SU77499A3 - Микрофон - Google Patents

Description

Предметом изобретени   вл етс  микрофон направленного действи , предназначенный дл  использовани  з звукозаписывающих и т. п. установках, где желательно исключить вли ние на микрофон мешающих звуков. Микрофон обеспечивает характеристики направленности, не завис щие от частоты воспринимаемого звука.

Предлагаемый микрофон содержит большое число звуковых трубок различной длины, присоединенных к общему каналу, св занному с одной стороной преобразовател  звуковых колебаний в электрические и нагруженному на своей другой стороне акустическим сопротивлением.

Особенность предлагаемого микрофона состоит в том, что входные концы звуковых трубок расположены ступенчато. При такой конструкции рассто ние между самой длинной и самой короткой трубками определ ет характеристику направленности микрофона.

Изложенное по сн етс  чертежами.

На фиг. 1-14 показаны различные видоизменени  микрофона, выполненные согласно изобретению; на фиг. 15-17 - примеры использовани  в предлагаемом микрофоне различных преобразователей акустических колебаний в электрические; на фиг. 18 - принципиальна  схема микрофона, выполненного согласно изобретению; на фиг. 19 и 20 - частотные характеристики двух модификаций предлагаемого микрофона; на фиг. 21-частотна  характеристика микрофона по схеме, изображенной на фиг. 18; на фиг. 22 - собранный полностью микрофон, сконструированный в соответствии с насто щим изобретением и смонтираванный дл  эксплуатации по схеме, изображенной на фиг. 18.

Микрофон содержит несколько звуковых трубок /-6 с прогрессивно измен ющейс  длиной, присоединенных к общей коробке 7, внутрь которой вмонтирована лента 8, могуща  вибрировать в магнитном поле известным образом. Трубки /-6 должны иметь такую длину, при кото№ 77499- 2 -

рой их свободные концы лежат на одной пр мой линии, предпочтительно параллельно, и так, чтобы можно было направл ть звуковые волны на переднюю поверхность вибрирующего элемента или ленты 8. Диаметры трубок /-6 желательно имёть одинаковые и малые но сравнению с длиной ленты 8. К задней стороне коробки 7 присоединена трубка 9, наполненна  войлоком 10 или. аналогичным материалом и представл юща  вместе с войлоком акустическое сопротивление, ограничиваемое лентой S и имеющее величину, весьма близкую волновому сопротивлению трубок 1-б/и больщую сравнительно с сопротивлением массы ленты 8. Суммарна  поверхность поперечных сечений трубок /-6 выбираетс  но возможности равной поверхности поперечного сечени  трубки 9. Это уменьщает отражение в коробке 7, особенно если акустическое сопротивление ленты 8 мало по сравнению с сопротивлением трубки 9. Если сопротивление ленты сравнимо с волновым сопротивлением трубок /-6, то векторна  сумма сопротивлени  части прибора (трубки 9 с войлоком 10 до ленты 8) и сопротивлени  самой ленты 8 должна быть равна волновому сопротивлению трубок .

Расчет величины давлени  на микрофон, создаваемого прин тыми звуковыми колебани ми при различных углах падени  звука, показывает , что подбором соответствующего отношени  длины трубок к длине волны практически возможно получить любую характеристику направленности микрофона.

В микрофоне, изображенном на фиг. 1, может иметь место некоторое затухание звука в трубках /-6 при высоких частотах. Эта потер  может быть компенсирована присоединением к концам трубок 1-6 небольших приставок - рупоров.

Микрофон, изображенный на фиг. 2, имеет такие приставки, обозначенные цифрами //-16 и закрепленные на свободных концах трубок 1-6. Характеристика каждого из малых рупоров //-16 может быть сделана такой, при которой рупоры увеличивают давление со стороны какой-либо трубки 1-6 при высоких частотах и не вли ют на звук при малых частотах. Увеличение давлени  возмещает потери от затухани  звука в каждой из малых трубок.

В некоторых случа х неудобно или нежелательно вследствие потерь в трубках 1-в присоедин ть последние в коробке 7, внутри которой помещена лента. Микрофон может быть поэтому выполнен, как показано на фиг. 3, где между трубкой 9 и вспомогательной коробкой 18, к которой присоединены трубки /-5, вставлена секци  трубки 17. Такого рода конструкци  совершенно не искажает характеристики. Площадь поперечного сечени  трубки 17 предпочтительно делаетс  равной сумме площадей поперечных сечений трубок 1-5, и лента 8 может быть установлена на конце акустического сопротивлени .

Фиг. 4 показывает видоизменение микрофона, в котором трубки 2, 3, 4 к 5 снабжены соответственно двойным коленом 2а, За, 4а и 5а, внос щим затухание. Колена 2а-5а прогрессивно удлин ютс  в соответствии с длинами трубок, части которых они образуют, так, что, например , сама  длинна  трубка 5 имеет самое длинное колено 5а. В результате введени  затухани  в трубчатые элементы посредством колен 2а- 5а получаетс  более резко выраженна  характеристика направленности.

На фиг. 5 показано видоизменение микрофона, действие которого основано на использовании разности результирующих давлений двух систем трубок. Одна система содержит трубки 21-25, соединенные вместе в элементе 26, с которым св зана также длинна  трубка 19, заполненна  войлоком 20; друга  система состоит из р да трубок 31-35, присоединенных к общему элементу 27, с которым также св зана трубка 28

с войлоком 29 внутри нее. Разность между длинами обеих систем трубок характеризуетс  разностью между средней длиной трубок 21-25 и средней длиной трубок 31-35 или при одинаковых изменени х длины трубок в обеих системах разность длин систем трубок может быть выражена разностью в длине каких-либо соответствующих трубок, например 2 и 32. Трубка 28 в этой форме выполнени  микрофона снабжена коленом 30, имеющим длину, равную указанной выше разности между длинами обеих систем трубок. Лента 5 помещена между трубками 19 и 28 и приводитс  в действие разностью давлений в этих трубках. Длину колена 30 предпочтительно делать настолько меньше половины длины волны , улавливаемой устройством, насколько это возможно практически. Это создает значительно более острые характеристики.

На фиг. 6 показан другой вариант микрофона, подобный микрофону , изображенному на фиг. 5, но с направлением отдельных трубок 21- 25 одной системы и трубок 31-35 другой системы пр мо на ленту 8 с ее противоположных сторон, а не к коробкам 26 и 27, как показано на фиг. 5, причем трубки 31-34 имеют прогрессивно измен ющиес  колена.

На фиг. 7 дано видоизменение микрофона,  вл ющеес  комбинацией форм выполнени  по фиг. 4 и 5. Характеристика направленности этой конструкции получаетс  более узкой.

На фиг.-8 изображено видоизменение микрофона, изображенного на фиг. 7. Микрофон подобен по форме выполнени  микрофону, изображенному на фиг. 6, в том отношении, что звуковые трубки направлены пр мо на ленту 8.

В варианте микрофона, изображенного на фиг. 9, трубки 21 и 31, 22 и 52 и т д. сделаны попарно сообщающимис , а трубки 31-35 дл  делай замедлени  снабжены коленами 31а-35а. Ветви трубок 21-25 присоединены трубками 216-256 к одной стороне ленты 8, а ветви трубок 31-35 присоединены трубками 316-556 к противоположной стороне ленты 8. Кажда  система трубок доходит до акустических сопротивлений 19-20 и 28-29, как описано выше. Эта модификаци  содержит две системы трубок, которые сконструированы так, чтобы на выходе характеристика давлени  была косинусоидальна .

В некоторых случа х желательно ограничить низкочастотную часть диапазона микрофона. На фиг. 10 показано, каким образом это может быть осуществлено. Если трубка 9, котора  доходит до задней стороны коробки 7 с лентой 8, очень длинна  и заполнена демпфирующим звук материалом 10, то импеданц трубки до ленты 8 представл ет собой практически активное сопротивление дл  всех длин волн. Если же трубка 9 меньше четверти длины волны, она действует как емкость. Это значит, что импеданц возрастает по мере того, как длина трубки уменьшаетс . Таким образом, импеданц трубок становитс  больше и скорость двилсени  ленты уменьшаетс . Эффект при применении длинной трубки 9, котора  представл ет активное сопротивление, по сравнению с применением короткой трубки по сн етс  частотной характеристикой, показанной на фиг. 19. Микрофон с короткой трубкой 9, заканчивающийс  у ленты 8, как показано на фиг. 10, предусматривает ограничение низкой частоты.

У микрофонов рассматриваемого типа в трубках имеетс  затухание, которое пропорционально частоте и обратно пропорционально диаметрам трубок.

На фиг. 11 показан микрофон с трубками 36-40 различных диаметров . Трубка 40 имеет самый малый диаметр и самое малое давление при высоких частотах. Но при низких частотах она будет давать то же самое давление, как и коротка  трубка того же диаметра. Это  вление

- 3 -№ 77499

№ 77499 4 -

дает способ получени  такой системы трубок, котора  становитс  более короткой с увеличением частоты и осуществл ет возможность получени  характеристики равномерной направленности. Если параметры подобраны так, чтобы длина была обратно пропорциональна частоте, то характеристика направленности будет независима от частоты.

На фиг. 12 показан другой способ укорочени  эффективной длины системы трубок. Свободные или звукоулавливающие концы трубок 41- 45 снабжены элементами 41а-45а, получающимис  путем сужени  свободных концов трубок, предпочтительно прогрессивно и в соответствии с длинами трубок 41-45.

В такой конструкции давление на ленту 8 слабее при высоких частотах и величина ослаблени  увеличиваетс  по мере сужени . Подход щим выбором параметров длина системы может быть сделана обратно пропорциональной частоте. Поэтому ординаты характеристики направленности будут обратно пропорциональны частоте.

В микрофоне, изображенном на фиг. 13, использован другой способ укорочени  эффективной длины с частотой. Здесь трубки /-5 снабжены расширенными секци ми или объемами 46-50 дл  получени  акустических емкостей, причем эти объемы прогрессивно увеличиваютс  в направлении от самой короткой трубки / до самой длинной трубки 5. Таким образом, возможно ослабить давление, создаваемое какой-либо трубкой при высоких частотах. Подход щим выбором параметров длина системы может быть сделана обратно пропорциональной частоте.

В микрофоне, показанном на фиг. 14, достигаетс  уменьшение амплитуд высоких частот всей системы. В этой форме выполнени  сделано сужение 9а. Как отмечено выше, импеданц сужени  увеличиваетс  с частотой. Сужение 9а уменьшит скорость движени  ленты 8 при высоких частотах. Относительный эффект действи  сужени  показан частотными характеристиками на фиг. 20.

Во всех описанных микрофонах лента 8 служит электроакустическими преобразовател ми дл  превращени  звуковых колебаний в соответствующие электрические колебани . Дл  этой цели, как показано на фиг. 15, магнит 51 создает магнитный поток в воздушном промежутке, в котором помещена лента 8 с возможностью ее колебаний между полюсными наконечниками 52. На фиг. 16 показана конструкци  микрофона с применением электродинамической системы, состо щей из магнита 53 и мембраны 54 со звуковой катушкой, котора  известным образом помешена в воздушном зазоре между полюсами магнита 53.

На фиг. 17 показана конструкци  микрофона с конденсаторным преобразователем 55 акустических колебаний в электрические. Эта конструкци  имеет известные достоинства, так как акустический импеданц конденсаторного микрофона велик и не измен ет импеданц соединени  звуковых трубок с большой трубкой.

На фиг. 18 показана схема полностью собранного микрофона с четырьм  отдельными системами трубок 56, 57, 58 и 59. Эти системы трубок могут быть образованы в соответствии с любой описанной выше формой выполнени  изобретени  и соразмерены дл  перекрыти  диапазона от 50 до 10000 гц, например, так, чтобы кажда  система трубок покрывала заданный участок диапазона и чтобы при этом характеристики получились равномерной направленности на всем диапазоне. Низкочастотна  система трубок 56 на практике может иметь длину около 3 м, система трубок 57 средней пониженной частоты - около 1 м, система трубок 58 средней повышенной частоты - около 300 мм и высокочастотна  система трубок 59 - около 100 мм. С этими системами трубок соответственно могут быть соединены подход щие электрические

фильтры 56а-59а дл  разделени  частот на выходе. Частотные характеристики отдельных систем трубок вместе с системой фильтров могут быть такими, как показано на фиг. 21. Така  комплексна  система делает возможным получение характеристики практически равномерной направленности.

На фиг. 22 показан полностью собранный микрофон, смонтированный дл  эксплуатации. Микрофон включает системы трубок 56-58, смонтированные внутри перфорированной коробки 64, открытой на звукоулавливающем конце и шарнирно поддерживаемой скобой 60 на подставке 61. Последн   состоит из двух поворотных телескопически раздвигающихс  секций 62 и 63; при помощи них и щарнирной скобы микрофон может быть направлен в любую сторону.

Предмет изобретени 

Микрофон направленного действи , отличающийс  тем, что входные концы звуковых трубок, кажда  из которых имеет длину, о тличную от длины других, расположены ступенчато.

№ 77499

фиг.З15Ш

Щ.

19- 8 20

фиг. 5

,

33132IW

фаг. 6

25 24

фиг. 7

±r

3J

350

фиг.lit

54

фиг.17

Частота

фиг. 75

фаг.18

Л инна  труда посто нного поперечного сечен LI  

Длинна  птр 5а с сум:ением

Частота фиг. 20

- - -фиг . 22

56 57 58 58 - f УЧХЧУУ

30 ЮО. 1000 WODO Частота

фиг. 21

56 57 58