DE861106C

DE861106C - Microphone largely independent of the pressure of the surrounding atmosphere

Info

Publication number: DE861106C
Application number: DES10687D
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Panzerbieter; Albert Dipl-Ing Ueberschuss
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1942-08-22
Filing date: 1942-08-22
Publication date: 1952-12-29

Description

Vom Druck der umgebenden Atmosphäre weitgehend unabhängiges Mikrofon Die Erfindung bezieht sich auf Mikrofone, insbesondere Kohlekärper- oder Kohlegrießmikrofone, die auch bei schwankendem Druck der umgebenden Atrxiosphäre betriebsbereit bleiben sollen. Vor allem sollen auch plötzlich auftretende Druckschwankungen keinen Einfluß auf die Arbeitsweise des Mikrofons haben.Microphone largely independent of the pressure of the surrounding atmosphere The invention relates to microphones, in particular charcoal or semolina microphones, which remain operational even with fluctuating pressure in the surrounding atrium should. Above all, sudden pressure fluctuations should not have any influence on how the microphone works.

Grundsätzlich kann man bei einem Mikrofon einen inneren _ Raum im Gegensatz zu der Umgebung erkennen, der von dem Mikrofongehäuse und der Membran gebildet wird. Dieser Raum steht unter dem beim Zusammenbau herrschenden Druck der Atmosphäre, wenn die Bauweise des Mikrofons als vollkommen dicht gekapselt bezeichnet werden kann.; aber auch dann, wenn der Zusammenbau des Mikrofons nicht als vollkommen druckdicht zu bezeichnen ist, pflegen dieUndichtigkeiten so klein zu sein, daß; ein augenblicklicher Druckausgleich nicht stattfindet. Tritt nun in der Umgebung eines solchen Mikrofons eine Druckänderung der Atmosphäre ein, dann steht das Innere des Mikrofons entweder unter Über- oder Unterdruck. In beiden Fällen wirkt sich -die Druckdifferenz ausschließlich an der Membran des Mikrofons aus, und verursacht eine Lageänderung. Hierdurch wird aber die Wirkungsweise des Mikrofons sehr stark beeinträchtigt, da entweder die Pressang auf die Kohlefüllung zu groß oder aber die Berührung zu gering wird, so daß eine Umsetzung von akustischen Schwingungen in elektrische Ströme nicht mehr möglich ist. Außerdem kann bei größeren und vor allen Dingen plötzlich auftretenden Druckänderungen eine bleibende Deformation der Membran eintreten, die das Mikrofon vollkommen unbrauchbar gestaltet.Basically, a microphone can have an inner space in the Detect contrast to the surroundings, that of the microphone housing and the membrane is formed. This space is under the pressure prevailing during assembly Atmosphere when the construction of the microphone is described as completely tightly encapsulated can be.; but even if the assembly of the microphone is not considered perfect is to be referred to as pressure-tight, the leaks tend to be so small that; an instantaneous pressure equalization does not take place. Now step in the area If there is a change in pressure in the atmosphere of such a microphone, then the interior stands of the microphone either under positive or negative pressure. In both cases it affects -The pressure difference is only caused by the membrane of the microphone, and a change of position. However, this increases the effectiveness of the microphone impaired, because either the pressure on the carbon filling is too great or else the contact is too small, so that a conversion of acoustic vibrations into electrical currents is no longer possible. It can also be used for larger and above all things suddenly appearing Pressure changes a permanent one Deformation of the membrane occur, which makes the microphone completely unusable.

Um diese Nachteile zu überwinden, muß dafür gesorgt',werden, daß der innere Raum in jedem Fall unter dem gleichen Druck steht wie der Raum vor der Membran. Dies könnte in einfachster Weise dadurch geschehen, daß man den Innenraum des Mikrofons über entsprechend groß bemessene Öffnungen mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung bringt. Diese Lösung würde jedoch ein Mikrofon bedingen; das jeder Einwirkung von außen, insbesondere jeder Feuchtigkeitseinwirkung, unterworfen ist,, so daß damit erhebliche Nachteile in anderer Beziehung erkauft werden müßten.In order to overcome these disadvantages, it must be ensured that the inner space is in each case under the same pressure as the space in front of the membrane. This could be done in the simplest way by the fact that the interior of the microphone In connection with the surrounding atmosphere via appropriately sized openings brings. However, this solution would require a microphone; that every action of outside, especially any exposure to moisture, is subject, so that with it considerable disadvantages would have to be bought in other respects.

Um nun ein dicht gekapseltes Mikrofon, das vom Druck der umgebenden Atmosphäre unabhängig ist, zu schaffen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, vor der Sprechseite der Membran eine weitere elastische Vormembran mit im Vergleich zur Sprechmembran kleinerer Steifigkeit und mit dieser einen vollkommen dichten Raum bildend anzubringen und den zwischen Membran und Vormembran befindlichen Raum über Druckausgleichsöffnungen mit dem hinter der Sprechmembran liegenden Raum zu verbinden, wobei der akustische Widerstand dieser Druckausgleichsöffnungen einen. Ausgleich der auftreffenden Sprachschwingungen in dem fürSprachübertragung wichtigen Frequenzbereich verhindert.To now a tightly encapsulated microphone, which from the pressure of the surrounding Atmosphere is independent to create, is proposed according to the invention before the speaking side of the membrane with a further elastic pre-membrane compared with to the speech diaphragm of smaller stiffness and with this one completely sealed To be attached to form a space and the space located between the membrane and the pre-membrane via pressure equalization openings with the space behind the speech diaphragm connect, the acoustic resistance of these pressure equalization openings one. Compensation of the impinging speech oscillations in the area that is important for speech transmission Frequency range prevented.

Hierdurch ist zunächst dafür gesorgt, daß keinerlei Druckdifferenzen. auftreten können, die die Sprechmembran in irgendeiner Weise beeinflussen können, da der vor und. hinter der Sprechmembran liegende Raum immer unter gleichem Druck steht. Diese beiden als gemeinsamer Druckraum anzusehenden Räume können nun. jedoch gegenüber der Umgebung Über- oder Unterdruck erhalten. Als Druckausgleich dient dann die elastische Vormembran, die sich entsprechend der aufgetretenen Druckdifferenz auf die Sprechmembran zu oder von dieser weg bewegt, wobei es zur Erzielung großer Volumenänderungen. zweckmäßig ist, die Vorrnembran durch die Stoffwahl oder die Formgestaltung sehr nachgiebig zu machen.This initially ensures that no pressure differences whatsoever. can occur that can affect the speech diaphragm in any way, since the before and. The space behind the speech membrane is always under the same pressure stands. These two rooms, which are to be regarded as a common pressure room, can now. However received over or under pressure compared to the environment. Serves as pressure compensation then the elastic pre-membrane, which changes according to the pressure difference that has occurred moves towards or away from the speech diaphragm, aiming to achieve great Volume changes. it is advisable to change the anterior membrane through the choice of fabric or the To make design very flexible.

Wie bereits betont, ist es auch erforderlich, diese Vormembran so auszugestalten, daß ihre Steifigkeit im Vergleich zu der der Sprechmembran geringer ist, .damit eine Lauts.tärkeminderung und Verzerrung der Mikrofoncharakteristik vermieden wird. Als Stoff für die Vormembran hat sich ein locker angebrachtes, dünnes Gummihäutchen gut bewährt, welches gleichzeitig auch infolge seiner Stoffeigenschaft jeglichem Zutritt von Feuchtigkeit hindernd im Wege steht. ' Es sind jedoch auch wasserdichte Kunststofffolien, "wie beispielsweise das Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat, mit gleichem Erfolge brauchbar.As already emphasized, it is also necessary for this pre-membrane to be so design that their rigidity compared to that of the speech diaphragm is lower is .that a reduction in volume and distortion of the microphone characteristics is avoided. A loosely attached, thin one has proven to be the material for the pre-membrane Rubber membrane well proven, which at the same time also due to its material property prevents any entry of moisture. 'However, there are too waterproof plastic films, "such as the copolymer of vinyl chloride and vinyl acetate, usable with equal success.

In der Fig. i ist znm besseren Verständnis eine schematische Darstellung eines Mikrofons nach der Erfindung wiedergegeben. a ist die Gehäusewand, in welcher die Mikrofonkapsel b eingesetzt ist. Die Mikrofonkapsel b besteht aus einem vollkommen dichten Mikrofonkörper mit .isolierter Stromdurchführung c und der den Innenraum abschließenden Sprechmembran d. Vor dieser Membran d ist die Vormembran e angeordnet, die beispielsweise unter Zwischenlegung des Abstandsringes f auf der Mikrofonkapsel befestigt ist. Über Vormembran e ist noch eine einen mechanischen Schutz gewährende, mit Schallöffnungen versehene Abdeckung g angebracht. Um den hinter und vor der Sprechmembran d liegenden Raum immer unter gleichem Druck zu halten, muß erfindungsgemäß eine Druckausgleichstöffnung vorgesehen sein. Diese könnte beispielsweise in. einer oder mehreren Öffnungen in, der Sprechmembran d bestehen. Da dadurch jedoch Verzerrungen eintreten können, empfiehlt es sich, die Druckausgleichsöffnung außerhalb der Sprechmembran, beispielsweise in Form der Bohrung h, im Mikrofonkörper, die auch durch eine Nut ersetzt sein kann, vorzusehen.For a better understanding, a schematic representation of a microphone according to the invention is shown in FIG. a is the housing wall in which the microphone capsule b is inserted. The microphone capsule b consists of a completely airtight microphone body with .isolated current feedthrough c and the speech membrane d that closes off the interior. In front of this membrane d , the pre-membrane e is arranged, which is fastened, for example, with the interposition of the spacer ring f on the microphone capsule. A cover g, which provides mechanical protection and is provided with sound openings, is attached over the pre-membrane e. In order to always keep the space behind and in front of the speech diaphragm d under the same pressure, a pressure equalization opening must be provided according to the invention. This could, for example, consist of one or more openings in the speech diaphragm. However, since this can lead to distortions, it is advisable to provide the pressure compensation opening outside the speech diaphragm, for example in the form of the bore h, in the microphone body, which can also be replaced by a groove.

Um besondere Mikrofonkonstruktionen zu vermeiden, kann, man auch eine fertig vorliegende Ausführung einer hochwertigen Kapsel benutzen, die man in ein weiteres, vollkommen dichtes Gehäuse so einsetzt, daß -das Luftvolumen zwischen Mikrofon und Gehäuse klein. ist und: daß dieses. über beispielsnveise in der Wandung des Gehäuses verlaufende Druckausglzichsöffnungen mit dem Volumen zwischen der Sprechmembran und der vor der ganzen Einrichtung vorgesehenen Vormembran in Verbindung steht. Einre solche Ausführung würde der Darstellung der Fig. i entsprechen, wobei dann allerdings b das zusätzlich dichte Gehäuse ist, in welches die nicht dargestellte Mikrofonkapsel eingesetzt ist.In order to avoid special microphone constructions, one can also use one Use the ready-made version of a high-quality capsule that you put in a Another, completely tight housing is used in such a way that -the air volume between Microphone and case small. is and: that this. for example in the wall the housing extending pressure equalization openings with the volume between the speech diaphragm and is in communication with the pre-membrane provided in front of the entire device. Such an embodiment would correspond to the illustration in FIG However, b is the additionally sealed housing, in which the not shown Microphone capsule is inserted.

Ers ist leicht einzusehen, da,ß der gesamte Über-oder Unterdruck, der sich innerhalb der Mikrofonkapsel gegenüber der Umgebung einstellt, durch die Vormembran e aufgenommen werden muß. Da deren Bewegungsamplituden dabei unter Umständen, besonders wenn es sich um große Druckdifferenzen handelt, zu groß werden können, kann. man zur weiteren Verbesserung eine Anordnung nach F'ig. a wählen. Dort ist, es ;sind gleiche Teile mit gleichen Buchstaben bezeichnet, .das Mikrofongehäuse b nicht dicht ausgebildet, was beispielsweise durch die Öffnung i dargestellt sein soll. Um jedoch gegenüber der Umgebung eine dichte Aus£hrung zu gewährleisten, ist dann weiterhin auch die Mikrofonkapsel auf der Rückseite von einer aus ähnlichem Stoff wie die Vormembran bestehenden Hülle k umgeben. Hierbei stehen nun die zwischen k und b und b und d wie auch d und e gebildeten Räume sämtlich in kommunizierender Verbindung, so da,ß der grundsätzlichen Forderung, daß die Sprechmembran durch Druckdifferenzen nicht beeinflußt werden darf, Genüge getan ist. Gleichzeitig ist eine völlig dichte Ausführung des Mikrofons gewährleistet und außerdem die eine Druckdifferenz aufnehmende Fläche durch Vorsehung der rückwärtigen Umhüllung k wesentlich vergrößert, so daß auch größere Druckdifferenzen aufgenomtuen werden können. Um grundsätzlich die Bewegungsamplituden, der Druckausgleichskörper gering zu halten, empfiehlt es sich naturgemäß, sämtliche abgeschlossenen Hohlräume so klein wie nur möglich auszubilden.It is easy to see that the entire overpressure or underpressure that is established within the microphone capsule in relation to the environment must be absorbed by the front membrane e. Since their movement amplitudes can become too great under certain circumstances, especially when it comes to large pressure differences. an arrangement according to FIG. choose a. There is, it; the same parts are denoted by the same letters. The microphone housing b is not made tight, which should be shown, for example, by the opening i. However, in order to ensure that it is sealed against the surroundings, the microphone capsule is then also surrounded on the rear by a cover k made of a material similar to that of the pre-membrane. Here, the spaces formed between k and b and b and d as well as d and e are all in communicating connection, so that the basic requirement that the speech membrane must not be influenced by pressure differences is satisfied. At the same time, a completely tight design of the microphone is ensured and, moreover, the area that receives a pressure difference is substantially enlarged by providing the rear cover k, so that larger pressure differences can also be absorbed. In order to keep the amplitudes of movement of the pressure compensation body low, it is of course advisable to make all closed cavities as small as possible.

Besonders- interessant sind die beschriebenen druckfesten Mikrofonausführungen für Geräte und Anlagen in Unterseebooten, in der Nähe von Geschützen u. dgl. In diesen Fällen wird das Mikrofon normalerweise in der Apparatewand eines dicht ausgefwhrten Schaltkastens, Verstärkers od. dgl. angebracht, wobei infolge des größeren Volumens des dicht abgeschlossenen Apparates die Auswirkungen der Druckdifferenzen besonders groß werden: In solchen Fällen ist es daher zweckmäßig, wenn. man ein Mikrofon nach der Ausführung der Fig. 2 wählt, .dieses. völlig dem Ei.nfluß des Innenraumes des Gerätes dadurch zu entziehen, daß man eine dicht absperrende Scheidewand vorsieht. Eine solche Scheidewand, die wegen der Form des Mikrofons topfförmige Gestalt erhält, ist in der Fig. z mit i bezeichnet. Es ist jedoch erforderlich, den zwischen i und dem Mikrofon gebildeten. Raum mit der umgebenden Atmosphäre in druckausgleichende Verbindung zu bringen. Dies, erfolgt durch die beispielsweise angegebene Bohrung m. Das Innere n des Behälters o, in dessen einer Wand das Mikrofon angebracht ist, kann nunmehr, gleichgültig unter welchem Druck es sich befindet, keinen Einfluß ausüben. Gemäß der Fig. i wird diese Abtrennung des Mikrofons von dem Innern des Gerätes durch die dichte Mikrofonkapsel b selbst her= vorgerufen.The pressure-resistant microphone designs described are particularly interesting for devices and systems in submarines, in the vicinity of guns and the like In these cases, the microphone is usually installed in the wall of a tightly sealed unit Switch box, amplifier or the like. Attached, due to the larger volume the tightly sealed apparatus especially the effects of the pressure differences grow large: In such cases it is therefore useful if. one after a microphone the embodiment of Fig. 2 selects .this. fully to the influence of the interior of the To withdraw the device by providing a tightly sealing partition. Such a partition, which is pot-shaped because of the shape of the microphone, is denoted by i in FIG. However, it is necessary that the one between i and the microphone educated. Space with the surrounding atmosphere in pressure equalizing To bring connection. This is done through the hole specified for example m. the inside n of the container o, in one wall of which the microphone is mounted, no matter what pressure it is under, no influence can now be exerted exercise. According to FIG. I, this separation of the microphone from the interior of the Device through the tight microphone capsule b itself.

Wie die Untersuchungen zeigten, lassen sich mit derartigen Mikrofonen ohne weiteres Forderungen erfüllen, die sich für den Betrieb von Mikrofonen in Unterseebooten als Sehrohrmikrofon u. dgl. ergeben haben, bei welchen infolge des geringen Platzbedarfes andere druckfeste Ausführungen. unbrauchbar sind. Die beschriebenen Mikrofone halten ohne Beeinträchtigung ihrer dauernden Betriebsbereitschaft über- bzw. Unterdrücke von 0,3 Atm. aus. Es tritt sogar bei noch höheren Drücken bis; zu i Atm. keinerlei bleibende Schädigung ein, wenn auch im Augenblick des Druckausgleiches bei so hohen Überdrücken eine Betriebsbereitschaft in vollem Umfange nicht mehr besteht. Dies wird aber von: den Mikrofonen in den gekennzeichneten Anlagen auch nicht gefordert. Geringfügige Änderungen in der Empfindlichkeit und Charakteristik, die nach solchen Beanspruchungen aufzutreten vermögen, sind durch leichtes Klopfen am Mikrofonkörper sofort zu beheben, da sie ihre Ursache in einer meist etwas zu starken Zusammenpressung der Kohlekörper haben. Da aber die Unterlage, auf der die Mikrofone befestigt sind, normalerweise von Natur aus Erschütterungen ausgesetzt ist, insbesondere im Unterseeboot, wird die Betriebsbereitschaft automatisch wiederhergestellt.As the studies showed, such microphones can be used easily meet requirements for the operation of microphones in submarines as a periscope microphone and the like, in which due to the small footprint other flameproof designs. are useless. Hold the microphones described overpressure or underpressure without impairing their permanent operational readiness of 0.3 atm. the end. It occurs at even higher pressures up; to i Atm. none permanent damage, even if at the moment of pressure equalization at such high levels Overpressure is no longer fully operational. this but is not required by: the microphones in the marked systems. Minor changes in sensitivity and characteristics following such Stresses that are able to occur can be achieved by tapping lightly on the microphone body to be remedied immediately, as their cause is usually a little too much compression the carbon body have. But since the base on which the microphones are attached, is normally naturally exposed to vibrations, especially in a submarine, operational readiness is automatically restored.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Tightly enclosed, from the pressure of the surrounding; The atmosphere, preferably largely independent of sudden pressure fluctuations: microphone, in particular carbon grain microphone, characterized in that in front of the speaking side the diaphragm with a further elastic pre-diaphragm compared to the speech diaphragm smaller rigidity and with this a completely sealed space is attached forming and @ that this space located between the membranes connected to the space behind the speech diaphragm via pressure equalization openings is ,, where the acoustic resistance of these pressure equalization openings compensates the impinging voice vibrations in the frequency range that is important for voice transmission prevented. z. Microphone according to claim i, characterized in that the elastic, Compared to the speech diaphragm, the pre-diaphragm has a lower stiffness, a rubber membrane or a moisture-proof plastic film. 3 .. microphone according to claim i, characterized in that the pressure compensation openings between the space in front of and behind the speech diaphragm through in the housing wall of the Microphones or an additional housing provided grooves or holes or. Like. Be formed. q .. Microphone according to claim i, characterized in that Cover the microphone housing with a tight cover similar to the pre-membrane and that the space located between this envelope and the microphone housing communicates with the interior of the microphone via pressure equalization openings. 5. Microphone according to claim i to q., Characterized in that that of the pre-membrane and, if necessary, the spaces closed off by the rear cover are kept small are. G. Microphone according to claim i to 5, characterized in that the microphone when mounting a device in a wall that is sealed off from the environment from its interior through a rigid, preferably cup-shaped, tight partition is separated and that the space formed between the microphone and the partition wall with is in communication with the environment through pressure equalization openings.