DE836497C - Mit einer Membran versehenes Schwingungssystem, insbesondere elektrodynamisches System, z.B. fuer Mikrophone, Lautsprecher, Schwingungsaufnehmer usw. - Google Patents

Description

Dk Erfindung Ixv.ieht sich auf ein Schwingungssystem, insbesomkreeinelektrodynamisches System, z. B. für Mikrophone, Lautsprecher, Schwingungsaufnehmer usw., das mit einer Membran versehen ¹St und l>ei dem ein zwischen der Membran und dem Magnetsystem gelegenes Luftpolster durch Vermittlung eines oder mehrerer im Magnetsystem angebrachter Durchlässe, welche sich in einer Richtung, die wenigstens nahezu mit der Richtung der Membrangeschwindigkeit zusammenfällt, er st recken und welche mit Dämpfungsmaterial angefüllt sind, akustisch mit einem hinter den Durchlässen gelegenen, abgeschlossenen Raum oder unmittelbar mit der Außenluft gekuppelt ist.

Bekanntlich kann durch solche Systeme eine Ebnung der Resonanzfrequenz des Systems bewerkstelligt werden.

Gemäß der Erfindung weist das Dämpfungsmaterial parallel zur Richtung der Membranschwingung verlaufende Kanäle in dem Durchlaß auf, und diese Kanäle besitzen einen solchen Durchschnitt, daß das Verhältnis zwischen Umriß und Oberfläche desselben größer ist als bei Kanälen mit rundem Querschnitt. Hierdurch wird eine Dämpfung der im Gebiet der niedrigeren Frequenzen gelegenen Systemresonanz erreicht, die wirksamer ist, als die durch die bisher üblichen Dämpfungsverfahren ermöglichte Dämpfung. Diese Wirkung ist

wahrscheinlich auf den Umstand zurückzuführen, daß bei der beschriebenen Anordnung der Kanäle ein Luftwiderstand vorhanden ist, der größer ist, als wenn unter sonst gleichen Bedingungen die fragliehen Kanäle auf andere Weise angeordnet wären. Außerdem wird durch passende Wahl des Gesamtdurchschnitts der Kanäle die Masse des Systems vergrößert, was an sich bekannt ist, wodurch neben der wirksameren Dämpfung eine Erweiterung der ίο Frequenzcharakteristik nach dem Bereich der niedrigsten Frequenz auftritt.

Die Kanäle können z. B. aus den Räumen zwischen gleichachsig in der öffnung gelegenen Stäbchen bestehen. Es ist gefunden worden, daß z. B. Metallstäbchen vollkommen genügen. Die Anordnung eines solchen Dämpfungsmaterials kann besonders einfach vorgenommen werden, was in bezug auf die Massenfabrikation vorteilhaft ist. Außerdem bildet das Dämpfungsmaterial nach der Ernndutiig im Gegensatz zu den bekannten Dämpfungsmaterialien, wie z. B. Baumwolle, Filz od. dgl., eine akustische Impedanz, die einen konstanten Wert aufweist, welcher unabhängig von den Feuchtigkeitsverhältnissen der Luft ist.

Die Erfindung eignet sich besonders gut zur Verwendung in elektrodynamischen Schiwingungs- >ystemen, die mit einem mittleren Polkern vergehen sind, da das Vorhandensein dieses Polkerns vorteilhaft zur Anbringung der erwähnten öffn.ungen in einer mittleren Bohrung in diesem Kern Ix'nutzt w-enden kann.

Gemäß einer Ausfiihrungsform stehen die mit dem Dämpfungsmaterial gefüllten öffnungen mit einem von der Außenluft abgeschlossenen Raum in Verbindung, so daß ein sogenanntes Druckmikrophon entsteht.

Gemäß einer anderen Ausführungsform stehen die erwähnten öffnungen unmittelbar mit der Außenluft in Verbindung, so daß ein sogenanntes Druckgradientmikrophon entsteht.

Die Erfindung wird an einigen Ausführungsl>eispielen näher erläutert.

Fig. ι stellt schaubildlich ein elektrodynamisches Druckmikrophon dar, dessen, Bohrung in dem Kern des Systems mit gleichachsig angeordneten Stäbchen gefüllt ist. Aus Fig. 1 a ist im Querschnitt A-A durch diesen Kern die besondere Form der Luftkanäle ersichtlich;

Fig. 2 zeigt die Frequenzcharakteristik und
Fig. 3 das elektrische Ersatzbild des in Fig. 1 dargestellten Druckmikrophons;

Fig. 4 stellt schaubildlich ein elektrodynamisches Druckgradientmikrophon dar, dessen Bohrung im Kern des Systems mit gleichachsig angeordneten Stäbchen gefüllt ist;

Fig. 5 stellt das elektrische Ersatzschaltbild des j in Fig. 4 dargestellten Mikrophons dar.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten elektrodynamischen Druckmikrophon schwingt die an der Membran 2 l>efestigte Spule 1 unter der Wirkung des | Schalldrucks im Magnetfeld in idem vom Polkern 4 j und von der Polplatte 5 gebildeten Luftspalt 3. Das ! Feld wird vpn einem ringförmigen Magneto er-J j zeugt. Der unmittelbar hinter der Membran ' gelegene Raum 7, der als Luftpolster zwischen der ; Membran 2 und dem Kern 4 wirkt, steht durch Vermittlung des Luftspalts 3 und des ringförmigen Spalts 8, der von der Polplatte 5 und dem aus unmagnetischem Werkstoff bestehenden Ring 9 gebildet wird, mit dem Raum 10 in Verbindung. Gemaß der Erfindung ist im Kern 4 eine Bohrung 11 vorgesehen, die mit gleichachsig liegenden Stäbchen 12 gefüllt ist, wodurch Kanäle 13 entstehen, die den Raum 7 mit dem Raum 14 verbinden. Die betreffenden Kanäle können auch in einfacher Weise gebildet werden, indem ein aus Metall angefertigtes Band, das in Form eines Zylinders mit einem der Bohrung entsprechenden Durchmesser zusammengerollt ist, gleichachsig in der erwähnten Bohrung angebracht wird.

Durch besondere Bemessung der Räume 7 und 10 kann in bekannter Weise der Frequenzcharakteristik für Frequenzen in der Nähe von 600 Hz ein geebneter Verlauf erteilt werden. Im betrachteten Fall wird durch Resonanz zwischen der Luftmasse im ringförmigen Spalt 8 und der Starrheit der Luft im. Raum 10 ein Resonanzscheitel für die Mitte des Frequenzbandes ermöglicht, die von dem Widerstand der Luft in 8 abgedämpft wird,, was in Fig. 2, der Frequenzcharakteristik des Systems, mit 15 bezeichnet ist und wodurch der Mindestwert 1.6 in der Kurve ausgefüllt wird. Der Raum 7 dient dazu, bei Schallschwingungen von der höchsten Frequenz in bekannter Weise Resonanz zwischen der Starrheit der Luft im Raum 7 und der zusammengelegten Masse der Membran 2 und der Luft im Durchlaß 11 zu bewerkstelligen, was in Fig. 2 mit 17 bezeichnet ist.

Für die Wiedergabe von Schwingungen mit Frequenzen unterhalb 600 Hz sind die Räume 14 und die gemäß der Erfindung angebrachten Luftkanäle 13 in der mittleren Bohrung 11 des Magnetkerns 4 maßgebend. Aus iFig. 1 a ist ersichtlich, wie diese Kanäle gebildet werden. Sobald das von der Membran 2, den Luftkanälen 13 und dem Raum 14 gebildete System in Resonanz gelangt, addieren sich die Masse der Membran und die Luftmasse in den engen Kanälchen, ähnlich wie die Starrheit des Randes der Membran und die Starrheit der Luft in 14, wodurch nun eine Resonanz im Gebiet der niedrigsten wiederzugebenden Frequenzen entsteht, die jedoch infolge des großen Widerstandes, den die bewegliche Luftmasse in den engen Kanälchen findet, gedämpft wird, was in Fig. 2 mit 18 bezeichnet ist.

Es hat sich in dieser Weise als möglich erwiesen, eine Systemresonanz zu erhalten, die niedriger als 200 Hz liegt.

Fig. 3 stellt ein elektrisches Ersatzschaltbild des geschilderten Systems dar. Die Massen, Starrheiten und Widerstände sind dabei in bekannter Weise in Form von Selbstinduktionen, Kapazitäten und Widerständen angegeben. Mit der Masse 19 und der Starrheit 20 der Membran 2 liegen nacheinander in Reihe: a) die Starrheit 21 der Luft im Raum 7; b) die Masse 22 der Luft im ringförmigen Spalt 8,

der Widerstand 23, den die Luft l>ei der Bewegung im erwähnten Spalt findet, und die Starrheit 24 der Luft im Raum 10; c) die Masse 25 und der Widerstand 26 der Luft in den Kanälen und die Starrheit 27 der Luft im Raum 14.

Aus dem Schältbild ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei niedrigeren Frequenzen die Geschwindigkeit der Bewegung in dem die Masse 19 und die Starrheit 20 enthaltenden Hauptzweig durch Resonanz im Zweig 30 vergrößert wird. Bei diesen Frequenzen haben die Zweige 28 bzw. 29 hohe Impedanzen. Die Geschwindigkeit wird jedoch durch die Luftreibung in den engen Kanälen (Widerstand 26) verringert.

Fig. 4 stellt ein elektrodynamisches Druckgradientmikrophon mit dem Ersatzschaltbild in Fig. 5 dar. Der Raum 31 hinter der Membran 32 steht durch Vermittlung der Kanäle 33 zwischen gleichachsig in der Bohrung 34 des Kerns 35 angeordneten Stäbchen 36 unmittelbar mit der Außenluft in Verbindung. Der Raum 37 ist völlig von einem Ring 38 aus unmagnetischem Werkstoff verschlossen. Die an der Membran 32 befestigte Spule 39 schwingt im Luftspalt zwischen dem Polkern 35 und der Polplatte 40. Das Feld wird vom ringförmigen Magnet 41 erzeugt.

Bei höheren Frequenzen der Schallschwingungen werden die Starrheit 42 (Fig. 5) der Luft im Raum 31 gemeinsam mit der Starrheit 43 und der Masse 44 der Membran 32 in Resonanz geraten, während l>ei Schallschw'ingungen niedriger 'Frequenz (unterhalb 600 Hz) der Raum 31 eine große akustische Impedanz für die Luftbewegung in den Kanälen 33 bildet, wodurch die Masse 44 der Membran 32, zuzüglich der Luftmasse 45 in den Kanälen 33 mit der Starrheit 43 der Membran in Resonanz gerät, so daß ein nach den niedrigsten Frequenzen verschobener Resonanzscheitel entsteht, der von dem großen Widerstand 46, den die l>e\vegl,iche Luftmasse in den erwähnten Kanälen findet, gedämpft wird.

Die Erfindung kann nicht nur für Mikrophone und Lautsprecher, sondern auch für jede Art von ■ Schwingungssystem erfolgreich verwendet werden, dessen Resonanzfrequenz gedämpft und auch nach den niedrigeren Frequenzen gegenüber dein Fall, in dem die Maßnahmen der Erfindung nicht verwendet werden, verschoben werden soll.

Claims (3)

1. 50 Patentansprüche:

   i. Mit einer Membran versehenes Schiwiingungssystem, insbesondere elektrodynamisches System, bei dem ein zwischen der Membran und dem Magnetsystem gelegenes Luftpolster durch Vermittlung eines oder mehrerer im Magnetsystem angebrachten Durchlässe, welche sich in einer Richtung, die wenigstens nahezu mit der Richtung der Membranschwingung zusammenfällt, erstrecken und welche mit Dämpfungsmaterial angefüllt sind, akustisch mit einem hinter den Durchlässen gelegenen, abgeschlossenen Raum oder unmittelbar mit der Außenluft gekuppelt ist, insbesondere für elektroakustische Zwecke, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmaterial parallel zu der erwähnten Richtung verlaufende Kanäle in dem Durchlaß aufweist und daß diese Kanäle einen solchen Durchschnitt besitzen, daß das Verhältnis zwischen LTmriß und Oberfläche desselben größer ist als bei Kanälen mit rundem Querschnitt.
2. 2. Schwingungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle aus den zwischen gleichachsig in dem Durchlaß liegenden Stäbchen gebildeten Räumen bestehen.
3. 3. Mit einem mittleren Polkern versehenes elektrodynamisches System nach den Ansprüchen ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß durch eine mittlere Bohrung des Kerns des Magnetsystems gebildet wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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