DE914744C

DE914744C - Microphone with acoustic transit time element acting on the sound to one side of the membrane

Info

Publication number: DE914744C
Application number: DES29331A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Heinrich Kalusche; Dipl-Ing Herbert Maue
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1949-12-18
Filing date: 1952-07-17
Publication date: 1954-07-08

Description

Gegenstand des Hauptpatents ist ein Mikrofon mit auf den Schall zureinen Membranseite wirkendem akustischem Laufzeitglied, dadurch gekennzeichnet, daß das akustische Laufzeitglied als Zusatzeinheit ausgebildet und mit wenigstens einem selbständigen Mikrofonsystem zusammen, das vorzugsweise ein eigenes Gehäuse, z. B. Kapsel, mit der Membran besitzt, an einem gemeinsamen Träger, z. B. Kasten oder Schallwand, angeordnet ist.The subject of the main patent is a microphone with a diaphragm side acting on the sound acoustic delay element, characterized in that the acoustic delay element as an additional unit formed and together with at least one independent microphone system, which is preferably its own housing, e.g. B. capsule, with the membrane possesses, on a common carrier, z. B. box or baffle is arranged.

Nach diesem Prinzip können auf verhältnismäßig einfache Weise Richtmikrofone hergestellt werden, insbesondere solche, die eine einseitige, vorzugsweise nierenförmige Richtcharakteristik haben. Durch das auf den Schall zur einen Membransefte wirkende akustische Laufzeitglied wird dabei die einseitige Richtwirkung durch Phasenverschiebung zwischen dem auf die Membranvorderseite und dem auf die Membranrückseite des Mikrofons auftreffenden Schall erzeugt.According to this principle, directional microphones can be produced in a relatively simple way, especially those that have a one-sided, preferably kidney-shaped directional characteristic. Through the acoustic transit time element acting on the sound to a membrane part, the unilateral directivity due to phase shift between the on the membrane front side and the generates sound impinging on the membrane back of the microphone.

Die Erfindung hat den Zweck, die nach dem ao Hauptpatent ausgebildeten Mikrofone, insbesondere hinsichtlich ihres Frequenzganges, zu verbessern, und zwar vorzugsweise dann, wenn als Mikrofonsystem ein Kristallmikrofonsystem verwendet wird. asThe invention has the purpose of the microphones formed according to the ao main patent, in particular in terms of their frequency response, to be improved, preferably when used as a microphone system a crystal microphone system is used. as

Das Mikrofon nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß, insbesondere bei einem Kristallmikrofonsystem, Mittel in Form von Umbauten od. dgl. vorgesehen sind oder der gemeinsame Träger von Mikrofonsystem und Laufzeit-The microphone according to the invention is characterized in that, in particular in one Crystal microphone system, means in the form of conversions or the like. Are provided or the common Carrier of the microphone system and transit time

glied, ζ. B. Kasten, Schallwand od. dgl., so dimensioniert ist, daß durch entsprechende Vergrößerung des Schallumweges zwischen Vorder- und Rückseite des Mikrofonsystems der Gradient und damit die Empfindlichkeit im Bereich der tiefen Frequenzen des Hörfrequenzbandes, insbesondere bei Verwendung eines hoch abgestimmten Elongationsempfängers als Mikrofonsystem, vergrößert wird. Bei der Erfindung wird von folgenden Überlegungen ausgegangen. Wird eiin Mikrofon mit achtförmiger Richtcharakteristik, d.h. ein elektroakustischer Wandler erster Ordnung, auf der Rückseite mit einem akustischen Laufzeitglied versehen, so soll dieses zur Erzielung einer nierenförmigen Richtcharakteristik eine Laufzeit nachbilden, die so groß ist wie die durch den akustischen Umweg zwischen Mikrofonvorderseite und Mikrofonrückseite bedingte Schallaufzeit. Wenn dabei von dem Mikrofon eine frequenzunabhängige Empfindlichao keit verlangt wird, ist es erforderlich, bei Mikrofonsystemen, bei denen die Antriebskraft frequenzlinear ansteigt, den mechanischen Widerstand des Mikrofonsystems auf einen Frequenzgang zu dimensionieren, der den Frequenzgang der Antriebskraft a5 ausgleicht und die Mikrofonempfindlichkeit frequenzunabhängig macht. Bei sogenannten Elongationsempfängern wird deshalb der mechanische Widerstand reibungsgehemmt ausgebildet und bei Geschwindigkeitsempfängern massegehemmt. Einseitig gerichtete Mikrofone mit Laufzeitgliedern erfordern also eine bestimmte mechanische Dimensionierung oder Abstimmung. Kondensatormikrofone werden für diesen Zweck etwa auf die Mitte des Übertragungsbereiches abgestimmt, und dynamische Mikrofonsysteme werden tief abgestimmt, d. h. auf eine Frequenz unterhalb des Übertragungsbereiches. Bei der Aufgabe, ein Kristallmikrofonsystem mit Hilfe eines Laufzeitgliedes in ein einseitig gerichtetes Mikrofon zu verwandeln, ergeben sich Schwierigkeiten, da man bei dem starren Kristall nicht ohne weiteres die Möglichkeit hat, die Abstimmung zu beeinflussen. Kristallsysteme sind im allgemeinen hoch abgestimmt, d. h. auf eine Frequenz an der oberen Grenze des Übertragungsbereiches oder darüber. Ein Kristallsystem ist andererseits ein Elongationsempfanger, und es ergibt sich bei Ausbildung eines solchen Systems als Gradientenmikrofon auch in Verbindung mit einem akustischen Laufzeitglied ein mit der Frequenz ansteigender Empfindlichkeitsgang, die tiefen Frequenzen des Hörfrequenzbandes werden also mangelhaft übertragen. Der geringe Anteil tiefer Frequenzen beruht dabei darauf, daß für tiefe Frequenzen der Gradient zu klein ist. Die Erfindung SS beruht nun auf der Erkenntnis, daß der Gradient von der Größe des akustischen Umweges zwischen Vorderseite und Rückseite des Mikrofonsystems abhängt. Hierauf aufbauend besteht das Prinzip der Erfindung darin, durch Umbauten am Mikrofonkörper od. dgl. den akustischen Umweg zwischen Mikrofonvorderseite und -rückseite und damit den Gradient in einem bestimmten Maße zu vergrößern, so daß das Verhältnis von Antriebskraft zu Impedanz günstiger wird und eine Verstärkung der tiefen Frequenzen zustande kommt. Für die Herstellung einer einseitigen Richtcharakteristik gilt die Bedingung, daß der Schallumweg zwischen Mikrofonrückseite und -Vorderseite gerade durch das künstliche Laufzeitglied am Mikrofon nachgebildet wird. Bei dem Mikrofon nach der Erfindung wird das künstliche Laufzeitglied bezüglich Laufzeit und ! Dämpfung an den veränderten Umweg angepaßt. Damit werden sowohl der Gradient als auch die Antriebskraft größer, und das Mikrofon hat bei tiefen Frequenzen eine höhere Empfindlichkeit. Zum anderen hat der durch mechanische Umbauten od. dgl. vergrößerte Schallumweg und die stärkere Dämpfung auf die Mikrofonrückseite zur Folge, daß bereits bei tieferen Frequenzen das Mikrofon nicht mehr als Gradientenempfänger, sondern als Druckempfänger arbeitet, so daß die Richtcharakteristik zusätzlich noch auf Grund der räumlichen Größe des Gebildes beeinflußt wird. Auch diese Maßnahme trägt dazu bei, die Übertragung der tiefen Frequenzen zu verbessern. Ein so ausgebildetes Richtmikrofon nach der Erfindung hat, auch bei Verwendung eines Kristallsystems, eine geradlinige Frequenzkurve, und die hohen und tiefen Frequenzen des Hörfrequenzbereiches werden zumindest annähernd gleichmäßig übertragen.member, ζ. B. box, baffle or the like., Is dimensioned so that by appropriate enlargement the sound detour between the front and back of the microphone system is the gradient and thus the sensitivity in the range of the low frequencies of the audio frequency band, especially when used a highly tuned elongation receiver as a microphone system, is enlarged. The invention is based on the following considerations. Comes with a microphone figure-of-eight directional characteristic, i.e. an electroacoustic transducer of the first order, provided with an acoustic delay element on the back, in order to achieve a kidney-shaped directional characteristic, this should simulate a transit time that is as big as the acoustic detour between the front of the microphone and the rear of the microphone conditional sound propagation time. If there is a frequency-independent sensitivity from the microphone speed is required, it is necessary for microphone systems in which the driving force is linear in frequency increases to dimension the mechanical resistance of the microphone system to a frequency response, which compensates the frequency response of the driving force a5 and the microphone sensitivity is frequency independent power. In the case of so-called elongation receivers, the mechanical Resistance formed in a friction-inhibited manner and in the case of speed receivers, earth-inhibited. One-sided Directional microphones with delay elements therefore require a certain mechanical dimensioning or coordination. Condenser microphones are tuned for this purpose to about the middle of the transmission range, and dynamic Microphone systems are tuned deep, i. H. to a frequency below the transmission range. At the job, a crystal microphone system to transform into a unidirectional microphone with the help of a delay element difficulties arise, since with the rigid crystal one does not easily have the possibility of influencing the vote. Crystal systems are generally highly tuned; H. on a frequency at the upper limit of the transmission range or above. A crystal system on the other hand is an elongation receiver, and it results from the formation of such a system as a gradient microphone also in connection with an acoustic delay element with the frequency increasing sensitivity response, the low frequencies of the audible frequency band are thus poorly transmitted. The small proportion of low frequencies is based on the fact that for low frequencies the gradient is too small. The invention SS is now based on the knowledge that the gradient on the size of the acoustic detour between the front and back of the microphone system depends. Building on this, the principle of the invention consists in making modifications to the microphone body od. The like. The acoustic detour between the front and rear of the microphone and thus the Increase gradient to a certain extent, so that the ratio of driving force to impedance becomes cheaper and the low frequencies are amplified. For the production A one-sided directional characteristic is subject to the condition that the sound detour between the rear of the microphone and front side is simulated by the artificial delay element on the microphone. In the microphone according to the invention, the artificial transit time element with respect to transit time and ! Damping adapted to the changed detour. With this, both the gradient and the The driving force is greater and the microphone has a higher sensitivity at low frequencies. To the The other is the enlarged sound detour and the stronger one due to mechanical modifications or the like Attenuation on the back of the microphone means that the microphone is already at lower frequencies no longer works as a gradient receiver, but as a pressure receiver, so that the directional characteristic is also influenced on the basis of the spatial size of the structure. These too Measure helps to improve the transmission of the low frequencies. A trained one Directional microphone according to the invention has a straight line, even when using a crystal system Frequency curve, and the high and low frequencies of the audio frequency range are at least transferred approximately evenly.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wird am Mikrofon ein rohrartig, gegebenenfalls leicht konisch ausgebildeter Körper vorgesehen, der auf die erforderliche Vergrößerung des Schallumweges dimensioniert ist. Der rohrartige Körper hat auf der einen Seite, vorzugsweise an der größeren Öffnung, das Mikrofonsystem, z. B. ein mit Konusmembran versehenes Kristallmikrofonsystem, und auf der anderen Seite, vorzugsweise an der kleineren öffnung, das Laufzeitglied, das z. B. aus einer porösen Kunststoffplatte besteht. ,According to a preferred embodiment of the invention, a tubular, possibly slightly conical body provided, which on the required magnification of the sound detour is dimensioned. The tubular body has on one side, preferably at the larger opening, the microphone system, e.g. B. a crystal microphone system with a cone membrane, and on the other side, preferably at the smaller opening, the term element, the Z. B. consists of a porous plastic plate. ,

Ein Mikrofon nach der Erfindung der letztgenannten Art ist an Hand der Abbildung beispielsweise erläutert.A microphone according to the invention of the last-mentioned type is shown for example on the basis of the figure explained.

Der rohrartig, leicht konisch ausgestaltete Körper ist hier mit 1 bezeichnet. Er trägt auf der einen Seite das aus porösem Material, wie Kunststoff od. dgl., bestehende Laufzeitglied 2 und auf der anderen Seite das Mikrofonsystem, welches aus dem xio Kristall 3, der Konusmembran 4 und dem ringförmigen Mikrofonkörper 5 besteht. Der rohrartige Körper 1 ist an der Innenwandung mit Dämpfungsmaterial ausgekleidet/z. B. Filz, Watte od. dgl. Dieses besitzt beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Form eines aus Dämpfungsmaterial bestehenden, in den Körper 1 eingeführten Rohrkörpers 6, der vorzugsweise aus Polyvinylchlorid porös gepreßt ist. Das Dämpfungsmaterial verhindert Resonanzbildung innerhalb des Körpers 1. Das iao Mikrofonsystem und das Laufzeitglied sind mit gewölbten schalldurchlässigen Kappen 7 und 8 aus Drahtgaze od. dgl. abgedeckt, und das gesamte Mikrofongehäuse hat ungefähre Tropfenform. Das Mikrofonsystem, der Rohrkörper 1 und die Gazekappe 7 werden durch den Haltering 9 zusammen-The tubular, slightly conical body is denoted by 1 here. He wears on one The side of the porous material, such as plastic or the like., Existing term element 2 and on the the other side is the microphone system, which is made up of the xio Crystal 3, the conical membrane 4 and the ring-shaped microphone body 5 consists. The pipe-like one Body 1 is lined on the inner wall with damping material / z. B. felt, cotton wool or the like. This has in the illustrated embodiment in the form of a tubular body made of damping material and inserted into the body 1 6, which is preferably pressed porous from polyvinyl chloride. The damping material prevents Formation of resonance within the body 1. The iao microphone system and the delay element are with Arched sound-permeable caps 7 and 8 made of wire gauze or the like. Covered, and the whole The microphone housing has an approximate teardrop shape. The microphone system, the pipe body 1 and the gauze cap 7 are joined together by the retaining ring 9

Claims

held. The seals io and ii prevent Ingress of moisture into the interior. The entire microphone body is on the pipe socket 12 attached, which can be attached to a tripod. In the pipe socket 12 is expediently Connection line 13 laid for the microphone.

According to a further development of the invention, it is possible for the individual parts of the microphone to be removable or "to be exchangeable in order to be able to change the directional characteristic. Then it is possible, for example, the same microphone optionally with cardioid, figure-eight or spherical directional characteristics to provide. The microphone shown in the figure, for example, has a cardioid directional characteristic. The microphone system 3, 4, 5 has a figure-of-eight directional characteristic on its own. Provided you now have the tubular Body 1 decreases with the transit time element 2, the microphone as such can have a figure-of-eight Directivity can be used. It is expedient here to use the previously on the tubular body 1 adjacent side of the microphone system with a sound-permeable cap made of wire gauze or the like. to cover, which expediently has the same shape as the cap 7 and is symmetrical to this. As long as one of the two gauze caps of the Mrkrofonsystem is now through a soundproof If the cap made of sheet metal or the like is replaced, a microphone with a spherical directional characteristic is obtained, that works as a pure pressure receiver.

Ρατενταν:; ργ. Cche:

I. Microphone with acoustic delay element acting on the sound to one side of the membrane, designed as an additional unit and with at least one independent microphone system together, which preferably has its own housing, e.g. B. capsule with the membrane, on a common carrier, e.g. B. box or baffle, is arranged according to patent 836 956, characterized in that, especially in the case of a crystal microphone system, Means in the form of mechanical modifications or the like. Are provided or the common Carrier of the microphone system and delay element, z. B. box, baffle or the like., So dimensioned is that by correspondingly increasing the sound detour between the front and The gradient and thus the sensitivity in the area of the rear of the microphone system low frequencies of the audible frequency band, especially when using a highly tuned Elongation receiver as a microphone system, is enlarged.

2. Microphone according to claim 1, characterized in that that a tubular, possibly slightly conical body (1) is provided is, on one side, preferably at the larger opening, the microphone system, z. B. has a conical diaphragm (4) provided with crystal microphone system and on the other hand, preferably on the small one Opening, the term element (2), the z. B. consists of a porous plastic plate.

3. Microphone according to claim 1, characterized in that that the tubular body (1) lined on the inner wall with damping material is e.g. B. felt, cotton wool or the like, preferably in the form of an inserted tubular body (6) made of damping material, e.g. B. pressed porous polyvinyl chloride.

4. Microphone according to claim 2 or 3, characterized in that the microphone system and delay element with curved sound-permeable caps (7, 8) z. B. are covered from wire gauze and the entire microphone housing approximate Has teardrop shape.

5. Microphone according to one of claims 1

to 4, characterized in that the delay element on one-sided, preferably kidney-shaped Directional characteristic is dimensioned.

6. Microphone according to one of claims 1 to 5, characterized in that its individual parts are designed to be removable or replaceable in order to change the directional characteristic.

7. Microphone according to claim 6, characterized in that the tubular body (1) removable with the delay element (2) and the microphone system without it as a microphone with figure-eight directional characteristic can be used, preferably the one previously on the tube-like Body (1) adjacent side of the microphone system with a bucket-sound-permeable cap from wire gauze od. The like. Is covered.

8. Microphone according to claim 6 or 7, characterized in that the microphone system on the side previously resting on the tubular body (1) or on the other side with a soundproof cap can be covered so that it can also be used as a microphone with a spherical directional characteristic is usable.

1 sheet of drawings