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Elektrisches Mikrophon Wird eine räumliche Drahtspirale (Schraubenfeder),
die von einem elektrischen Strom durchflossen .wird, entgegen ihren elastischen
Kräften so weit zusammengedrückt, daß sich ihre einzelnen Windungen berühren, so
wird der Stromweg entlang dein Drahte durch diese Berührung mehr oder weniger kurzgeschlossen.
Die Größe des Kurzschlusses ist hierbei von dem Grad der der Einzelwindungen abhängig.
Dies besagt, daß der auf ihre Enden bezogene Ohmsche Widerstand der Drahtspirale
sich mit dem Grad der Berührung der Windungen stark ändert. Erfährt die Länge der
Spiralfeder (Schraubenfeder) innerhalb dieses Bereichs mehr oder weniger inniger
Berührung ihrer Einzelwindungen durch entsprechende Dilatation oder Kompression
eine Zu- oder Abnahme, so l;ewirken l)ereits recht kleine Längenänderungen relativ
große Änderungen ihres Ohmschen Gesamtwiderstands und damit des elektrischen Stromflusses
durch die Spirale, soweit der Stromfluß maßgehlieb von diesem elektrischen Widerstand
abhängt. Dieser an sich bekannte Effekt ist bereits zur Messung kleiner Weglängen
benutzt worden. Hierbei ist es zweckmäßig, die Spiralfeder aus einem ausreichend
elastischen elektrischen Widerstandsmaterial vorzusehen. Ferner ist es vorteilhaft,
die Oberfläche der Feder im Sinne möglichst unveränderlicherStromiibergangsbedingungen
durch einen hierzu geeigneten metallischen Überzug zu vergüten.
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Nach der Erfindung wird dieser Effekt zur Konstruktion eines neuen
elektrischen Mikrophons als Ersatz für die üblichen Kohlemikrophone benutzt. Kohlemikrophone
haben im allgemeinen den Nachteil, däß sie keinen festliegenden elektrischen Ruhewiderstand
besitzen, da ihr innerer elektrischer Widerstand auch noch von Umlagerungsvorgängen
beweglicher Kohleteilchen. abhängt. Solche Umlagerungseorgä,nge können bei dem nachfolgend
beschriebenen @likrophon nicht auftreten.
Im wesentlichen besteht
das neue Mikrophon aus einer Membran, die in der üblichen Weise durch Schallbeaufschlagung
in erzwungene mechanische Schwingungen versetzt wird, und aus einer oder mehreren
zweckmäßig elektrisch hintereinandergeschalteten, vom Mikrophonstrom durchflossenen
Spiralfedern (Schraubenfedern), deren eines Ende durch entsprechenden Einbau festgehalten
wird, während ihr anderes Ende unmittelbar oder mittelbar so mit der Membran verbunden
ist, daß es an den Membranbewegungen teilnimmt. Die Spiralwindungen sind hierbei
so stark zusammengedrückt, daß ihre Einzelwindungen, bezogen auf die Ruhelage, in
welcher die Membran keine S'challbeaufschlagung erfährt, sich in einem bestimmten
Grad gegenseitig berühren. Dem mechanischen Druck der Federn aus dieser Kompression
wird durch die elastischen Kräfte der Membran das Gleichgewicht gehalten. Infolge
dieser Maßnahmen erzwingen die Membranschwirigungen synchrone Längenänderungen der
Spiralfedern, die infolge des hierdurch auftretenden ständigen Wechsels des Berührungsgrads
der Einzelwindungen entsprechende Änderungen ihres Ohmschen Widerstands zur Folge
haben. Diese von der Membran erzwungenen Schwankungen des Gesamtwiderstands der
Spiralfedern erzeugen elektrische Wechselströme, die sich als elektrisches Abbild
der $challschwingungen dem Ruhestrom überlagern. Die Windungen der Schraubenfedern
können entweder auf einer Zylinderfläche oder auf einer Kegelfläche liegen. Liegen
sie auf einer Zylinderfläche, so ist es bei kleinen Drahtstärken der Federn nützlich,
sie durch einten Innenstab oder durch eine äußere Hülse aus Isoliermaterial zu führen.
Am einfachsten ist es, die Achse der Spiralfedern senkrecht zur Membran zu halten
tind das eine Federende unmittelbar von der Membran tragen zu lassen. Es ist aber
auch möglich, die Membranbewegungen durch eine Hebelvorrichtung auf das eine Federende
zu übertragen. Hierbei kann auch ein Winkelhebel benutzt werden, so daß sich in
diesem Falle die Federachsen parallel zur Membran legen lassen. Die Membran läßt
sich auch durch ein dünnes gefaltetes Bändchen ersetzen, wie es bei Induktionsmikrophonen
benutzt wird.
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Die Spiralfedern müssen nicht unbedingt aus einem elektrischen Widerstandsmaterial
bestehen, auch dann nicht, wenn sie einen relativ hohen elektrischen Widerstand
aufweisen sollen. Man kann als Material hierfür auch einen der üblichen Federstähle
verwenden. In diesem Falle wird die Drahtoberfläche zunächst mit einer elektrisch
nichtleitenden Schicht überzogen. Beispielsweise kann Quarz auf sie aufgedampft
werden. Auf diese Quarzoberfläche wird dann weiterhin nach einem der bekannten Verfahren
eine metallisch leitende Schicht aufgetragen, wobei deren Dicke so zu bemessen ist,
daß die gesamte aaifgetragene metallische Oberflächenschicht der Drahtspirale einen
vorbestimmten höheren elektrischen Widerstand aufweist. Der eigentliche Drahtkern
aus Federstahl wird infolge seiner Isolierung durch die nichtleitende oberflächliche
Zwischenschicht vom Mikrophonstrom nicht durchflossen. Der Wechselstromanteil des
Mikrophonstroms wird auch in diesem Falle durch den von den Membranschwingungen
erzwungenen Wechsel des Berührungsgrads der oberflächlichen metallischen Schichten
der Einzelwindungen verursacht. Die metallische Oberflächenschicht ist zweckmäßig
aus einem solchen Material anzufertigen, das unveränderliche @Stromüibergangsbedingungen
zwischen den sich berührenden Einzelwindungen gewährleistet.
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Da die Maximalamplitude der durch die Membranschwingungen erzwungenen
Längenänderungen der Spiralen relativ sehr klein ist, lassen sich schließlich auch
Spiralen aus einem elektrischen Nichtleiter verwenden, deren Oberfläche mit einer
dünnen Metällschicht überzogen ist. In Anbetracht der geringen Kompressibilität
solcher Spiralen ist die Steigung ihrer Windungen bei kräftefreiem Zustand so gering
zu bemessen, daß diese sich bei einer Kompression noch innerhalb der elastischen
Grenzen berühren können.