EP1039777B1 - Klein-Mikrophon - Google Patents
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- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/08—Mouthpieces; Microphones; Attachments therefor
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- H04R2201/02—Details casings, cabinets or mounting therein for transducers covered by H04R1/02 but not provided for in any of its subgroups
- H04R2201/023—Transducers incorporated in garment, rucksacks or the like
Definitions
- the invention relates to small and very small microphones according to the introductory part of claim 1.
- These microphones usually have one, but more rarely two or more membranes, which mostly sit over recess in the shell of the cylindrical microphone.
- an internal cavity is created between a front and a bottom plate and the jacket with the openings, which are covered by the membranes, which is necessary and essential for the acoustic properties of the microphone.
- Such a microphone is from the GB 2 324 222 A , according to the DE 197 15 365 A , known.
- the recess assigned to the outer, membrane is used to prevent Moisture access in the interior of the microphone.
- the actual microphone membrane lies parallel to and within the outer membrane. It has a small opening in order to be deformed even in changes in ambient pressure, which are indeed transmitted through the outer membrane, in its rest position not deformed.
- Essential for the inner cavity is to have a pressure which corresponds as closely as possible to the static ambient pressure to keep the membranes in the rest position in a predetermined and well-defined position and in a state of tension also defined.
- both the length and the diameter of the assembled microphones is only a few millimeters.
- a pressure equalizing tube is preferably used with an inner diameter in the range of about 70 microns and a length of 3 to 4 mm, but it is also conceivable to use a kind stubble of open-cell foam or the like, although the tube of acoustic point of view is preferred.
- the flabby end membrane must actually be impermeable to moisture and as weak as possible, i. be designed and installed without bias and only serves to separate the compensation volume from the environment and protect.
- the new components used in the invention can be used for the new components used in the invention, the usual in the field of electroacoustic materials used so far, for example, polycarbonate, polyurethane, rubber or elastomers, but also metal foils and for the tube corrosion-resistant materials such. Nickel silver, corrosion-resistant steel (stainless steel) or plastic.
- FIG. 1 shows an axial section through a greatly enlarged microphone according to the invention.
- its length L is about 7 mm and its largest diameter D is about 4.5 mm.
- a microphone designated as a whole by 1 consists essentially of a housing 2 and two membranes 3 'and 3 ". which is surrounded on either side by the membranes 3 'and 3 "or the housing 1.
- a pressure equalization tube 4 is arranged, which has a high acoustic impedance due to its dimensions and its material, so that it acts as a low-pass filter. This ensures that the vibrations of the membranes 3 'and 3 ", which are to be transmitted in the audible frequency range, are too high-frequency to cause a noticeable pulsating flow of air from the inner cavity 7 through the tube 4 to a compensation cavity 8 ,
- the compensation cavity 8, is formed in the illustrated embodiment by a recess in the front panel 9 of the housing 2 and is sealed by a flabby protective membrane 6 against the environment.
- an annular component 10 is provided on the front plate 9, which preferably also serves as a fastening means for the flabby protective membrane 6.
- the pressure compensation tube 4 is preferably held by means of an insulator 5 in the end plate 9 so as to be vibration-technically and acoustically neutral and to influence the acoustic properties of the microphone as little as possible.
- the slack protective membrane 6 deforms analogously, for example when the air pressure is increased, it deforms in the direction of the inner cavity 7, until the entire volume is reduced the inner cavity 7 and the balance volume 8 again equilibrium prevails.
- the invention is of course not limited to the illustrated embodiment, but may be variously modified.
- the solution of the invention can also be applied to microphones with only one membrane, no tube must be used, but it can, as mentioned above, another component high acoustic impedance can be used, optionally also a combination of such, for example, sponge-like Component and a shorter tube can be used.
- the compensation volume 8 it is not necessary to arrange the compensation volume 8 on the front side of the microphone, it is also conceivable to arrange this on the side of the base of the microphone, if it succeeds at this point, at the yes, the electrical signal lines are guided, enough To provide space. If this succeeds, such an arrangement in the base area would certainly be desirable because of the mechanically protected position.
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Description
- Die Erfindung betrifft kleine und kleinste Mikrophone entsprechend dem einleitenden Teil des Anspruches 1. Diese Mikrophone weisen zumeist eine, seltener aber zwei oder mehr Membranen auf, die zumeist über Ausnehmung im Mantel des zylinderförmigen Mikrophons sitzen. Durch diese Bauweise wird zwischen einer Stirn- und einer Bodenplatte und dem Mantel mit den Öffnungen, die von den Membranen abgedeckt werden, ein innerer Hohlraum geschaffen, der für die akustischen Eigenschaften des Mikrophons notwendig und wesentlich ist. Ein derartiges Mikrophon ist aus der
GB 2 324 222 A DE 197 15 365 A , bekannt. - Dabei dient die der Ausnehmung zugeordnete, äußere, Membran der Verhinderung des Feuchtipkeitszutrittes in Innere des Mikrophons. Die eigentliche Mikrophonmembrane liegt parallel dazu und innerhalb der äußeren Membrane. Sie weist eine kleine Öffnung auf, um auch bei Änderungen des Umgebungsdruckes, die ja durch die äußere Membrane übertragen werden, in ihrer Ruhelage nicht deformiert zu werden.
- Wesentlich für den inneren Hohlraum ist es, einen Druck aufzuweisen, der möglichst genau dem statischen Umgebungsdruck entspricht, um die Membranen in der Ruhelage in einer vorbestimmten und genau definierten Lage und in einem ebenso definierten Spannungszustand zu halten.
- Um dieses Ziel zu erreichen, hat man bisher meistens im Bereich der Membranenhalterung, oder auch in den Membranen direkt, kleine Öffnungen vorgesehen, durch die ein solcher Druckausgleich erfolgen konnte.
- Durch die speziellen Verwendungen, denen diese Mikrophone unterworfen werden, kommt es aber immer wieder dazu, daß Feuchtigkeit durch diese Öffnungen in den inneren Hohlraum gelangt und dort kondensiert und zu Problemen für die Membrane und die anderen Bauteile führt. Man muß dabei ja bedenken, daß diese Mikrophone, beispielsweise während Gesangsauftritten oder Theater- oder Musicalvorführungen von den Schauspielern direkt auf der Haut oder im Haar getragen werden, sodaß sie diesbezüglich weit stärkeren Anfechtungen ausgesetzt sind als übliche Mikrophone. Man erkennt dies auch daran, daß die durchschnittliche Lebensdauer derartiger Mikrophone im Theaterbetrieb bei kaum einem Monat liegt, wodurch auch ein starkes wirtschaftliches Interesse daran gegeben ist, diese Probleme zu lösen.
- Es ist dabei zu bedenken, daß sowohl die Länge als auch der Durchmesser des fertig montierten Mikrophones nur wenige Millimeter beträgt.
- Dies bezweckt die vorliegende Erfindung und schlägt zu diesem Zwecke die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale vor.
- Durch diese Maßnahme erreicht man einen vollständigen Abschluß des Mikrophoninneren nach außen. Weiters erreicht man durch den Bauteil mit hoher akustischer Impedanz, der im vorliegenden Fall ähnlich wie ein Tiefpassfilter arbeitet, daß die akustischen Eigenschaften des inneren Hohlraumes und damit des gesamten Mikrophons sich nicht ändern, da bei den im Betrieb aufzunehmenden Frequenzen durch die hohe Impedanz des Verbindungsbauteiles dieser Bauteil wie eine geschlossene Wand wirkt. Gegenüber dem Mikrophon der eingangs genannten Druckschrift besteht der große Vorteil, dass die eigentliche Mikrophonmembrane nach wie vor als Einzelmembrane wirkt und dass die andere Membrane schlapp und von der Mikrophonmembrane akustisch abgekoppelt ist und sich daher nicht auf die akustischen Eigenschaften des Mikrophons auswirkt.
- Schließlich erreicht man durch das Ausgleichsvolumen und die schlappe Membran, daß der Umgebungsdruck diese Membrane so weit deformiert, daß im Inneren des Mikrophons stets der statische Umgebungsdruck herrscht.
- Als Bauteil hoher akustischer Impedanz wird bevorzugt ein Druckausgleichsröhrchen mit einem Innendurchmesser im Bereich von etwa 70 µm und einer Länge von 3 bis 4 mm verwendet, doch ist es auch denkbar, eine Art Stoppel aus offenporigem Schaumstoff oder ähnlichem zu verwenden, wenn auch das Röhrchen vom akustischen Standpunkt her bevorzugt wird.
- Die schlappe Abschlußmembran muß eigentlich nur feuchtigkeitsundurchlässig und möglichst schlapp sein, d.h. ohne Vorspannung ausgebildet und eingebaut sein und dient nur dazu, das Ausgleichsvolumen gegenüber der Umgebung abzutrennen und zu schützen.
- Es können für die erfindungsgemäß verwendeten neuen Bauteile, die im Gebiet der Elektroakustik üblichen bisher verwendeten Materialien verwendet werden, so für die schlappe Membran beispielsweise Polycarbonat, Polyurethan, Gummi oder Elastomere, aber auch Metallfolien und für das Röhrchen korrosionsbeständige Materialien wie z.Bsp. Neusilber, korrosionsbeständigen Stahl (Nirosta) oder Kunststoff.
- Der Aufbau des Mikrophons ist in der Zeichnung nur soweit dargestellt und wird im folgenden nur soweit beschrieben, wie es für das Verständnis der Erfindung notwendig ist. Die anderen, dem Stand der Technik entsprechenden Bauteile sind dem Fachmann bekannt und bedürfen daher keiner Erläuterung.
- In der Zeichnung ist die Erfindung schematisch dargestellt. Die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch ein stark vergrößertes erfindungsgemäßes Mikrophon. Zur lIlustrierung der Größe des Mikrophons soll darauf hingewiesen werden, daß seine Länge L etwa 7 mm und sein größter Durchmesser D etwa 4,5 mm beträgt.
- Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besteht eines einer Gesamtheit mit 1 bezeichnetes Mikrophon im wesentlichen aus einem Gehäuse 2 und zwei Membranen 3' und 3". Diese Membranen sind am Umfang von Öffnungen im Gehäuse dicht montiert, sodaß ein innerer Hohlraum 7 gebildet wird, der allseits entweder von den Membranen 3' und 3" oder dem Gehäuse 1 umhüllt ist.
- Erfindungsgemäß ist nun, beim dargestellten Ausführungsbeispiel in der Stirnfläche 9 des Gehäuses 2, ein Druckausgleichröhrchen 4 angeordnet, das zufolge seiner Abmessungen und seines Materials eine hohe akustische Impedanz aufweist, sodaß es als Tiefpassfilter wirkt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Schwingungen der Membranen 3' und 3", die ja im hörbaren Frequenzbereich übertragen werden sollen, zu hochfrequent sind, um eine merkliche pulsierende Strömung von Luft aus dem inneren Hohlraum 7 durch das Röhrchen 4 zu einem Ausgleichshohlraum 8 zu bewirken.
- Der Ausgleichshohlraum 8, wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Vertiefung in der Frontplatte 9 des Gehäuses 2 gebildet und ist durch eine schlappe Schutzmembran 6 gegenüber der Umgebung dicht abgeschlossen. Um die Schutzmembran 6 mechanisch zu schützen ist ein ringförmiger Bauteil 10 auf der Stirnplatte 9 vorgesehen, der bevorzugterweise auch als Befestigungsmittel für die schlappe Schutzmembran 6 dient.
- Das Druckausgleichröhrchen 4 wird bevorzugt mittels eines Isolators 5 in der Stirnplatte 9 gehalten, um so schwingungstechnisch und akustisch neutral zu sein und die akustischen Eigenschaften des Mikrophons möglichst wenig zu beeinflussen.
- Wenn nun in der Umgebung 11 des Mikrophons eine Änderung des Luftdrucks erfolgt, so deformiert sich die schlappe Schutzmembran 6 analog dazu, beispielsweise bei einer Erhöhung des Luftdruckes deformiert sie sich in Richtung zum inneren Hohlraum 7 hin, solange, bis durch die Verkleinerung des gesamten Volumens des inneren Hohlraums 7 und des Ausgleichvolumens 8 wieder Gleichgewicht herrscht.
- Da die schlappe Schutzmembran 6 einer solchen Deformation möglichst keinen elastischen Widerstand entgegensetzt, erfolgt dieser Druckausgleich im wesentlichen ohne die eigentlichen Membranen 3' und 3" zu deformieren oder ihre Vorspannung zu ändern.
- Auf diese Weise erreicht man die eingangs genannten Ziele und schafft ein Mikrophon, bei dem ein Feuchtigkeitszutritt ohne Zerstörung oder zumindest Beschädigung eines Bauteils praktisch ausgeschlossen ist.
- Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern kann verschiedentlich abgewandelt werden. So kann die erfindungsgemäße Lösung auch bei Mikrophonen mit nur einer Membran angewandt werden, es muß kein Röhrchen verwendet werden, sondern es kann, wie weiter oben erwähnt, ein anderer Bauteil hoher akustischer Impedanz verwendet werden, wobei gegebenenfalls auch eine Kombination eines solchen, beispielsweise schwammartigen Bauteils und eines kürzeren Röhrchens verwendet werden kann.
- Schließlich ist es auch nicht notwendig, das Ausgleichsvolumen 8 auf der Stirnseite des Mikrophons anzuordnen, es ist auch denkbar, dies auf der Seite des Sockels des Mikrophons anzuordnen, wenn es gelingt an dieser Stelle, an der ja auch die elektrischen Signalleitungen geführt werden, genügend Raum zur Verfügung zu stellen. Wenn dies gelingt, wäre eine solche Anordnung im Sockelbereich wegen der mechanisch geschützteren Lage durchaus anzustreben.
Claims (7)
- Klein-Mikrophon (1), das an der Kleidung oder direkt am Körper getragen wird, mit einer Stirnplatte (9) und einer Bodenplatte (2) und einem dazwischen angeordneten Mantel (3) mit zumindest einer Öffnung, die von jeweils einer Membran (3',3") abgedeckt wird, wodurch im Inneren des Mikrophons ein innerer Hohlraum (7) geschaffen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Hohlraum (7) mittels eines Bauteiles hoher akustischer Impedanz mit einem Ausgleichshohlraum (8) verbunden ist, der gegenüber der Umgebung (11) durch eine schlappe Membran (6) feuchtigkeitsdicht abgeschlossen ist.
- Mikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil hoher akustischer Impedanz ein Röhrchen (4) ist.
- Mikrophon nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrchen (4) einen Innendurchmesser von etwa 70 µm und einer Länge von 3 bis 4 mm aufweist.
- Mikrophon nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Röhrchen (4) aus nicht-korrodierenden Materialien wie rostfreiem Stahl, Neusilber oder Kunststoff besteht.
- Mikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bauteil hoher akustischer Impedanz aus offenporigem Schaumstoff besteht.
- Mikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schlappe Membran (6) aus Polycarbonat, Polyurethan, Gummi oder Elastomer oder einer Metallfolie besteht.
- Mikrophon nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die schlappe Membran (6) durch einen Ring (10) an der Stirnplatte (9) befestigt ist.
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