NL9401421A

NL9401421A - Condensator-microfoon voor inbouw in een helm.

Info

Publication number: NL9401421A
Application number: NL9401421A
Authority: NL
Inventors: Af Van Tenaamstelling. Ziet
Original assignee: Tech Handelsonderneming Theuni
Priority date: 1994-09-01
Filing date: 1994-09-01
Publication date: 1996-04-01

Description

Condensator-mlcrofoon voor inbouw 1n een helm

De uitvinding heeft betrekking op een condensator-mlcrofoon voor Inbouw In een helm, die door spraak van de drager van de helm opgewekte bewegingen van het gedeelte van het hoofd van de drager waarmee h1j In contact 1s, omzet 1n een elektrisch signaal en die door de drager van de helm 1n- en ultgeschakeld kan worden.

Dergelijke microfoons en helmen waarin ze zijn Ingebouwd, zijn algemeen bekend. In het bijzonder worden dergelijke helmen gebruikt als brandweerhelmen. De microfoons zijn aangesloten op een communicatiesysteem, bijvoorbeeld een portofoon, Intercom, enz., zodat de dragers onderling en/of met een centrale contact kunnen onderhouden. Eisen die aan de microfoons en de helmen waarin ze zijn gemonteerd worden gesteld, zijn in het bijzonder: goede verstaanbaarheid van stem van de drager en draagcomfort.

De Ingebouwde microfoons nemen de spraaksignalen van de drager op door fysiek contact met het hoofd. Bijvoorbeeld ligt dan de microfoon binnen de helm aan tegen het achterhoofd van de drager, tegen diens kaak of tegen diens strottehoofd. Deze bekende microfoons en de wijze waarop ze in helmen zijn ingebouwd, hebben bepaalde nadelen.

Een eerste nadeel is dat de frequentiekarakteristiek ervan niet optimaal is, waardoor de spraaksignalen van de drager onvoldoende duidelijk doorkomen.

Een tweede nadeel is dat de genoemde sltuerlngen van de microfoon in de helm praktische problemen opleveren. Zo geeft een microfoon op het strottehoofd een knellend gevoel rond de keel, wat door de drager als zeer onprettig wordt ervaren. Een hoofdmicrofoon heeft de neiging tijdens het lopen het contact met het hoofd te verliezen, waardoor de drager niet meer te verstaan 1s.

Voor een kaakmlcrofoon geldt, dat deze altijd is ingebouwd in een hoofdtelefoon die niet onder Iedere helm past. Bovendien wordt deze als knellend en broeiend ervaren.

Een oplossing kan worden gezocht 1n een andere situering van een microfoon in de helm. Dit bleek echter tot nu toe niet met succes uitvoerbaar. Een gunstigere situering van de microfoon zou bijvoorbeeld kunnen zijns op het voorhoofd van de drager, bijvoorbeeld in de hoofdband van de helm. Weliswaar leidt dit tot een verbeterd draagcomfort, maar het bleek dat de werking van de microfoon te zeer achteruit gingt in het spraakfrequentiegebied (400-4000 Hz), een te lage gevoeligheid en een te grote vervorming van het afgegeven signaal - e.e.a. mede een gevolg van het feit dat bij een dergelijke plaatsing het membraan van de microfoon 1n belangrijke mate in trilling wordt gebracht door luchttri Hingen en niet door beweging van het oppervlak van het voorhoofd.

Volgens de uitvinding is het mogelijk om bij plaatsing van de microfoon in de hoofdband, zodat deze tegen het voorhoofd aanligt, toch een voldoende gevoeligheid en een aanvaardbare mate van vervorming (< 6%) te realiseren.

De condensator-microfoon volgens de uitvinding, vertoont daartoe het kenmerk dat hij in gebruik geplaatst is in de hoofdband van de helm, in het gedeelte ervan dat aanligt tegen het voorhoofd en dat het membraan ervan is verzwaard met een op het membraan aangebracht, plaatvor-mig gewichtje. Dit gewichtje wordt min of meer centraal op het in trilling te brengen membraan bevestigd. Het bleek dat zonder dat de frequen-tiekarakteristiek van de microfoon in het spraakfrequentiegebied significant wordt beïnvloed, de contactgevoeligheid daarvan aanzienlijk -bijvoorbeeld met een factor 3 - kan worden verhoogd. Weliswaar neemt de vervorming van het signaal toe met toenemend gewicht, maar deze toeneming is bij kleine gewichtje gering en derhalve aanvaardbaar wanneer kleine vervormingen op zichzelf aanvaardbaar zijn.

Wanneer een normaal gebruikelijke microfoon wordt gebruikt (bijvoorbeeld type Monacor MCE-201 met een frequentiebereik van 20 - 16.000 Hz met een uitgangsimpedantie van 1 - 2 ΚΩ en met een signaal/ruisver-houding van >40 Db) zal, bij een maximale vervorming van 6* in het gebied van de spraakfrequentie een gewicht op het membraan van tussen de ca. 95 en ca. 190 pg/mm2 goede resultaten opleveren. Het oppervlak van het gewichtje dient dan van 6-14 % van het oppervlak van het membraan te bedragen.

Wanneer het membraanoppervlak 50-90 mnr bedraagt, betekent dit een gewichtje van 6-12 mg met een diameter tussen 2-4 mm.

Bij een membraanoppervlak van 64 mm2 werden optimale resultaten bereikt met een gewicht van 8 mg en met een diameter van 2 mm.

De uitvinding zal nader worden toegeiicht aan de hand van de figuren, waarvan

Fig.l een hoofdband toont met ingebouwde microfoon;

Fig.2 schematisch een microfoon weergeeft, waarin op het membraan een gewichtje is bevestigd;

Fig.3 aangeeft hoe de vervorming van het signaal van de microfoon verloopt als functie van het opgebrachte gewicht en

Fig.4 dat zelfde aangeeft als functie van de diameter;

Fig.5 aangeeft hoe de contactgevoeligheid van de microfoon verloopt als functie van het opgebrachte gewicht en

Fig.6 dat zelfde aangeeft als functie van de diameter.

In Fig.l is de hoofdband 1 die deel uitmaakt van een binnenhelm, voorzien van een uitsparing 2, waarin een microfoon kan worden bevestigd, bijvoorbeeld met behulp van een tule 3. Met het gedeelte van de band waarin zich de uitsparing 2 bevindt, ligt de band aan tegen het voorhoofd van de drager van de helm.

Fig.2 toont schematisch hoe het membraan 4 van een microfoon 5 is verzwaard met een gewichtje 6.

Fig.3 toont het verband tussen het gewicht van het opgebrachte gewichtje en de vervorming van het signaal. Dit verband werd gemeten bij gebruikmaking van een gewichtje met een diameter van 2 mm. Uit de grafiek blijkt dat wanneer een vervorming van maximaal 6* toelaatbaar is, het gewicht niet meer dan 12 mg mag bedragen.

Fig.4 toont het verband tussen de signaal vervorming en de diameter van het gewichtje. Gemeten werd bij een gewicht van 8 mg. Uit deze grafiek blijkt dat bij een maximale vervorming van 6% de diameter minder dan 3 mm moet zijn.

Fig.5 toont de contactgevoeligheid van de microfoon als functie van het opgebrachte gewicht. Die gevoeligheid blijkt met toenemend gewicht eerst toe te nemen tot een maximum en daarna weer af te nemen. Bij gewichten die liggen tussen ca. 6 en ca. 12 mg, blijkt een toeneming van de gevoeligheid te kunnen worden gerealiseerd van ca. een factor 3. De metingen werden gedaan bij gebruik van gewichtjes met een diameter van 2 mm.

F1g.6geeft de contactgevoeligheid als functie van de diameter van het gewichtje. Bij diameters van tussen de 2 en 4 mm blijken de hoogste waarden voor de gevoeligheid te worden gerealiseerd. Gemeten werd met gewichtjes van 8 mg. De gegevens als weergegeven in de grafieken 3 t/m 6 combinerend, blijkt dus dat optimale resultaten worden bereikt bij een gewicht van tussen 6 en 12 mg en een diameter van tussen 2 en 3 mm.

Alle metingen, waaruit de grafieken volgens de figuren 3 t/m 6 resulteerden, werden uitgevoerd met behulp van een microfoon met een membraanoppervlak van 64 mm^ en bij diverse frequenties tussen 500 en 4000 Hz, het z.g. spraakgebied. Bij metingen, verricht met behulp van microfoons met andere membraanoppervlakken, bleek dat er een vrijwel lineair verband bestaat tussen de grootte van het membraanoppervlak en de gemeten grootheden, zodat voor optimalisering van de vervorming en van de gevoeligheid door het opbrengen van een gewichtje op het micro-foonmembraan voor microfoons met verschillende membraanoppervlakken voor gewicht en diameter van het gewichtje de in conclusie 2 genoemde grenzen gelden.

Bij het verrichten van de diverse metingen bleek dat verzwaring van het membraan met gewichten binnen het genoemde gebied - tussen de 6 en 12 mg - de f requentiekarakteri stiek van de microfoon in het spraakgebied niet beïnvloedt.

Als bijkomend voordeel van de verzwaring van het membraan volgens de uitvinding blijkt dat die constructie er toe leidt dat de microfoon aan de achterzijde minder gevoelig is voor achtergrondgeluid, waarmee een winst van ca. 10 dB behaald wordt.

Claims

1. Condensator-microfoon voor inbouw 1n een helm, die door spraak van de drager van de helm opgewekte bewegingen van het gedeelte van het hoofd van de drager waarmee hij in contact is, omzet 1n een elektrisch signaal en die door de drager van de helm In- en uitgeschakeld kan worden, met het kenmerk dat hij in gebruik geplaatst 1s 1n de hoofdband van de helm, 1n het gedeelte ervan dat aanligt tegen het voorhoofd en dat het membraan ervan 1s verzwaard met een op het membraan aangebracht, plaatvormig gewichtje.

2. Condensator-microfoon volgens conclusie 1, met het kenmerk dat bij gebruik van een elektreet-microfoon met een frequentiebereik van 20-16000 Hz, met een uitgangsimpedantie van 1 tot 2 ΚΩ, en met een signaal/ruisverhouding van >40 Db, bij een maximale vervorming van 6% in het gebied van de spraakfrequentie, het gewichtje op het membraan een gewicht heeft van tussen ca. 95 en ca. 190 pg/mnr en dat het oppervlak ervan 6 tot 14% van het oppervlak van het membraan bedraagt.

3. Condensator-microfoon volgens conclusie 2, met het kenmerk dat bij een membraanoppervlak van 50-90 mm' het gewichtje een gewicht heeft van 6-12 mg en dat de diameter ervan ligt tussen de 2 en 4 mm.

4. Condensator-microfoon volgens conclusie 3, met het kenmerk dat het oppervlak van het membraan 64 mn^ is, het gewichtje een gewicht heeft van 8 mg en dat de diameter 2 mm is.

5. Helm, voorzien van een hoofdband met in het gedeelte daarvan dat aanligt tegen het voorhoofd, een condensator-microfoon, volgens een der conclusies 1-4.