DE973581C

DE973581C - Kapazitiver elektroakustischer Wandler, vorzugsweise kapazitives Mikrofon

Info

Publication number: DE973581C
Application number: DES22746A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl-Ing Kalusche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1951-04-15
Filing date: 1951-04-15
Publication date: 1960-04-07

Description

Bei kapazitiven elektroakustischen Wandlern, vorzugsweise kapazitiven Mikrofonen, ergeben sich besondere Verhältnisse, wenn die Aufgabe gegeben ist, eine möglichst geringe Bündelung der abzustrahlenden bzw. zu empfangenden Energie zu erzielen. Versucht man nämlich, diese Aufgabe dadurch zu erfüllen, daß die Abmessungen des Wandlers verkleinert werden, so sinkt gleichzeitig die Kapazität, wodurch die Anpassungsverhältnisse an den Verstärker verschlechtert wejden. Dieses Problem kommt besonders dann zum Tragen, wenn die Abstimmung des Wandlers auf eine weit oberhalb io kHz liegende Frequenz gelegt wird, damit der Frequenzbereich über die bisherige allgemein übliche Grenze von io kHz hinaus erweitert wird. Bei diesen hohen Frequenzen treten nämlich die Bündelung der Strahlungsenergie und allgemeine Schallfeldverzerrungen in erhöhtem Maße auf. Die Bedingungen, die Kapazität groß zu halten und dabei Schallfeldverzerrungen zu vermeiden, widersprechen sich hierbei.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wandler zu schaffen, welcher bei hinreichender Kapazität noch eine brauchbare Abstrahlcharakteristik aufweist und vor allem Verzerrungen durch eine vorteilhafte mechanische Ausführung vermeidet.

Die Erfindung betrifft einen kapazitiven elektroakustischen Wandler, vorzugsweise kapazitives Mikrofon, insbesondere mit hoher Abstimmung, dessen strahlende Fläche als schmaler, langgestreckter, ζ. B. rechteckiger Streifen ausgebildet ist.

Es ist bereits ein elektrostatischer Lautsprecher bekannt, der auf der Membran eines dynamischen Lautsprechers befestigt ist und dessen konusförmige strahlende Fläche in senkrecht zueinander stehenden Richtungen gekrümmt ist. Die strahlende Fläche ist hierbei kreisförmig. Diese Anordnung hat ferner die Nachteile, daß einerseits das Membrangewicht des dynamischen Systems vergrößert wird und daß andererseits das elektrostatische ίο System mechanischen Biegebeanspruchungen unterworfen ist.

Es ist ferner bereits ein Kondensatormikrofon bekannt, dessen Membran die Mantelfläche eines stabförmigen Körpers mit elliptischem Querschnitt bildet. Diese Anordnung hat jedoch ebenso wie die bekannten Wandler mit rechteckiger in ihrer Längserstreckung gekrümmter Membran den Nachteil, daß infolge einer ungünstigen Spannungsverteilung die Membranränder lose aufliegen und klirren können.

Die Erfindung beseitigt diesen Nachteil dadurch, daß die strahlende Fläche sowohl in ihrer Längserstreckung als auch senkrecht dazu gekrümmt ist. Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die strahlende Fläche in mehrere, gegebenenfalls unter sich gleichartige Teilflächen auf getrennten elektrostatischen Wandlern unterteilt ist, welche elektrisch untereinander parallel geschaltet sind. Es ist ferner zweckmäßig, daß mindestens der eine Querschnitt der gekrümmten Schallwand kreisförmig ist.

Es muß noch darauf hingewiesen werden, daß es

bekannt ist, Mikrofone mit ebener Membran z. B.

für Meßzwecke in ein kugelförmiges Gehäuse derart einzubauen, daß vor der Membran irgendwelche Höhlungen vermieden sind.

An Hand der Zeichnung, in der eine Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung dargestellt ist, sei der Erfindungsgedanke näher erläutert.

In Fig. ι ist ein Diagramm aufgetragen, bei dem die Ordinatenwerte die Schalldruckstauung an einem scheibenförmig vorausgesetzten Mikrofon angeben, während auf der Abszisse die Frequenz in kHz aufgetragen ist. Das Bild zeigt, daß die Schalldruckstauung mit zunehmender Frequenz zunächst ansteigt und bei noch höheren Frequenzen eine gewisse periodische Schwankung durchmacht. Die bekannten kapazitiven Mikrofone, verschiedentlich auch Kondensatormikrofone genannt, arbeiten nur in dem ersten Anstiegsgebiet dieser Kurve bis zu etwa 10 000 Hz. Erst beim Überschreiten dieses Bereiches treten, wie die der Erfindung zugrunde liegenden Untersuchungen gezeigt haben, Schallfeldverzerrungen auf, die durch die Schalldruckstauungsschwankungen des weiteren Kurvenverlaufs dargestellt sind. Im Diagramm Fig. ι kann man an Stelle des in kHz aufgetragenen Frequenzmaßstabes auf der Abszisse auch das Verhältnis Mikrofondurchmesser D zur Schallwellenlänge! auftragen und erhält dann vergleichbare Kurven für verschiedene Mikrofondurchmesser.

In Fig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, bei der sich die strahlende Fläche 1 und die Gegenplatte 3 des Kondensatormikrofons auf einem Ringkörper 5 (Torus) befinden. Fig. 3 a zeigt die Anordnung im Grundriß und Fig. 3 b im Querschnitt. Die Verstärkeranode 4 ist hier nicht innerhalb des Ringkörpers 5, sondern in dem vom Ringkörper umschlossenen freien Raum angeordnet. Bei dieser Anordnung ist zweckmäßig noch ein weiteres Gehäuse vorzusehen, das in dem Ausführungsbeispiel nicht dargestellt ist.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist unter Umständen zweckmäßig, an Stelle eines Mikrofons mit Längserstrekkung zwei oder mehrere elektrisch parallel geschaltete Einzelelemente übereinander anzuordnen, die zweckmäßigerweise unter sich gleichartig sind und jedes gegebenenfalls quadratische oder kreisförmige Strahlungsoberfläche besitzen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Kapazitiver elektroakustischer Wandler, vorzugsweise kapazitives Mikrofon, insbesondere mit hoher Abstimmung, dessen strahlende Fläche als schmaler, langgestreckter, z. B. rechteckiger Streifen, ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlende Fläche (1) sowohl in ihrer Längserstreckung als auch senkrecht dazu gekrümmt ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlende Fläche in mehrere, gegebenenfalls unter sich gleichartige Teilflächen auf getrennten elektrostatischen Wandlern unterteilt ist, welche elektrisch untereinander parallel geschaltet sind.

3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der eine Querschnitt der gekrümmten Schallwand kreisförmig ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallwand eine Kugel, Ellipsoid oder Torus ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Schallwand derart bemessen ist, daß vor der Strahlungsfläche ein derartiger Stauungsdruck entsteht, dessen auf die Frequenz bezogene Kurve bis zu den höchsten Nutzfrequenzen von beispielsweise 15 bis 20 kHz einen glatten, gegebenenfalls monoton ansteigenden, Verlauf besitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 528018, 527627; USA.-Patentschrift Nr. 1 975 80 r.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen