DE861106C - Vom Druck der umgebenden Atmosphaere weitgehend unabhaengiges Mikrofon - Google Patents

Vom Druck der umgebenden Atmosphaere weitgehend unabhaengiges Mikrofon

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DE861106C
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DE
Germany
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microphone
pressure
diaphragm
membrane
space
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Expired
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DES10687D
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English (en)
Inventor
Hans Dipl-Ing Panzerbieter
Albert Dipl-Ing Ueberschuss
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Siemens Corp
Original Assignee
Siemens Corp
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Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R21/00—Variable-resistance transducers
    • H04R21/02—Microphones
    • H04R21/021—Microphones with granular resistance material

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Details Of Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Dicht gekapseltes, vom Druck der umgebenden; Atmosphäre, vorzugsweise von plötzlichen Druckschwankungen weitgehend unabhängiges: Mikrofon, insbesondere Kohlekörnermikrofon, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Sprechseite der Membran eine weitere elastische Vormembran mit im Vergleich zur Sprechmembran kleinerer Steifigkeit und mit dieser einen vollkommen dicht abgeschlossenen Raum bildend angebracht ist und, @daß dieser zwischen den Membranen befindliche Raüm über Druckausgleichsöffnungen mit dem hinter der Sprechmembran liegenden Raum verbunden ist,, wobei dar akustische Widerstand dieser Druckausgleichsäffnungen einen Ausgleich der auftreffenden Sprachschwingungen in, den für Sprachübertragung wichtigen Frequenzbereich verhindert. z. Mikrofon nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische, im Vergleich zur Sprechmembran kleinere Steifigkeit aufweisende Vormembran aus, einem Gummihäutchen oder einer feuchtigkeitsundurchlässigen Kunststoffolie besteht. 3.. Mikrofon nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausgleichsöffnungen zwischen dem Raum vor und hinter der Sprechmembran durch in der Gehäusewand des Mikrofons oder einest zusätzlichen Gehäuses vorgesehene Nuten oder Bohrungen od. dgl. gebildet werden. q.. Mikrofon nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofongehäuse mit einer der Vormembran ähnlichen .dichten Umhüllung verseben ist und daß der zwischen dieser Umhüllung und dem Mikrofongehäuse befindliche Raum mit dem Innern des Mikrofons über Druckausgleichsöffnungen in Verbindung steht. 5. Mikrofon nach Anspruch i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß die von der Vormembran und gegebenenfalls von der rückseitigen Umhüllung abgeschlossenen Räume klein gehalten sind. G. Mikrofon nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrofon bei der Befestigung in einer Wand eines von der Umgebung dicht abgeschlossenen Gerätes von dessen Innenraum durch eine starre, vorzugsweise topfförmige, dichte Scheidewand abgetrennt ist und daß der zwischen Mikrofon und Scheidewand gebildete Raum mit der Umgebung durch Druckausgleichsöffnungen in Verbindung steht.
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