DE920311C

DE920311C - Einrichtung zur Sprachuebertragung aus geraeuscherfuellten Raeumen

Info

Publication number: DE920311C
Application number: DES14938D
Authority: DE
Inventors: Hans Joachim Von Dr Braunmuehl; Walter Dr Weber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1935-11-13
Filing date: 1936-03-20
Publication date: 1954-11-18
Also published as: DE912821C

Description

Das Patent 912 821 betrifft eine Einrichtung zur Sprachübertragung aus geräuscherfüllten Räumen mit einem eine achterförmige Richtcharakteristik aufweisenden Druckgradientenempfänger, der so nahe besprochen wird, daß der Nutzschall eine Kugelwellenwirkung besitzt. Dieselbe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Besprechungsabstand und die die Empfindlichkeit des Druckgradientenempfängers beeinflussenden Entzerrungsmittel oder ίο Eigenschaften des Empfängers selbst so aufeinander abgestimmt sind, daß der wirksame Frequenzgang für den als Kugelwelle wirksam werdenden

Nutzschall! im Bereich der Kugelwellenwirkung frequenzunabhängig oder nahezu frequenzunabhängig und in diesem Teil des Frequenzbandes der Frequenzgang für den als ebene Welle wirksam werdenden Störschall abgesenkt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf Weiterbildungen von Druckgradientenempfängern nach dem Hauptpatent. Es ist bekannt, daß elektromagnetische und elektrodynamische Mikrofone besonders robust und betriebssicher gebaut werden können. Es kommt hinzu, daß der Ausgangsscheinwiderstand gering gehalten werden kann, so daß der Anschluß einer

') Von der Patentsudlerin sind als die Erh'nder angegeben worden:

Dr. Hans Joachim von Braunmühl, Baden-Baden und Dr. Walter Weber f,Berlin-Charlottenburg

längeren Leitung möglich ist, ohne daß ein Vorverstärker unmittelbar angebaut werden muß.

Ein Druckgradientenempfänger muß so gebaut sein, daß die Schallwellen von beiden Seiten auf die Membran einwirken können. Bei einem solchen Empfänger steigt die auf die Membran wirkende Kraft im ebenen Schallfeld proportional mit der Frequenz an, wenigstens so lange, als die Abmessungen der Membran kleiner als die Wellenlänge der höchsten zu übertragenden Frequenz sind. Auf Grund dieser Tatsache erhält man bei den auf dem induktiven Prinzip arbeitenden Mikrofonen den gewünschten, mit der Frequenz ansteigenden Empfindlichkeitsverlauf, wenn die Membranbewegung überwiegend durch Reibungshemmung bestimmt wird. In diesem Falle ist nämlich zur Erzeugung einer frequenzunabhängigen Membranamplitude eine proportional mit der Frequenz ansteigende Kraft erforderlich, also eine solche Kraft, wie.sie bei einem Druckgradientenmikrofon zur Verfügung steht. Die damit erreichte frequenzunabhängige Membranauslenkung ergibt anderseits gerade die gewünschte, mit der Frequenz ansteigende Ausgangsspannung.

Es ist bereits bekannt, bei Schalldruckempfängern mittels einer unmittelbar hinter der Membran angeordneten Platte, die mit durchgehenden Löchern versehen ist, bestimmte Frequenzen der &iembran zu dämpfen oder der Membran eine bestimmte Eigenfrequenz zu geben.

Gemäß der Erfindung wird bei elektrodynamischen bzw. magnetischen Druckgradientenempfängern eine überwiegende Reibungshemmung dadurch erzielt, daß die bewegliche Membran auf der einen Seite unmittelbar, auf der anderen durch Perforationen in einer festen Platte vom Schall beeinflußt wird, wobei der Abstand zwischen Membran und perforierter Platte möglichst klein bei an sich kleinem Durchmesser der Perforationen und großer gegenseitiger Entfernung der Perforationen gewählt wird.

Durch Anwendung einer derartigen Reibungshemmung bei induktiven und aus nächster Nähe besprochenen Druckgradientenempfängern ist es möglich, dem Empfänger für einen bestimmten Besprechungsabstand einen frequenzunabhängigen Verlauf zu geben.

Ein elektrodynamisches bzw. elektromagnetisches Mikrofon mit überwiegender Reibungshemmung läßt sich erfindungsgemäß so konstruieren (Fig. 1), daß auf einer Seite einer schwingungsfähigen Membran α im geringen Abstand eine feste Platte b angebracht wird, welche mit Perforation c versehen ist. Der Schall beeindruckt die Membran dann auf der einen Seite unmittelbar, auf der anderen Seite durch die Perforation der festen Platte. Aus Symmetriegründen und zur weiteren Erhöhung der Reibungsdämpfung kann es zweckmäßig sein, auch auf der anderen Seite der Membran eine perforierte Platte d anzubringen, die den gleichen Abstand von der Membran und die gleiche Zahl und Anordnung von Perforationen enthält wie die gegenüberliegende Platte.

Bei der praktischen Ausführung macht sich neben der überwiegenden Reibungshemmung bis zu einem gewissen Grade auch noch die Massenhemmung und die elastische Hemmung geltend, und zwar erstere durch ein gewisses Absinken der Empfindlichkeit nach den tiefen, die letztere ebenfalls durch ein Absinken der Empfindlichkeit nach den hohen Frequenzen. Die Frequenzkurve besitzt demnach den Charakter einer stark gedämpften Resonanzkurve (Fig. 2). Um den ganzen Frequenzbereich möglichst gleichmäßig zu übertragen, ist es infolgedessen vorteilhaft, die gedämpfte Eigenschwingung des Systems in die Mitte des Übertragungsbereiches zu legen. Auf diese Weise erhält man für die hohen und tiefen Frequenzen einen etwa gleichen und unter Umständen mit einfachen Mitteln kompensierbaren Abfall.

Die beschriebenen Mikrofonanordnungen zeigen die Richtcharakteristik einer Acht, d. h. sie besitzen von vorn und hinten maximale, von der Seite verschwindende Empfindlichkeit. Fig. 3 zeigt die Richtcharakteristik eines solchen Mikrofons, dessen Membranebene in der horizontalen Achse liegend und senkrecht auf der Zeichenebene zu denken ist. Durch eine geringfügige Änderung des Mikrofonaufbaues ist es jedoch auch möglich, eine Richtcharakteristik in Form einer Kardioide (Niere, Fig. 4) zu erhalten. Eine solche Richtcharakteristik ist der Achtercharakteristik für manche Anwendungsgebiete noch vorzuziehen. Ein elektromagnetisches bzw. elektrodynamisches Mikrofon mit nierenförmiger Charakteristik kann man dadurch erhalten, daß bei einem Mikrofon gemäß Fig. 1 auf der anderen Seite der perforierten Platte eine Hil'fsmembran angeordnet wird (Fig. 5). Diese Membran e beeinflußt in bestimmter frequenzabhängiger Weise den von hinten auf das Mikrofon auftreffenden Schallanteil. Insbesondere beeinflußt sie den bei rückwärtiger, also unmittelbar auf die Hilfsmembran gerichteter Besprechung des Mikrofons durch die Hilfsmembran hindurchtretenden Schall in der Weise, daß der als Antriebskraft für die elektromagnetisch wirksame Membran wirkende Druckgradient für alle Frequenzen gleich Null ist.

Im einzelnen läßt sich die Wirkungsweise wie folgt beschreiben: Unter dem Einfluß der Schallwellen vollführt ein solches System von zwei Membranen zwei Hauptbewegungen. Einerseits bewirkt der Schalldruck eine Gegeneinanderbewe- n₅ gung der beiden Membranen unter Zusammendrücken des eingeschlossenen Luftvolumens. Andererseits tritt durch die Differenz der auf beiden Seiten wirksamen Schalldrücke eine Parallelverschiebung beider Membranen unter Mitnahme des eingeschlossenen Luftvolumens ein. Die Arbeitsweise bei Schallbeeinflussung aus verschiedenen Richtungen ist in den Fig. 6 bis 8 dargestellt. Bei einem Schalleinfall senkrecht auf die elektrisch wirksame Membran (Fig. 6) verursacht der durch den Pfeil 5" dargestellte Schalldruck eine Membran-

bewegung im Sinne und in der Größe der Pfeile S₁, S₂, die Schalldruckdifferenz eine Bewegung im Sinne und in der Größe der Pfeile S₁, s₂. Als resultierende Bewegung der elektrisch wirksamen Membran α ist die Summe beider auf sie wirkenden Schalleindrücke, also S₁ + S₁, maßgebend. Sie wird in der Fig. 6 nach Richtung und Größe durch den Pfeil P dargestellt. Bei seitlicher Schalleinfallrichtung, die in Fig. 7 durch den Pfeil 5¹ dargestellt wird, stellen die Pfeile S₁, S₂ wieder die Membranbewegung unter dem Einfluß des Schalldruckes dar. Eine Schalldruckdifferenz ist in dieser Richtung nicht vorhanden. Der Pfeil P gibt die in diesem Falle kleinere Bewegung der wirksamen Membran α an. Bei einer Einfallrichtung des Schalles von hinten auf die Hilfsmembran e (Pfeil S in Fig. 8) zeigen die Pfeile S₁, S₂ wie in den vorhergehenden Fällen die Membranbewegung unter dem Einfluß des Druckes, die Pfeile^, S₂ ao die Membranbewegung unter dem Einfluß der Druckdifferenz. Die resultierende Bewegung der wirksamen Membran α ist in diesem Falle gleich Null, da S₁ und S₁ entgegengerichtet sind. Es findet nur eine Bewegung der Hilfsmembran e statt. Ein solches Mikrofon besitzt daher eine Richtcharakteristik in Form der Kardioide nach Fig. 4. Hierbei ist das Mikrofon auf der Horizontallinie parallel mit der Membran derart zu denken, daß die Vertikalachse senkrecht zur elektrisch wirksamen Membran steht.

Voraussetzung für eine abnehmende verschwindende Empfindlichkeit für Schalle aus rückwärtiger Richtung ist die Gleichheit der Membranauslenkungen unter dem Einfluß des Schalldruckes und der Schalldruckdifferenz. Die von der Schalldruckdifferenz bewirkte Membranauslenkung ist durch die Hemmung der Membran durch die Größe der Schalldruckdifferenz bestimmt. Die letztere ist durch die Weglänge zwischen Vorder- und Rückseite der Membran gegeben, d. h. einfach durch den Mikrofon durchmesser.

Die perforierte Platte zwischen den beiden Membranen kann außer den durchgehenden Perforationen noch eine Anzahl nicht durchgehender Löcher / (Fig. 5) erhalten, deren Zahl, Größe, und Anordnung die unter der Einwirkung des Schalls stattfindende Membranauslenkung beeinflußt.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zur Sprachübertragung aus geräuscherfüllten Räumen mit einem eine achterförmige Richtcharakteristik aufweisenden Druckgradientenempfänger, der so nahe besprochen wird, daß der Nutzschall eine Kugelwellenwirkung besitzt und der Besprechungsabstand und die die Empfindlichkeit des Druckgradientenempfängers beeinflussenden Entzerrungsmittel oder Eigenschaften des Empfängers selbst so aufeinander abgestimmt sind, daß der wirksame Frequenzgang für den als Kugelwelle wirksam werdenden Nutzschall im Bereich der Kugelwellenwirkung frequenzunabhängig oder nahezu frequenzunabhängig und in diesem Teil des Frequenzbandes der Frequenzgang für den als ebene Welle wirksam werdenden Störschall' abgesenkt wird, nach Patent 912 821, auf dem elektromagnetischen oder -dynamischen Prinzip, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Membran auf der einen Seite unmittelbar, auf der anderen Seite durch Perforationen in einer festen Platte vom Schall beeinflußt wird, wobei der Abstand zwischen Membran und perforierter Platte möglichst klein bei an sich kleinem Durchmesser der Perforationen und großer gegenseitiger Entfernung der Perforationen gewählt wird, um eine große Reibungsdämpfung zu erzielen.
2. Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Seite der Membran ebenfalls eine perforierte Platte angebracht ist, die der ersten in Form und Anordnung ähnlich ist.
3. Mikrofon nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gedämpfte Eigenschwingung der Membran durch entsprechende Wahl ihrer Masse und ihrer Elastizität in den mittleren Frequenzbereich gelegt wird.
4. Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der anderen Seite der g₀ perforierten Platte eine Hilfsmembran angebracht ist, um bei Einwirkung des Schalls von hinten den von rückwärts auf die Hauptmembran fallenden Schallanteil so zu beeinflussen, daß der die Hauptmembran antreibende gs Druckgradient Null wird.
5. Mikrofon nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die perforierte Platte außer den durchgehenden Durchbohrungen noch einige nicht durchgehende Löcher erhalten hat, deren Anzahl, Größe und Anordnung zur Beeinflussung der Bewegungshemmung der Membran dient.

Angezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 341 557, 350 502, 428;

USA.-Patentschrift Nr. 1 584451.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

956s 11.54