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Vom Druck der umgebenden Atmosphäre weitgehend unabhängiges Mikrofon
Die Erfindung bezieht sich auf Mikrofone, insbesondere Kohlekärper- oder Kohlegrießmikrofone,
die auch bei schwankendem Druck der umgebenden Atrxiosphäre betriebsbereit bleiben
sollen. Vor allem sollen auch plötzlich auftretende Druckschwankungen keinen Einfluß
auf die Arbeitsweise des Mikrofons haben.
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Grundsätzlich kann man bei einem Mikrofon einen inneren _ Raum im
Gegensatz zu der Umgebung erkennen, der von dem Mikrofongehäuse und der Membran
gebildet wird. Dieser Raum steht unter dem beim Zusammenbau herrschenden Druck der
Atmosphäre, wenn die Bauweise des Mikrofons als vollkommen dicht gekapselt bezeichnet
werden kann.; aber auch dann, wenn der Zusammenbau des Mikrofons nicht als vollkommen
druckdicht zu bezeichnen ist, pflegen dieUndichtigkeiten so klein zu sein, daß;
ein augenblicklicher Druckausgleich nicht stattfindet. Tritt nun in der Umgebung
eines solchen Mikrofons eine Druckänderung der Atmosphäre ein, dann steht das Innere
des Mikrofons entweder unter Über- oder Unterdruck. In beiden Fällen wirkt sich
-die Druckdifferenz ausschließlich an der Membran des Mikrofons aus, und verursacht
eine Lageänderung. Hierdurch wird aber die Wirkungsweise des Mikrofons sehr stark
beeinträchtigt, da entweder die Pressang auf die Kohlefüllung zu groß oder aber
die Berührung zu gering wird, so daß eine Umsetzung von akustischen Schwingungen
in elektrische Ströme nicht mehr möglich ist. Außerdem kann bei größeren und vor
allen Dingen plötzlich auftretenden
Druckänderungen eine bleibende
Deformation der Membran eintreten, die das Mikrofon vollkommen unbrauchbar gestaltet.
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Um diese Nachteile zu überwinden, muß dafür gesorgt',werden, daß der
innere Raum in jedem Fall unter dem gleichen Druck steht wie der Raum vor der Membran.
Dies könnte in einfachster Weise dadurch geschehen, daß man den Innenraum des Mikrofons
über entsprechend groß bemessene Öffnungen mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung
bringt. Diese Lösung würde jedoch ein Mikrofon bedingen; das jeder Einwirkung von
außen, insbesondere jeder Feuchtigkeitseinwirkung, unterworfen ist,, so daß damit
erhebliche Nachteile in anderer Beziehung erkauft werden müßten.
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Um nun ein dicht gekapseltes Mikrofon, das vom Druck der umgebenden
Atmosphäre unabhängig ist, zu schaffen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, vor
der Sprechseite der Membran eine weitere elastische Vormembran mit im Vergleich
zur Sprechmembran kleinerer Steifigkeit und mit dieser einen vollkommen dichten
Raum bildend anzubringen und den zwischen Membran und Vormembran befindlichen Raum
über Druckausgleichsöffnungen mit dem hinter der Sprechmembran liegenden Raum zu
verbinden, wobei der akustische Widerstand dieser Druckausgleichsöffnungen einen.
Ausgleich der auftreffenden Sprachschwingungen in dem fürSprachübertragung wichtigen
Frequenzbereich verhindert.
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Hierdurch ist zunächst dafür gesorgt, daß keinerlei Druckdifferenzen.
auftreten können, die die Sprechmembran in irgendeiner Weise beeinflussen können,
da der vor und. hinter der Sprechmembran liegende Raum immer unter gleichem Druck
steht. Diese beiden als gemeinsamer Druckraum anzusehenden Räume können nun. jedoch
gegenüber der Umgebung Über- oder Unterdruck erhalten. Als Druckausgleich dient
dann die elastische Vormembran, die sich entsprechend der aufgetretenen Druckdifferenz
auf die Sprechmembran zu oder von dieser weg bewegt, wobei es zur Erzielung großer
Volumenänderungen. zweckmäßig ist, die Vorrnembran durch die Stoffwahl oder die
Formgestaltung sehr nachgiebig zu machen.
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Wie bereits betont, ist es auch erforderlich, diese Vormembran so
auszugestalten, daß ihre Steifigkeit im Vergleich zu der der Sprechmembran geringer
ist, .damit eine Lauts.tärkeminderung und Verzerrung der Mikrofoncharakteristik
vermieden wird. Als Stoff für die Vormembran hat sich ein locker angebrachtes, dünnes
Gummihäutchen gut bewährt, welches gleichzeitig auch infolge seiner Stoffeigenschaft
jeglichem Zutritt von Feuchtigkeit hindernd im Wege steht. ' Es sind jedoch auch
wasserdichte Kunststofffolien, "wie beispielsweise das Mischpolymerisat aus Vinylchlorid
und Vinylacetat, mit gleichem Erfolge brauchbar.
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In der Fig. i ist znm besseren Verständnis eine schematische Darstellung
eines Mikrofons nach der Erfindung wiedergegeben. a ist die Gehäusewand, in welcher
die Mikrofonkapsel b eingesetzt ist. Die Mikrofonkapsel b besteht aus einem vollkommen
dichten Mikrofonkörper mit .isolierter Stromdurchführung c und der den Innenraum
abschließenden Sprechmembran d. Vor dieser Membran d ist die Vormembran
e angeordnet, die beispielsweise unter Zwischenlegung des Abstandsringes f auf der
Mikrofonkapsel befestigt ist. Über Vormembran e ist noch eine einen mechanischen
Schutz gewährende, mit Schallöffnungen versehene Abdeckung g angebracht. Um den
hinter und vor der Sprechmembran d liegenden Raum immer unter gleichem Druck zu
halten, muß erfindungsgemäß eine Druckausgleichstöffnung vorgesehen sein. Diese
könnte beispielsweise in. einer oder mehreren Öffnungen in, der Sprechmembran d
bestehen. Da dadurch jedoch Verzerrungen eintreten können, empfiehlt es sich, die
Druckausgleichsöffnung außerhalb der Sprechmembran, beispielsweise in Form der Bohrung
h, im Mikrofonkörper, die auch durch eine Nut ersetzt sein kann, vorzusehen.
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Um besondere Mikrofonkonstruktionen zu vermeiden, kann, man auch eine
fertig vorliegende Ausführung einer hochwertigen Kapsel benutzen, die man in ein
weiteres, vollkommen dichtes Gehäuse so einsetzt, daß -das Luftvolumen zwischen
Mikrofon und Gehäuse klein. ist und: daß dieses. über beispielsnveise in der Wandung
des Gehäuses verlaufende Druckausglzichsöffnungen mit dem Volumen zwischen der Sprechmembran
und der vor der ganzen Einrichtung vorgesehenen Vormembran in Verbindung steht.
Einre solche Ausführung würde der Darstellung der Fig. i entsprechen, wobei dann
allerdings b das zusätzlich dichte Gehäuse ist, in welches die nicht dargestellte
Mikrofonkapsel eingesetzt ist.
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Ers ist leicht einzusehen, da,ß der gesamte Über-oder Unterdruck,
der sich innerhalb der Mikrofonkapsel gegenüber der Umgebung einstellt, durch die
Vormembran e aufgenommen werden muß. Da deren Bewegungsamplituden dabei unter Umständen,
besonders wenn es sich um große Druckdifferenzen handelt, zu groß werden können,
kann. man zur weiteren Verbesserung eine Anordnung nach F'ig. a wählen. Dort ist,
es ;sind gleiche Teile mit gleichen Buchstaben bezeichnet, .das Mikrofongehäuse
b nicht dicht ausgebildet, was beispielsweise durch die Öffnung i dargestellt sein
soll. Um jedoch gegenüber der Umgebung eine dichte Aus£hrung zu gewährleisten, ist
dann weiterhin auch die Mikrofonkapsel auf der Rückseite von einer aus ähnlichem
Stoff wie die Vormembran bestehenden Hülle k umgeben. Hierbei stehen nun die zwischen
k und b und b und d wie auch d und e gebildeten Räume
sämtlich in kommunizierender Verbindung, so da,ß der grundsätzlichen Forderung,
daß die Sprechmembran durch Druckdifferenzen nicht beeinflußt werden darf, Genüge
getan ist. Gleichzeitig ist eine völlig dichte Ausführung des Mikrofons gewährleistet
und außerdem die eine Druckdifferenz aufnehmende Fläche durch Vorsehung der rückwärtigen
Umhüllung k wesentlich vergrößert, so daß auch größere Druckdifferenzen aufgenomtuen
werden
können. Um grundsätzlich die Bewegungsamplituden, der Druckausgleichskörper gering
zu halten, empfiehlt es sich naturgemäß, sämtliche abgeschlossenen Hohlräume so
klein wie nur möglich auszubilden.
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Besonders- interessant sind die beschriebenen druckfesten Mikrofonausführungen
für Geräte und Anlagen in Unterseebooten, in der Nähe von Geschützen u. dgl. In
diesen Fällen wird das Mikrofon normalerweise in der Apparatewand eines dicht ausgefwhrten
Schaltkastens, Verstärkers od. dgl. angebracht, wobei infolge des größeren Volumens
des dicht abgeschlossenen Apparates die Auswirkungen der Druckdifferenzen besonders
groß werden: In solchen Fällen ist es daher zweckmäßig, wenn. man ein Mikrofon nach
der Ausführung der Fig. 2 wählt, .dieses. völlig dem Ei.nfluß des Innenraumes des
Gerätes dadurch zu entziehen, daß man eine dicht absperrende Scheidewand vorsieht.
Eine solche Scheidewand, die wegen der Form des Mikrofons topfförmige Gestalt erhält,
ist in der Fig. z mit i bezeichnet. Es ist jedoch erforderlich, den zwischen i und
dem Mikrofon gebildeten. Raum mit der umgebenden Atmosphäre in druckausgleichende
Verbindung zu bringen. Dies, erfolgt durch die beispielsweise angegebene Bohrung
m. Das Innere n des Behälters o, in dessen einer Wand das Mikrofon angebracht ist,
kann nunmehr, gleichgültig unter welchem Druck es sich befindet, keinen Einfluß
ausüben. Gemäß der Fig. i wird diese Abtrennung des Mikrofons von dem Innern des
Gerätes durch die dichte Mikrofonkapsel b selbst her= vorgerufen.
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Wie die Untersuchungen zeigten, lassen sich mit derartigen Mikrofonen
ohne weiteres Forderungen erfüllen, die sich für den Betrieb von Mikrofonen in Unterseebooten
als Sehrohrmikrofon u. dgl. ergeben haben, bei welchen infolge des geringen Platzbedarfes
andere druckfeste Ausführungen. unbrauchbar sind. Die beschriebenen Mikrofone halten
ohne Beeinträchtigung ihrer dauernden Betriebsbereitschaft über- bzw. Unterdrücke
von 0,3 Atm. aus. Es tritt sogar bei noch höheren Drücken bis; zu i Atm. keinerlei
bleibende Schädigung ein, wenn auch im Augenblick des Druckausgleiches bei so hohen
Überdrücken eine Betriebsbereitschaft in vollem Umfange nicht mehr besteht. Dies
wird aber von: den Mikrofonen in den gekennzeichneten Anlagen auch nicht gefordert.
Geringfügige Änderungen in der Empfindlichkeit und Charakteristik, die nach solchen
Beanspruchungen aufzutreten vermögen, sind durch leichtes Klopfen am Mikrofonkörper
sofort zu beheben, da sie ihre Ursache in einer meist etwas zu starken Zusammenpressung
der Kohlekörper haben. Da aber die Unterlage, auf der die Mikrofone befestigt sind,
normalerweise von Natur aus Erschütterungen ausgesetzt ist, insbesondere im Unterseeboot,
wird die Betriebsbereitschaft automatisch wiederhergestellt.