JP4977379B2 - Diaphragm tension measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、コンデンサマイクロホンに用いられる振動板の張力を測定する振動板の張力測定装置に関し、さらに詳しく言えば、振動板を持続的に発振させた状態としてその張力を測定する技術に関するものである。 The present invention relates to a diaphragm tension measuring device for measuring the tension of a diaphragm used in a condenser microphone, and more particularly, to a technique for measuring the tension of a diaphragm in a continuously oscillating state. .
コンデンサマイクロホンは、音波により振動する振動板と固定極とを対向的に配置してなる音響−電気変換器を備えているが、一次音圧傾度型(単一指向性)コンデンサマイクロホンにおける低域限界と固定極に対する吸着安定度は振動板の張力に依存する。そのため、個々のコンデンサマイクロホンにおいて、低域限界と吸着安定度の品質を揃えるには、振動板の張力のバラツキを少なくする必要がある。 Condenser microphones have an acoustic-electric converter with a diaphragm and a fixed pole that are vibrated by sound waves facing each other, but the low-frequency limit of primary sound pressure gradient type (unidirectional) condenser microphones. And the adsorption stability for the fixed pole depends on the tension of the diaphragm. For this reason, it is necessary to reduce variations in the tension of the diaphragm in order to make the quality of the low frequency limit and the adsorption stability uniform in each condenser microphone.
通常、振動板は大判サイズのマザーフィルムに所定の張力を加え、その上に複数個の支持リングを接着材を介して配置し、接着材の硬化をまってマザーフィルムから振動板付きの各支持リングを切り出すことにより作製される。本明細書において、支持リングに振動板を張設したものを振動板ユニットということがある。 Usually, the diaphragm is applied to a large-sized mother film with a predetermined tension, and a plurality of support rings are placed on it via adhesives. The adhesive is cured and each support with diaphragms is supported from the mother film. It is made by cutting out a ring. In the present specification, a structure in which a diaphragm is stretched on a support ring may be referred to as a diaphragm unit.
汎用のコンデンサマイクロホン用途の振動板ユニットについては、一般的に振動板ユニットの状態で個々の張力測定は行われないが、特に音質が重視される例えばスタジオ用コンデンサマイクロホンなどの場合には、高い性能と音質の個差が少ないことが要求される(個差の許容範囲は概ね10%以内に指定される)。 For diaphragm units for general-purpose condenser microphones, individual tension measurements are generally not performed in the state of the diaphragm unit. However, high performance is especially required in the case of condenser microphones for studios where sound quality is particularly important. It is required that the difference in sound quality is small (the allowable range of individual differences is generally specified within 10%).
従来において、振動板の張力測定方法には、大別して、音波で振動板を振動させてその振幅を測定する方法と、交番磁界により振動板を振動させてそのとき放射される音波のレベルを検出する方法とが知られているが、いずれの方法においても基本的には振動板を駆動する周波数を調整して、最大の振幅と音の大きさで共振周波数を測定する。 Conventionally, diaphragm tension measurement methods can be broadly divided into a method of vibrating the diaphragm with sound waves and measuring its amplitude, and a vibration plate vibrating with an alternating magnetic field to detect the level of sound waves emitted at that time. In any of these methods, basically, the frequency for driving the diaphragm is adjusted, and the resonance frequency is measured with the maximum amplitude and sound volume.
この共振周波数を測定するにあたって、通常、上記駆動周波数の調整にはスイープ発振器が用いられ、スイープ発振器を操作しながらオシロスコープなどでレベルを確認し、レベルが最大を示すときの周波数を読み取るようにしている。 When measuring this resonance frequency, a sweep oscillator is usually used to adjust the drive frequency. While operating the sweep oscillator, check the level with an oscilloscope, etc., and read the frequency when the level shows maximum. Yes.
しかしながら、スイープ発振器を操作するとき、周波数を低い方から高い方にスイープすると読み取り値が真値より高めになり、反対に周波数を高い方から低い方にスイープする場合には読み取り値が真値よりも低めになることがある。また、この操作による誤差はスイープする速度にも依存するため、概して測定の信頼性が低いという問題がある。 However, when operating the sweep oscillator, if the frequency is swept from lower to higher, the reading will be higher than the true value, and conversely if the frequency is swept from higher to lower, the reading will be higher than the true value. May be lower. Further, since the error due to this operation depends on the sweep speed, there is a problem that the measurement reliability is generally low.
そこで、この問題を解決するため、本出願人は、支持リングに張設されている振動板(被測定物)に対して所定の空隙をもって配置される駆動電極と、上記振動板から放射される音波を収音する測定用マイクロホンと、上記測定用マイクロホンから出力されるマイク出力信号を増幅して上記駆動電極に与えて上記振動板を静電的に駆動する電圧増幅器と、上記マイク出力信号の周波数を計測する周波数カウンターとを備えた振動板の張力測定装置を特願2004−286152として出願している。 Therefore, in order to solve this problem, the applicant of the present invention radiates from the driving electrode disposed with a predetermined gap with respect to the diaphragm (object to be measured) stretched on the support ring, and the diaphragm. A measurement microphone for picking up sound waves, a voltage amplifier for amplifying a microphone output signal output from the measurement microphone and applying the amplified output signal to the drive electrode to electrostatically drive the diaphragm, and the microphone output signal Patent application No. 2004-286152 has been filed for a diaphragm tension measuring device provided with a frequency counter for measuring the frequency.
この特願2004−286152による先願発明によれば、振動板から放射される音波による測定用マイクロホンのマイク出力信号が電圧増幅器を介して駆動電極に与えられるループが形成され、これによりマイクロホンとスピーカがハウリングを起こす状態に似た方法で振動板が持続的に発振する。 According to the prior invention of Japanese Patent Application No. 2004-286152, a loop is formed in which the microphone output signal of the measurement microphone by the sound wave radiated from the diaphragm is applied to the drive electrode via the voltage amplifier, thereby forming the microphone and the speaker. The diaphragm oscillates in a manner similar to the state in which it causes howling.
このとき、振動板の張力が高い場合には高い周波数で発振し、振動板の張力が低い場合には低い周波数で発振するため、その発振周波数を周波数カウンターで読むことにより振動板の張力を測定することができる。したがって、従来例のようにスイープ発振器を人手によって操作する必要がないため、測定値に測定者の個差が介入する余地がほとんどなく、信頼性の高い測定を行うことができる。 At this time, when the diaphragm tension is high, it oscillates at a high frequency, and when the diaphragm tension is low, it oscillates at a low frequency. Therefore, the diaphragm tension is measured by reading the oscillation frequency with a frequency counter. can do. Therefore, since it is not necessary to manually operate the sweep oscillator as in the conventional example, there is almost no room for the individual difference of the measurer to intervene in the measurement value, and highly reliable measurement can be performed.
上記先願発明では、振動板から放射される音波をマイクロホンにて収音するため、周囲がきわめて静かな環境であれば特に問題はない。しかしながら、騒音が多い環境下で測定を行う場合には、その騒音によって振動板から放射される音波がかき消されてしまうことがあるため、測定が困難になる。 In the prior invention, since the sound waves emitted from the diaphragm are collected by the microphone, there is no particular problem if the surroundings are extremely quiet. However, when measurement is performed in a noisy environment, the sound wave emitted from the diaphragm may be erased by the noise, which makes measurement difficult.
振動板から放射される音波を大きくすれば、騒音が多い環境下でも振動板の張力を測定することができる。しかしながら、この場合には駆動電極から振動板により大きな交番磁界を与える必要があるため、その交番磁界の大きさによっては、駆動電極と振動板との間で火花放電が発生し、振動板を焼損させてしまうことがあるので、好ましい解決策とは言えない。 If the sound wave radiated from the diaphragm is increased, the tension of the diaphragm can be measured even in a noisy environment. However, in this case, since it is necessary to apply a large alternating magnetic field from the driving electrode to the diaphragm, a spark discharge occurs between the driving electrode and the diaphragm depending on the magnitude of the alternating magnetic field, and the diaphragm is burned out. This is not a preferable solution.
したがって、本発明の課題は、測定者の個差が介入する余地がほとんどなく、しかも騒音が存在する環境下でも、高い信頼性をもって振動板の張力を測定できるようにすることにある。 Therefore, an object of the present invention is to make it possible to measure the tension of the diaphragm with high reliability even in an environment where noise exists in the environment where there is almost no room for the individual difference of the measurer to intervene.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、支持リングに張設された状態で固定極と対向的に配置されるコンデンサマイクロホン用の振動板の張力を測定する振動板の張力測定装置において、被測定物である上記振動板に対して所定の空隙をもって配置される駆動電極と、投光側光ファイバーと受光側光ファイバーとを有するファイバープローブを含み上記振動板の振動による変位を非接触で検出する光学的変位検出手段と、上記光学的変位検出手段より出力される上記振動板の変位信号を所定に増幅して上記駆動電極に与えて上記振動板を静電的に駆動する電圧増幅器と、上記振動信号の周波数を計測する周波数カウンターとを備え、上記駆動電極に単一指向性コンデンサマイクロホンユニット用の音孔を有する固定極が用いられ、上記ファイバープローブが上記固定極の音孔に挿通されていることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is to measure the tension of a diaphragm for measuring the tension of a diaphragm for a condenser microphone disposed opposite to a fixed pole while being stretched on a support ring. The apparatus includes a drive electrode arranged with a predetermined gap with respect to the diaphragm to be measured, a fiber probe having a light emitting side optical fiber and a light receiving side optical fiber, and non-contact displacement due to vibration of the diaphragm And a voltage amplifier for electrostatically driving the diaphragm by amplifying a predetermined displacement signal of the diaphragm output from the optical displacement detecting means to the drive electrode. When, and a frequency counter for measuring the frequency of the oscillating signal, a fixed electrode having a sound hole for unidirectional condenser microphone unit to the drive electrodes is used The fiber probe is characterized in that it is inserted into the sound hole of the fixed pole.
請求項2に記載の発明は、上記請求項1において、上記電圧増幅器の入力前段に上記振動板の変位信号の振幅を所定範囲内に抑えるコンプレッサー回路が接続されていることを特徴としている。
The invention of claim 2 is characterized in that Oite to the claim 1, the compressor circuit to suppress the amplitude of the displacement signal of the vibration plate in front input stage in a predetermined range of the voltage amplifier is connected .
請求項1に記載の発明によれば、駆動電極からの交番磁界により振動板が振動し、その機械的変位が投光側光ファイバーと受光側光ファイバーとを有するファイバープローブを含む光学的変位検出手段にて電気信号として検出され、その電気信号(変位信号)が電圧増幅器を介して駆動電極に与えられるループが形成され、これにより振動板が持続的に発振することになる。このとき、振動板の張力が高い場合には高い周波数で発振し、振動板の張力が低い場合には低い周波数で発振するため、その発振周波数を周波数カウンターで読むことにより振動板の張力を測定することができる。したがって、従来例のようにスイープ発振器を人手によって操作する必要がないため、測定値に測定者の個差が介入する余地がほとんどなく、しかも騒音が存在する環境下でも、信頼性の高い測定を行うことができる。 According to the first aspect of the present invention, the vibration plate is vibrated by the alternating magnetic field from the drive electrode, and the mechanical displacement of the optical displacement detection means includes a fiber probe having a light projecting side optical fiber and a light receiving side optical fiber. As a result, a loop is formed in which the electric signal (displacement signal) is supplied to the drive electrode through the voltage amplifier, and the diaphragm oscillates continuously. At this time, when the diaphragm tension is high, it oscillates at a high frequency, and when the diaphragm tension is low, it oscillates at a low frequency. Therefore, the diaphragm tension is measured by reading the oscillation frequency with a frequency counter. can do. Therefore, there is no need to manually operate the sweep oscillator as in the conventional example, so there is almost no room for the individual difference in the measured value to intervene, and highly reliable measurement is possible even in an environment where noise exists. It can be carried out.
また、駆動電極に単一指向性コンデンサマイクロホンユニット用の音孔を有する固定極を用い、ファイバープローブを固定極の音孔に挿通することにより、実使用状態とほぼ同じ状態で振動板の張力を測定することができる。
In addition, by using a fixed electrode with a sound hole for a unidirectional condenser microphone unit as the drive electrode, and inserting a fiber probe into the sound hole of the fixed electrode, the tension of the diaphragm can be adjusted in almost the same state as in actual use. Can be measured.
電圧増幅器の入力前段に振動板の変位信号の振幅を所定範囲内に抑えるコンプレッサー回路を接続するようにした請求項2に記載の発明によれば、駆動電極に駆動電極と振動板との間で火花放電が発生するような過大な信号が加えられることがないため、振動板の焼損を防止することができる。
According to the invention of claim 2 , wherein a compressor circuit that suppresses the amplitude of the displacement signal of the diaphragm within a predetermined range is connected to the stage before the input of the voltage amplifier, the drive electrode is connected between the drive electrode and the diaphragm. Since an excessive signal that causes spark discharge is not applied, the diaphragm can be prevented from being burned out.
次に、図1,図2により本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。図1は本発明による振動板の張力測定装置の構成を示す模式的なブロック図で,図2は本発明の好ましい別の実施形態の要部を示す模式的な断面図である。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2, but the present invention is not limited to this. FIG. 1 is a schematic block diagram showing a configuration of a diaphragm tension measuring apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a main part of another preferred embodiment of the present invention.
図1に示すように、この張力測定装置において、振動板11は支持リング12に張設された振動板ユニット10の状態でその張力が測定される。振動板11には、通常、金属蒸着膜を有する合成樹脂フィルムや金属箔が用いられるが、張力測定にあたっては支持リング12を介して当該装置のアースに接続される。
As shown in FIG. 1, in this tension measuring device, the tension of the
この張力測定装置は、基本的な構成として、振動板11と所定の空隙をもって対向的に配置される駆動電極13と、駆動電極13に振動板駆動電圧を与える電圧増幅器(パワーアンプ)14と、振動板11の振動に伴う機械的変位を非接触で検出する光学的変位検出手段15と、光学的変位検出手段15から出力される電気信号(振動板11の変位信号)の周波数を計数する周波数カウンター18とを備えている。
As a basic configuration, the tension measuring device includes a
なお、駆動電極13にコンデンサマイクロホンに組み込まれる図示しない固定極を用いることもできる。すなわち、振動板11と固定極とを組み合わせたコンデンサマイクロホンユニットの状態でも振動板11の張力を測定することができる。
Note that a fixed electrode (not shown) incorporated in the condenser microphone can be used as the
光学的変位検出手段15は、測定器本体16とファイバープローブ17とを備える。測定器本体16には、発光ダイオードなどからなる投光器16aと、フォトダイオードなどからなる受光器16bとが含まれており、受光器16bから図示しない所定の信号処理回路を介して電気信号が出力される。
The optical displacement detection means 15 includes a measuring device
なお、この種の光学的変位検出手段15には、市販されているものとして例えば株式会社サンテクノ社製の光ファイバー式非接触変位計「オプトメトリックOM−10型(商品名)」を挙げることができる。 In addition, as this kind of optical displacement detection means 15, as a commercially available thing, the optical fiber type non-contact displacement meter "Optometric OM-10 type (brand name)" by San-Techno Co., Ltd. can be mentioned, for example. .
ファイバープローブ17には、投光器16aに光学的に接続される投光側光ファイバー17aと、受光器16bに光学的に接続される受光側光ファイバー17bとが含まれ、この例では、それの各先端部が振動板11の反駆動電極側で振動板11と非接触で対向的に配置される。
The
なお、作図の都合上、投光側光ファイバー17aと受光側光ファイバー17bは、それぞれ1本として描かれているが、実際には多数本のファイバー束からなる。また、多数本のファイバー束からなる投光側光ファイバー17aと受光側光ファイバー17bとを同一のシース内に混在させてもよい。
For the sake of drawing, the light projecting side
振動板11は、金属蒸着膜を有する合成樹脂フィルムや金属箔で光反射性を有しているため、投光器16aより投光側光ファイバー17aを介して照射された光は振動板11にて反射され、その反射光が受光側光ファイバー17bを介して受光器16bに入射される。
Since the
受光器16bでの受光量は、受光側光ファイバー17bの先端部と振動板11との距離,すなわち振動板11の変位に比例する。したがって、振動板11が振動すると、受光器16bから振動板11の変位信号(振動信号)が出力される。
The amount of light received by the
この例において、受光器16bから出力される振動板11の変位信号は、コンプレッサー回路18を介して電圧増幅器14に入力される。電圧増幅器14は、振動板11の変位信号を所定に増幅した電圧として駆動電極13に印加し、交番磁界を発生させて振動板11を駆動する。
In this example, the displacement signal of the
このループにより、振動板11が持続的に発振するが、その際の振幅条件は電圧増幅器14の増幅度に依存し、位相条件は振動板ユニット10の音響機械系に依存するが中でも振動板11の張力に大きく依存するため、振動板11の張力が高い場合には高い周波数で発振し、振動板11の張力が低い場合には低い周波数で発振する。
Due to this loop, the
受光器16bから出力される振動板11の変位信号は、上記発振周波数をもつことから振動板11の変位信号の周波数を周波数カウンター19で計数することにより、振動板11の張力を測定者の個差を介入することなく正確に測定することができる。
Since the displacement signal of the
この場合、振動板11の変位信号は、振動板11の変位のみに反応し、周囲の騒音には反応しないため、周囲の騒音に干渉されることなく測定することができる。また、ファイバープローブ17は非導電性であるため、振動板11との間で放電が発生することもない。さらには、振動板11を低い交番電圧で駆動すればよいため、作業者の感電事故も防止することができる。
In this case, since the displacement signal of the
図1の例において、周波数カウンター19は電圧増幅器14の入力側に接続されているが、例えば電圧増幅器14の出力側もしくは測定器本体16の出力側(コンプレッサー回路18の入力側)などに接続されてもよい。
In the example of FIG. 1, the
なお、コンプレッサー回路18は、振動板11の変位信号の振幅を所定範囲内に抑える回路で、振動板11が大振幅によって駆動され駆動電極13に接触して火花放電により焼損することを防止するために設けられている。
The
次に、図2により本発明の別の実施形態について説明する。この実施形態では、上記駆動電極13として、単一指向性コンデンサマイクロホン用の固定極13aを用いる。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, a fixed
この固定極13aには、図示しない後部音響端子からの音波を振動板11の背面側に作用させるための音孔13bが穿設されているため、その音孔13bに投光側光ファイバー17aと受光側光ファイバー17bとを含むファイバープローブ17の先端を挿通する。
Since the fixed
この別の実施形態においても、振動板11の張力測定は図1の実施形態と同様にして行われるが、駆動電極13側で振動板11の張力を測定するため、実使用状態,すなわち振動板ユニット10と固定極13aとを組み立てた場合とほぼ同じ状態で振動板の張力を測定することができる。
Also in this other embodiment, the tension of the
10 振動板ユニット
11 振動板
12 支持リング
13 駆動電極
13a 固定極
13b 音孔
14 電圧増幅器
15 光学的変位検出手段
16 測定器本体
16a 投光器
16b 受光器
17 ファイバープローブ
17a 投光側光ファイバー
17b 受光側光ファイバー
18 コンプレッサー回路
19 周波数カウンター
DESCRIPTION OF
Claims (2)
被測定物である上記振動板に対して所定の空隙をもって配置される駆動電極と、投光側光ファイバーと受光側光ファイバーとを有するファイバープローブを含み上記振動板の振動による変位を非接触で検出する光学的変位検出手段と、上記光学的変位検出手段より出力される上記振動板の変位信号を所定に増幅して上記駆動電極に与えて上記振動板を静電的に駆動する電圧増幅器と、上記振動信号の周波数を計測する周波数カウンターとを備え、
上記駆動電極に単一指向性コンデンサマイクロホンユニット用の音孔を有する固定極が用いられ、上記ファイバープローブが上記固定極の音孔に挿通されていることを特徴とする振動板の張力測定装置。 In a tension measuring device for a diaphragm that measures the tension of a diaphragm for a condenser microphone arranged opposite to a fixed pole in a state of being stretched on a support ring,
A non-contact detection of a displacement due to vibration of the diaphragm, including a drive electrode arranged with a predetermined gap with respect to the diaphragm to be measured, a fiber probe having a light emitting side optical fiber and a light receiving side optical fiber An optical displacement detecting means; a voltage amplifier for amplifying the diaphragm displacement signal output from the optical displacement detecting means to give a predetermined amplification to the drive electrode to drive the diaphragm electrostatically; and With a frequency counter that measures the frequency of the vibration signal ,
A diaphragm tension measuring device , wherein a fixed pole having a sound hole for a unidirectional condenser microphone unit is used for the drive electrode, and the fiber probe is inserted through the sound hole of the fixed pole .
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