DE934896C

DE934896C - Elektroakustischer Wandler

Info

Publication number: DE934896C
Application number: DEI4714A
Authority: DE
Inventors: Dennis Edward Skelton
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1950-10-11
Filing date: 1951-10-11
Publication date: 1955-11-10
Also published as: US2748882A; BE506348A

Description

(WiGBI. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 10. NOVEMBER 1955

14/14 Villa/21 a²

Die Erfindung betrifft einen elektroakustischer! Wandler mit Zusatzmembran,. Letztere kann verschiedenen Zwecken, dienen.

So verwendet eine bekannte Ausführung möglichst steifigkeitslose, als Druckausgleichsmembran wirkende dünne Scheiben aus Kautschuk, Polyvinylchlorid oder anderen elastischen Stoffen. Eine andere bekannte Ausführung verwendet eine Folie aus geölter Seide oder aus Blattgold als Feuchtigkeitsschutz vor der Hauptmembran. Bei einer weiteren bekannten Ausführung ist die aus hygroskopischem Material bestehende Zusatzmembran als Schrumpfkapsel ausgebildet und dient dem Zweck, die einzelnen Kapselteile zusammenzuhalten.

Die Erfindung betrifft einen elektroakustisch«! Wandler mit Zusatzmembran, deren Aufgabe es ist, eine Dämpfung der Hauptresonanz des schwingenden Systems zu erreichen. Sie besteht darin, daß die aus einem, feuchtigkeitsabweisenden Werkstoff bestehende Zusatzmembran nach ihrer durch Schwingungen, hervorgerufenen, Deformation nur langsam in die Ausgangsgestalt zurückkehrt, wobei Haupt- und Zusatzmembran so> zueinander angeordnet sind, daß eine Membran mitschwingt, wenn die andere schwingt.

Die Erfindung wird an. Hand eines Ausführungsbeispiels in Gestalt eines Kdhlemikrophons gemäß Fig. ι und 2 näher erläutert.

Fig. ι zeigt eine Mikrophonkapsel;

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführung einer Mikrophonkapsel zusammen mit einer mit ihr verbundenen vorderen Abdeckhaube.

Die Kapsel in Fig. ι hat ein Hauptgehäuse ι in Form einer flachen Schale mit einer Nabe in der

Mitte. Der Rand der Schale bildet das Auflager für die Hauptmembran, und die Nabe ist ausgehöhlt, um die Körnerkammer zu bilden. Die durchgehende Bohrung¹12 durch die Nabe hat einen nach innen ragenden ringförmigen Teil i_a, der sich auf der halben Länge der Achse der Nabe befindet. Die Endflächen dieses ringförmigen Teiles bilden die ringförmigen· Auflager für die vordere und hintere Elektrode 2 und 3; die innere Oberfläche der Nabe ha,t eine angenähert konische Form, woibei deren größerer Durchmesser nach der gleichen Seite zeigt wie der Rand der Schale. Das Profil ist nicht streng konisch, sondern S-förmig¹ geschwungen.

Die vordere Elektrode 2 hat einen mittleren gewölbten und einen flachen ringförmigen äußeren Teil, welcher auf den vorderen Endflächen des Teiles I₀ ruht und durch einen Ring 7 aus Blei oder einem in kaltem Zustand bereits .fließenden Metall gesichert ist, der in den Winkel der Aussparung gedrückt ist, in welcher der äußere Rand der Elektrode 2 sitzt. Der gewölbte Teil zeigt nach hinten vom Membranauflager weg.

Die hintere Elektrode 3 ist ähnlich wie die Elektrode2 ausgebildet, der gewölbte Teil ist jedoch flacher. Sie ruht auf einer isolierenden Unterlegscheibe S, die an, der anderen Endfläche vom ringförmigen Teil· I₀ sitzt. Der ringförmige Teil der Elektrode 3 ist nicht so groß wie die Aussparung, in der er montiert wird. Er ist in ihr durch ein hinteres Kontaktglied 4 und eine Unterlegscheibe 6 folgendermaßen, zentriert:

Das hintere Kontaktglied 4 hat einen becherförmigen mittleren und einen flachen ringförmigen äußeren, Teil. Der Rand des becherförmigen Teiles liegt rund um den entsprechenden Teil der hinteren Elektrode 3, deren Wölbung in den becherförmigen Teil des Kontaktgliedes 4 hineinragt. Der ringförmige Teil des Kontaktgliedes· 4 ist ebenfalls . nicht soi breit wie die Aussparung in, der Nabe des Gehäuses. Die isolierende Unterlegscheibe 6 paßt jedoch genau in die Innenseite dieser Aussparung und liegt auch dicht um die Außenseite des becherförmigen Teiles des Kontaktgliedes· 4 herum, wobei sie die Elektrode 3 und das Kontaktglied 4 in, der Aussparung der Nabe des· Gehäuses· 1 zentriert und. den elektrischen Kontakt zwischen beiden Teilen herstellt.

Die Elektrode 3 und das Kontaktglied 4 können miteinander zuvor verbunden werden, z. B. mit Hilfe von, Ansätzen am Flansch der Elektrode 3, die in Schlitze in dem Flansch des Kontaktgliedes·4 eingreifen.

Die Unterlegscheibe 6 wird durch einen im kalten Zustand bereits fließenden Ring y_a ähnlich wie der Ring 7 in ihrer Lage festgehalten.

Die Hauptmembran 8 ha.t einen äußeren flachen ringförmigen Teil, einen konischen Teil, der sich von dort nach innen, erstreckt, und einen flachen kreisförmigen mittleren Teil, aus dessen äußerem Randgebiet Finger oder Zähne 8_a gestanzt sind, die in Richtung der Achse des Wandlers herausgebogen sind, um mit der inneren Oberfläche des gewölbten Teiles der vorderen Elektrode 2 Kontakt zu geben. Die Löcher, die durch das Zurückbiegen der Zähne 8„ entstanden sind, werden durch" eine Scheibe 13 bedeckt, die vorzugsweise aus irgendeinem leichten plastischen Werkstoff besteht und die auf den flachen Mittelteil der Hauptmembran, 8 geklebt wird.

Die Schwingungen der Hauptmembran, werden über die Zähne 8_ß durch Reibung auf die vordere Elektrode übertragen.

Wie die Fig. 1 erkennen läßt, könnern zu. diesem Zweck zur besseren Kantaktgabe die Spitzen, der Zähne soi umgebogen sein, daß sie sich der Wölbung der Elektrode 2 gut anlegen. Die Vorderseite der Hauptmembran 8 wird durch eine dünne Zusatzmembran: 10 überdeckt, die zunächst als Feuchtigkeitsschutz wirkt. Die Zusatzmembrani 10 liegt auf dem flachen ringförmigen Teil der Hauptmembran 8 auf, und beide sind' auf das Auflager des Gehäuses 1 unter den äußeren Flansch der durchbrochenen vorderen Deckplatte 9 geklemmt, die durch einen Überwurfring 11 festgehalten wird. Dessen eines Ende ist über die Deckplatte 9· und dessen anderes Ende ist über die Rückseite des Gehäuses 1 umgeschlagen, wobei dessen schalenförmiger Teil abgestuft ist, um eine Leiste für diesen Zweck zu schaffen. Die Deckplatte 9 ist von ihrem außen liegenden Flansch ausgehend und anilin anschließend zunächst nach außen, d. h. von der Zusaitzmembran 10 weg, gewölbt, der Mittelteil der Deckplatte 9 ist dagegen wieder nach innen gewölbt, um einen leichten Kontakt mit der Mitte der Zusatzmembran 10 herzustellen. Dies erlaubt es·, die Zusatzmembran 10 sehr dünn zu machen, ohne Gefahr zu laufen, daß sie flattert und gegen den vorderen Deckel schlägt. Die Zusatzmembran 10 wird auf diese Weise auch leicht gegen den äußeren Teil der Hauptmembran 8 gedrückt, um. den Kontaktdruck zwischen den Zähnen 8_a und der Elektrode 2 zu gewährleisten.

Durch die Verwendung eines. Werkstoffes· für die Zusaitzmembran 10, der nach seiner Verformung nur langsam in seine Ausgangsgestalt zurückkehrt, z. B. durch Verwendung von Polyäthylen, Polyvinylchlorid, gewissen organischen künstlichen Gummisorten, aber auch.voiianorganischenGummisorten auf Silikonbasis und mit allerdings geringer Wirkung auch von Naturgummi, läßt sich erfindungsgemäß ein nützliches Dämpfungsmaß in das akustische System hineinbringen, wobei seine hauptsächliche Wirkung eine Dämpfung der Hauptresonanz des schwingenden Systems mit geringem Wirkungsverlust bei anderen Frequenzen ist. Es kann angenommen werden, daß der Grund hierfür darin liegt, daß die Zusatzmembran eng mit der Hauptmembran gekoppelt ist, nämlich akustisch und bis zu einem gewissen Grad auch mechanisch, so .daß die Zusatzmembran mit der Hauptmembran schwingt und dabei Energie verzehrt. Bei Frequenzen innerhalb der Hauptresonanz ist die mechanische Impedanz des schwingenden Systems, von der Zusatzmembran abgesehen, hoch, und die Impedanz, die der Zusatzmembran in Auswirkung

der Eigenschaft des Werkstoffes, aus dem sie besteht, zukommt, verschwindet. Dagegen ist bei der Frequenz der Hauptresonanz die Impedanz des schwingenden Systems, von der Zusatzmembran abgesehen, im Vergleich zu derjenigen der Zusatzmembran niedrig, und die Resonanz wird gedämpft. Die Zusatzmembran kann aus den zuvor erwähnten Werkstoffen in Blatt- oder Folienform oder aus einem Textilstoff, wie beispielsweise Seide, der mit ίο solchen Stoffen imprägniert ist, hergestellt werden. Geölte Seide, die üblicherweise als Feuchtigkeitsschutz in elektroakustischen Wandlern benutzt wird, ist nicht geeignet.

Es wurde festgestellt, daß eine Polyäthylen-Zusatzmembran in Stärke von ⁵/ioo mm in der Ausführungsform des Wandlers nach der Fig. ι günstige Ergebnisse liefert.

Die Fig. 2 zeigt eine ähnliche Kapsel wie die in Fig. ι dargestellte, deren entsprechendeΈίηζεΐ-heiten mit den gleichen Ziffern wie in Fig. ι bezeichnet sind. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Zusatzmembran io unter der vorderen Deckplatte 9 weggenommen und statt dessen eine ähnliche Zusatzmembran 16 zugefügt ist, die auf der Außenseite der Deckplatte 9 zwischen der Kapsel und der als Einsprache dienenden Kappe 17 festgehalten ist. Diese Kappe 17 hält zugleich eine Unterlegscheibe 18 in einer Nut 19 fest, die rundherum in die innere Kante des inneren Hohlraumes der Kappe 17 eingeschnitten ist.

Die Zusatzmembran 16 ist nicht wie bei der in Fig. ι dargestellten Ausführung in der Mitte gestützt. Es ist ratsam, eine dickere Membran, z. B. im Fall von Polyäthylen, von ^lo/ioo bis ¹⁵/ioo mm Stärke zu verwenden, um das Flattern zu vermeiden und auch für eine gleiche innere Dämpfung zu sorgen, die an die Stelle der mechanischen Dämpfung tritt, da eine größere Werkstoffspannweite zur freien Schwingung imstande ist, wenn das Mittelteil der Membran ungehemmt ist.

Bei dieser Ausführungsform ist die Kopplung zwischen Haupt- und Zusatzmembran nur akustisch, aber die Ähnlichkeit im Verhalten der beiden Ausführungsformen läßt erkennen, daß die mechanische Kopplung bei der Ausführungsform nach Fig. 1 unwichtig ist.

Rings um den mittleren durchbrochenen Teil der Kappe 17 schließt sich auf der von der Membran abgewandten Seite eine Wandung an, die einen kleinen Becher bildet. Die Wandung geht nach außen hin in einen kleinen Wulst rund um den Rand des Bechers über, und die Außenfläche der Wandung hat konkaven Querschnitt.

Der flache Becher übernimmt wie ein einfacher Trichter die Sammlung der Sprachlaute des Sprechenden, und die konkave Außenfläche leitet das Atmen der Nase von den Ton-Einlaß-Öffnungen weg.

Bei beiden Ausführungsformen ist hinter der Hauptmembran 8 in das Gehäuse 1 ein Loch gebohrt, das von einem lose sitzenden Niet 15 ausgefüllt ist. Dieser läßt ein sehr kleines Luftloch frei, das genügt, um den Druck vor und hinter der Membran zur Kompensation barometrischer Druckänderungen· auszugleichen, andererseits aber zu klein ist, um auf das akustische System in einem wahrnehmbaren Umfange einzuwirken. Beide Ausführungsformen besitzen einen über die Rückseite der, Nabe des Gehäuses 1 herumgelegten Kontaktring 14, um den elektrischen Kontakt zwischen dem Gehäuse ι und den Kontaktgliedern zu erleichtern, die an dem Bauteil· sitzen, in den die Kapsel eingesetzt werden soll. Dieser Kontaktring 14 sorgt für die elektrische Verbindung mit der vorderen Elektrode 2. Das hintere Kontaktglied 4 betätigt ein anderes Kontaktglied in diesem Bauteil und stellt damit den elektrischen Kontakt mit der hinteren Elektrode 3 her.

In einer nicht dargestellten alternativen Anordnung bleibt der Ring 14 weg, und zwei Klemmen werden für den direkten Anschluß der Drähte vorgesehen, wobei einer an dem Hauptgehäuse 1 und der andere an dem gewölbten Teil des hinteren Kontaktgliedes 4 befestigt wird.

Die Grundgedanken der Erfindung sind an Hand der speziellen Ausführungsformen und ihren Besonderheiten beschrieben worden, jedoch sei bemerkt, daß diese Beschreibung nur als Beispiel dienen und keine Begrenzung der Erfindungsgedanken darstellen soll.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Elektroakustischer Wandler mit Zusatzmembran, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem feuchtigkeitsabweisenden Werkstoff bestehende Zusatzmembran nach ihrer durch Schwingungen hervorgerufenen Deformation nur langsam in die Ausgangsgestalt zurückkehrt, wobei Haupt- und Zusatzmembran so zueinander angeordnet sind, daß eine Membran mitschwingt, wenn die andere schwingt.

2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran ungefähr den gleichen Durchmesser wie die Hauptmembran hat.

3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran über der Hauptmembran sitzt und von einer gelochten Platte überdeckt wird, deren ausgewölbtes Mittelstück die Mitte der n₀ Zusatzmembran berührt.

4. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine gelochte Abdeckplatte mit ihrem Mittelteil gegen die Hauptmembran gewölbt ist und die Zusatzmembran an ihrem Außenrande über die von der Hauptmembran abgekehrte Seite der Platte geklemmt ist.

5. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran aus Polyäthylen besteht.

6. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran aus Polyvinylchlorid besteht.

' 7- Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran aus einem organisch synthetischen Gummi besteht, der nach einer Deforinierung nur langsam in seine Ausgangsgestalt zurückkehrt.

8. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran aus einem anorganischen Silikongummi besteht.

9. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran aus einem Naturgummi-Erzeugnis besteht.

10. Elektroakustischer Wandler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran aus einem Textilstoff besteht, der mit einem der in "den Ansprüchen 5 bis 9 erwähnten Werkstoffe imprägniert ist.

11. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran ⁵/ioo mm stark ist.

12. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzmembran ^lo/ioo bis ¹⁵/ioo mm stark ist.

13. Elektroakustischer Wandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in an sich bekannter Weise ein Kohlemikrophon bildet.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 612 120;
britische Patentschrift Nr. 577 969;
schweizerische Patentschrift Nr. 245 546.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

1 509 571 11.55