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Einrichtung für elektrostatische Sehallaufnahme-und Schallwiedergabegeräte.
Bei mechanischen Einrichtungen für Schallaufnahme und Schallwiedergabe ist es unerwünscht, wenn die Membran infolge ihrer Eigenresonanz für eine ganz bestimmte Frequenz eine besonders hohe
Empfindlichkeit besitzt ; denn dadurch wird die aufgenommene Sprache oder Musik stark verzerrt.
Gemäss der Erfindung werden in einer Einrichtung für elektrostatische Schallaufnahme-und
Schallwiedergabegeräte, bei denen die Membranfläche in schwingende Teilflächen mit verschieden hohen Eigenresonanzlagen unterteilt ist, die Abmessungen des Luftraumes hinter den Teilflächen so gewählt, dass die Eigenresonanz des Luftraumes unterhalb der durch die Masse und die elastischen
Kräfte der Teilmembran bestimmten Eigenresonanzhöhe liegt. Die Höhe der Eigenresonanz des Luft- polsters ist von Einfluss auf die Höhe der resultierenden Resonanz der Membranteilfläche.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger Figuren erläutert, ohne dass eine Beschränkung auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beabsichtigt ist.
In Fig. l ist der Querschnitt durch eine Membrananordnung dargestellt, bei welcher die Membran mit 1 bezeichnet ist. Ihr gegenüber liegt die mit 2 bezeichnete feste Gegenelektrode. Die Gegenelektrode 2 besitzt für den Luftdurchtritt Öffnungen 3, die auf der unteren Seite in einen gemeinsamen grösseren Luftraum 4 münden.
Die Membran 1 besitzt eine Eigenresonanz, mit welcher sie derart schwingt, dass an den Flächenenden die kleinste Amplitude und in der Mitte der gesamten Fläche die grösste Amplitude herrscht.
In Fig. 1 ist die grösste Flächenausdehnung, mit welcher die Membran schwingt, mit rl bezeichnet, und in Fig. 2 ist an oberster Stelle diese Schwingung dargestellt. Ausserdem führt die Membran schwingende Bewegungen aus, deren Amplitude und Frequenz durch das Gewicht der Membran und die Elastizität des Luftpolsters in dem geschlossenen Hohlraum 4 bestimmt sind, welcher als Kompressionsraum wirkt.
Infolge der gleichmässigen Verteilung der Masse und Elastizität erfolgt diese Schwingung mit annähernd paralleler Bewegung der gesamten Membranfläche, wie in der mittleren Fig. 2 dargestellt ist.
Weitere Resonanzen lassen sich in beliebiger Weise erzielen durch die Anordnung von Unterstützungspunkten 5, die in Fig. 1 den Abstand r2 voneinander besitzen. Durch geeignete Verteilung dieser Unterstützungspunkte bilden sich Einzelmembranflächen, die eine entsprechend, höhere Eigenresonanz aufweisen. Man kann auf diese Weise beispielsweise die in Fig. 2 an unterster Stelle dargestellten Membranschwingungen erzielen. Die in Fig. 2 dargestellten Schwingungen ergänzen sich gegenseitig derart, dass beispielsweise eine Resonanzkurve gemäss Fig. 3 entsteht. Gemäss dieser Figur ist die in Fig. 2 an oberster Stelle dargestellte Schwingung die Schwingung mit der kleinsten Frequenz, während die in Fig. 2 an unterster Stelle dargestellte Schwingung die Schwingung mit der höchsten Frequenz ist.
Die in dem mittleren Bild der Fig. 2 dargestellte Schwingung entspricht der mittleren Frequenzlage. Es ist aber durchaus nicht notwendig, dass die drei Schwingungen sich in der in Fig. 3 dargestellten Reihenfolge auf den Frequenzbereich verteilen.
Jedoch ist die dargestellte Anordnung vorteilhaft, weil das Luftpolster die Membran um so weniger dämpft, je grösser es ist. Diese Dämpfung kommt dadurch zustande, dass bei Bewegungen der Membran die Luft komprimiert werden muss. Die Bewegungen der Membran gehen nur bis zu
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dem Punkt, bei welchem die Summe aller den Membranbewegungen entgegenwirkenden Kräfte gleich der Summe der Kräfte ist, unter deren Einfluss die Membran sich bewegt.
Die Komprimierung der Luft tritt um so stärker in Erscheinung, je kleiner das Luftvolumen ist, und die Dämpfung durch das Luftpolster ist bei kleinem Luftvolumen von grösstem Einfluss. Eine
Verkleinerung des Luftvolumens auf die Hälfte bedeutet fast eine Verdoppelung aller der Membran- bewegung entgegenwirkenden Kräfte. Da anderseits aber die durch das Luftpolster bestimmte
Resonanzhöhe sich nur entsprechend dem Wurzelwert der Änderung des Luftpolsters ändert, ist es besser, die Luftpolsterresonanz nicht zur Erzielung der höchsten unter den erfindungsgemäss angewandten
Eigenresonanzen zu verwenden.
Die von der Unterteilung der Membran abhängigen Eigenfrequenzen sollen für den höchsten
Bereich des Frequenzgebietes ausgenutzt werden. Die durch die Unterteilung der Membranfläche erzielten Eigenresonanzen haben zweckmässig nicht für jede Teilfläche der Membran dieselbe Höhe.
Durch ungleiche Unterteilung erzielt man Resonanzen, die sich über ein grösseres Gebiet des Frequenzbereiches verteilen. Die Wahl der Unterteilungspunkte, die den Abstand der Membran von ihrer Gegenelektrode bestimmen, kann dann den verschiedenen Grössen der Membranteilflächen angepasst sein.
Die Unterteilung der Membran in einzelne Teilflächen erfolgt mit Vorteil durch eine Mehrzahl von Unterstützungen der Membranfläche. Die Unterstützungen bringen gleichzeitig den Vorteil mit sich, dass die infolge der angelegten statischen Spannung erfolgende Membrandurchbiegung infolge der Unterteilung der Membran verkleinert wird, wodurch die Empfindlichkeit der Membran gesteigert wird.
Die Membranunterstützungen können aus der Membran herausgepresst oder durch Elektrolyse oder durch Giessen oder auf andern Wegen in entsprechender Form hergestellt werden.
Da die Abstände zwischen den Unterstützungen der Membran klein und demzufolge auch die Flächen zwischen ihnen sehr klein sein können, ist es möglich, die Membran ausserordentlich dünn zu machen und sie aus leichtesten Stoffen herzustellen. Dadurch wird das Eigengewicht der Membran vermindert und ihr Wirkungsgrad um ein Vielfaches gesteigert.
Im ganzen führt die Membran infolge ihrer Unterteilung fast planparallele Bewegungen aus.
Wenn die Unterstützungspunkte elastisch sind, ist dies noch vollkommener erreicht.
An Stelle der Anbringung der Unterstützungen in der Membran können auch umgekehrt die Unterstützungspunkte auf der festen Gegenelektrode angebracht sein. Vorteilhaft ist es insbesondere, wenn die Unterstützungspunkte aus der festen Gegenelektrode herausgearbeitet sind. Dadurch wird höchste Genauigkeit des Abstandes zwischen der Membran und ihrer festen Gegenelektrode erreicht.
Es ist zweckmässig, die wirksamen Kapazitätsflächen der festen Gegenelektrode auf einen bestimmten Abstand von der Membran einzustellen, was insbesondere mit grosser Genauigkeit dadurch zu erreichen ist, dass die wirksamen Kapazitätsflächen gefräst werden. Die Unterstützungspunkte sichern dann einen bestimmten Abstand zwischen den wirksamen Kapazitätsflächen und der Membran.
Man kann auch die feste Gegenelektrode nach dem Spritzgussverfahren herstellen.