Aufnahme der beiden Einheiten, welche sich
zusammensetzen aus dem quadratischen Kristallelement 2, den Aluminiumplättchen 3,
die von dem durch die Kristallelemente gebildeten Bieger, durch die Zwischenstücke
und 4a aus plastischem Material, z. B. Knetgummi, getrennt sind. Diese Aluminiumplättchen
sind von innen gegen die Schichten 5 aus dünnem, aber dichtem Papier geklebt, welche
auch mit dem Rähmchen verklebt somit die Doppelzelle zu einem geschlossenen Gehäuse
gestalten. Die Seitenlänge des Rahmenausschnittes ist um einige mm, z. B. r bis
3 mm, größer als die der Aluminiumplättchen und die Papierschicht 5 jeweils so bemessen,
daß sie eine umlaufende Rahmenmulde 7 bildet, während 6 die Kontakte darstellt.
Die Aufhängung des Systems im Rähmchen erlaubt also unter Wirkung der auffallenden
akustischen Schwingungen eine echte, kolbenartige Bewegung der Aluminiumplättchen
und gewährleistet damit die Übertragung größtmöglichen Amplituden auf den Bieger,
so daß damit die Vorteile der Klangzelle, d. h. ihre hohe Wiedergabegüte und die
Vorteile des Membranmi:krophons, die größere Empfindlichkeit, vereinigt sind, verbunden
mit den durch das kleine Luftvolumen die Beanspruchung der empfindlichsten Teile
(Ecken) und die freie Beweglichkeit des Kristallelements bereits obenerwähnten Vorzügen.
Mehrere der oben beschriebenen Einheiten können zu einem Kristallzellenmikrophon
zusammengefaßt werden.