AT115752B - Akustischer Schallkanal mit Dämpfer. - Google Patents

Description

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  Akustischer Schallkanal mit Dämpfer. 



   Die Erfindung bezieht sich auf akustische Einrichtungen und insbesondere auf Dämpfungseinrichtungen für Verwendung in Verbindung mit Übertragungssystemen für akustische Wellen. 



   Ein Zweck der Erfindung ist, die Schallwellenenergie in einem akustischen System zu dämpfen, ohne dass hiebei eine merkbare Verzerrung eintritt. 



   Ein weiterer Zweck ist, das von Sprechmaschinentrichtern, elektrischen Lautsprechern u. dgl. abgegebene Sehallvolumen zu steuern. Insbesondere soll hiebei das Volumen selektiv in Stufen von erwünschter Grösse geregelt werden. 



   Erfindungsgemäss werden in dem Schallkanal einer akustischen   Übertragungsleitung   eine Anzahl 
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 strom der Luft dämpfen und einen Teil der Wellenbewegung von der Hauptübertragungsbahn ablenken. Die Impedanzelemente werden vorzugsweise abwechselnd in Reihe mit und im Nebenschluss zu der akustischen   Übertragungsleitung   angeordnet und bilden einen künstlichen Leitungsabschnitt, dessen 
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 wellenfrequenzen von Wichtigkeit gleichmässig gemacht werden. Ausserdem erlaubt die Anordnung von mehreren Elementen in   Reihen-und Nebensehlussschaltungen   eine derartige Bemessung der Elemente, dass die Einrichtung in ein vorhandenes   Übertragungssystem   eingesetzt werden kann, ohne dass hiedurch Wellenreflexion entsteht.

   Durch diese Anordnungen wird eine gleichmässige Wirkung in dem gesamten System gesichert und die Höhe der Schallenergie kann geregelt werden, ohne dass Verzerrungen entstehen. 



   Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung enthält die   Dämpfungseinrichtung   Reihenimpedanzelemente in der Form von Scheiben oder Schirmen aus sehr feinem Drahtnetz (Gaze), die in der Schallleitung eines Übertragungssystemes quer angeordnet sind. Ferner sind   Nebenschlusselemente   in der Form von porösen Ringen vorhanden, die zwischen den erwähnten Scheiben liegen und den Schallkanal mit einer porösen schallauffangenden Wand umgeben. Die Aussenflächen der porösen Ringe sind vorzugweise ganz oder teilweise der Aussenluft ausgesetzt, um zu verhindern, dass Teile der Schallenergie in den Schallkanal reflektiert werden. 



   Mit dem   Ausdruck "Impedanz" wird   hier das Verhältnis zwischen dem wirklichen Wert einer einfachen harmonischen Schwingungskraft beliebiger Art und der resultierenden Geschwindigkeit in dem Medium, auf welches die   Sehwingungskraft   einwirkt, gemeint. Dies ist eine   Eiweiterung   der 
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 verwendet wird. In akustischen Anlagen oder Systemen hat die Wellenbewegung die Form einer schwingenden   Luftströmung.   die unter der Einwirkung eines entsprechenden Schwingungsdruckes steht, welcher dem normalen Luftdruck überlagert ist.

   Die Luftgeschwindigkeit wird am zweckmässigsten gemessen als die volumetrische Strömungsgeschwindigkeit für einen bestimmten Querschnitt des Luftkanales und der   Ausdruck "akustische Impedanz" wird verwendet.   um das Verhältnis zwischen der   überschüssigen   Druckintensität in einem gegebenen Punkte des Systemes und der volumetrischen Geschwindigkeit in diesem Punkte zu definieren. Die akustische Impedanz kann resistiv, reaktiv oder komplex qein, je nachdem, ob die Geschwindigkeit in oder ausser Phase mit der Antriebskraft ist. Ferner 

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 kann eine reaktive Impedanz von dem trägen oder von dein elastischen Typ sein, je nachdem, ob   da,   Element dazu eingerichtet ist, die Energie in der kinetischen oder in der potentialen Form zu speichern. 



   Unter gewissen Bedingungen kann die akustische Impedanz mit Hilfe der geometrischen Abmessungen errechnet werden. In ändern   Fällen können direkte Messverfahren verwendet werden,   um die Impedanz festzustellen. Ein zweckmässiges Messverfahren ist von G. W. Steward in "The Physical Review" Band 28, Bo. 5, Nov. 1926, S. 1038, beschrieben worden. 



   Mittels der akustischen Impedanz und der in Verbindung mit elektrischen Systemen verwendeten bekannten   Wellenübertragungsformeln können akustische   Systeme genau untersucht werden und, wenn die Impedanzwerte bekannt sind, können die   Wellenübertragungsverhältnisse   für jeden beliebigen Fall bestimmt werden. 



   Die Dämpfungseinrichtungen gemäss der   Erfindung sind Widerstandskörper und   eignen sieh insbesondere für Verwendung in Verbindung mit hochwertigen akustischen Übertragungsanlagen, die sich im allgemeinen dadurch auszeichnen, dass die kennzeichnende Impedanz im wesentlichen konstant ist. Eine derartige Anlage ist in der österr. Patentschrift Nr. 112399 beschrieben. 



   Die Dämpfer eignen sich jedoch nicht nur für Verwendung in Verbindung mit Übertragungsystemen der oben genannten Art, sondern können auch mit Vorteil in beliebigen andern   almstischen   Systemen benutzt werden, wobei in vielen Fällen eine verbesserte Übertragung erzielt wird. 



   Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigelegten Zeichnungen dargestellt, in welchen Fig. 1 die Erfindung in Verbindung mit einer Sprechmaschine darstellt. Fig. 2 ist ein Schnitt nach der Linie   AA'in Fig. 1. Fig.   3 ist eine Seitenansicht der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtung. 



  Fig. 4,5, 6 und 6 a zeigen verschiedene   akustische Impedanzelemente   gemäss der Erfindung. Fig. 7 und 8 zeigen verschiedene Zusammenstellungen der einen Dämpfer bildenden Elemente. Fig. 9 und 10 zeigen Schaltschemen, die zur Erklärung der Theorie der Erfindung dienen sollen. Fig. 11,   11. A, IIB,   sowie 12 und 12A zeigen weitere Typen der akustischen Impedanzelemente gemäss der Erfindung. 



   Die Fig. 1-3 zeigen einen aus mehreren Einheiten zusammengesetzten Dämpfer, der sich für Verwendung in Verbindung mit einer Sprechmaschine eignet. In der Nähe des Halsteiles des Trichters 10 der Sprechmaschine ist ein quergehendes Röhrenelement 18 angeordnet, in welchem der Träger   1. 3   mit den verschiedenen Dämpferelementen verschoben werden kann. Die Dämpfer oder Dämpfer- 
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 in der Röhre 18 verschoben wird. Ein weiterer Röhrenteil 14 erlaubt die Verwendung des Trichters ohne Dämpfung. Der Träger 13 kann in der Richtung seiner Achse bewegt werden, indem derselbe mit einer Zahnstange 26 verbunden ist, die mittels des Triebrades 27 und des Bedienungsgriffes 29 bewegt werden kann. Eine am Trichter befestigte Skala 35 zeigt die Lage des Trägers im Verhältnis zum Schallkanal an. 



   Der Träger weist ferner einen gekrümmten   Röhrenteil   30 auf, der den Trichter mit einer beliebigen Wellenquelle, beispielsweise mit dem elektrischen Empfänger 34, verbinden kann. 



   Die Dämpfer bestehen aus Schirmen 37 aus feinmaschiger Gaze, die in den   Dämpferrohren quer   zur Röhrenachse angebracht sind und aus Ringen 38 aus schallauffangendem Material, die zwischen den Schirmen angeordnet sind. Als   schallauffangendes   Material kann beispielsweise der aus Zuckerrohrfibern hergestellte und unter dem Namen"Celotex"bekannte Stoff verwendet   werden. Auf Gmnd   ihrer feinen Maschen wirken die Schirme als Reihenimpedanzen und verringern den Wellendruck, der durch die Röhre strömenden Luft. Die porösen Ringe wirken dagegen als   Nebenschlussglieder   und absorbieren einen Teil der Geschwindigkeit der Wellenbewegung.

   Die   Dämpferröhren     15 und 17   sind vorzugsweise durchlocht, so dass die von den porösen Ringen abgeleitete Schallenergie frei in die Aussenluft ausströmen kann. Die Schirme und Ringe werden mittels Klemmringen 39 in den Röhren festgehalten. 



   Die Fig. 4 und 5 sind Schnittansichten von Ringen aus schallauffangendem Material, die sich für Verwendung als   Nebenschlossimpedanzelemente   eignen. Die Ringe können   aus"Celotex"oder   einem andern zweckmässigem Material bestehen. Bei den Ringen gemäss Fig. 4 muss der Innendurchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Schallkanales sein. Der Wert des   almstischen   Widerstandes ist angenähert proportional der radialen Stärke des Ringes und umgekehrt proportional der   Fläche   der der Strömung ausgesetzten inneren Oberfläche. Die   Nebenschlusswirlrnng   kann deshalb   erhöht werden dadurch, dass   die   Stärke   des Ringes verringert oder die der Strömung ausgesetzte Ring-   oberfläche   vergrössert wird.

   Fig. 5 zeigt, wie die der Strömung ausgesetzte   Ringoberfläche   erhöht werden kann, ohne dass dadurch eine Erhöhung der axialen Ringlänge eintritt. Die Fig. 6 und 6A zeigen die Reihenimpedanzelemente oder Schirme. Es hat sich als   zweckmässig   erwiesen, für diese Schirme ein metallisches Drahtnetz bzw. Gaze zu verwenden mit zirka 100 Drähten per Zentimeter   (0'016 mm Durch-   messer) in einer Richtung und elf Drähten   (0'036   mm Durchmesser) in der ändern Richtung zu verwenden. Um den Schirmen die nötige Festigkeit zu geben, können sie an   starke Drahtkreuze 42 festgelötet   werden. 



   Fig. 7 und 8 zeigen, wie die Widerstandselemente zusammengefügt werden können. Beide Figuren zeigen Gebilde, die aus drei   vollständigen Gliedern   oder Abschnitten zusammengesetzt sind. In Fig. 7 sind die Endglieder   Nebensehlussimpedanzen   und der Wert der Endimpedanzen ist doppelt so hoch 

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   Pig.   9 : 
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 Fig.   10.   
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 In diesen Gleichungen ist die Grösse   T eine Fortpflanzungskonstante und   kann durch die folgende Gleichung ausgedruckt werden : 
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 Die Grösse T kann als   Übertragungskonstante   bezeichnet werden, um dieselbe von der Fortpflanzungkonstante eines   gleichmässigen Leitungsabschnittes   zu unterscheiden.

   Die Konstante T unterscheidet sich von der   Fortpflanzungskonstante   dadurch, dass sie die Ungleichheit der Endimpedanzen   berück-   sichtigt. Wenn diese Impedanzen gleich sind, wird T gleich der   Fortpflanzungskonstante. Allgemeine   Betrachtungen über die Grundprinzipien, auf welchen die   obigen Formeln   basiert sind, sind in dem Werk :   transmission   Cireuits for Telephone   Communication"von   K. S. Kohnson. insbesondere im Kapitel XI dieses Werkes. vorhanden. 



   Es ist einleuchtend, dass ein beliebiger Dämpfungsgrad mittels eines einzigen dreiteiligen Abschnittes erzielt werden kann. Im allgemeinen ist es aber für den Hersteller bequemer. grosse Dämpfungen dadurch zu erzeugen, dass mehrere gleiche Abschnitte miteinander verbunden werden, von denen jeder eine geringere   D'fmpfnng bewirkt.   

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   Die oben beschriebene   Konstmktionsweise   ist verwendbar, wenn die Impedanz der Elemente gemessen werden kann oder wenn Daten zur Verfügung stehen, die eine Errechnung der Impedanz aus den geometrischen Abmessungen erlauben. Wenn solche Daten nicht vorhanden sind, kann die Einrichtung versuchsweise zusammengestellt werden, bis eine Anordnung erreicht wird, die die gewünschten Eigenschaften besitzt. Hiebei wird das Gesamtübertragungskennzeichen oder das   Ansprechkennzeichen   des Systemes als   Hilfsmittel verwendet und die Werte der Elemente werden nach einfachen Regeln   ermittelt. 



   Im allgemeinen wird eine Versuchseinrichtung eine gewisse   Durchschnittsdämpfung   für den ganzen erwünsehten Frequenzbereich zeigen. Auf Grund der ungleichen Impedanzen wird aber das Dämpfungskennzeichen bei verschiedenen Frequenzen teils oberhalb, teils unterhalb des Durchschnittswertes liegen. 



     Die durehschnittlicheDämpfung kann dadurch erhöht werden,   dass die Werte derReihenimpedanzen 
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 als Ganzes kann erhöht oder verringert werden durch entsprechende Erhöhung oder   Verringerung   der Reihen-und der Nebenschlussimpedanzen. In dieser Weise kann nach wenigen Versuchen ein Dämpfer hergestellt werden, der im wesentlichen die erwünschte Dämpfung oder Volumenverringerung herbei-   fühlt,   ohne dass hiedurch Verzerrungen entstehen. Die Impedanzen der Einzelteile oder Elemente können für ein gegebenes Material dadurch geändert werden, dass die ausgesetzte Oberfläche sowie die Starke der Einzelteile geändert werden. 



   Die   Fig. 11, HA, 11B,   12 und 12A zeigen zusammengesetzte   D1impferelemente,   in welchen   akustische Reihen-und Nebensehlusswiderstände in   einem einzigen Körper vorhanden sind. Einrichtungen dieser Art sind besonders zweckmässig, wenn ein hoher Dämpfungsgrad erwünscht ist :
Gemäss den Fig. 11, 11A und 11B bestehen die akustischen Dämpferelemente aus einer Scheibe, die-sich quer über den Schallkanal erstreckt und aus Celotex oder einem andern Material mit feinen Poren hergestellt ist. Die entgegengesetzten Flächen der mittleren Teile 51 der Scheiben sind mit mehreren parallelen Schlitzen 50 versehen. Diese Schlitze sind derart angeordnet, dass diejenigen der einen Scheibenfläche im Verhältnis zu denjenigen der andern Scheibenfläche versetzt liegen. Die Tiefe der Schlitze 
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 einander überlappen.

   Ein ringförmiger Randteil   52   gibt dem Körper die notwendige Steifheit und   ilber-   deckt die Enden der Schlitze 50, so dass diese von den Wänden des Sehallkanales, in welchem das
Impedanzelement angeordnet ist, getrennt sind. Die Fig. 11A und 11 B stellen Querschnitte nach den   Linien A A'bzw.   B B'dar. Die Reihenkomponenten des Widerstandes, den ein Element dieser Art bei einer   gegebenen Grösse   darbietet, ist abhängig von der Grösse der   Überlappung   der Schlitze und von dem Abstand zwischen den Schlitzen, d. h., der Reihenwiderstand nimmt mit zunehmender Überlappung zu und nimmt ab, wenn der Abstand zwischen den Schlitzen vergrössert wird.

   Die Nebenschlusswiderstandskomponente ist von der Querschnittsfläche der Schlitze und von der radialen Stärke des ringförmigen Teiles   52   abhängig. 



   Die in den Fig. 12 und 12A gezeigte Celotexscheibe unterscheidet sich von der eben beschriebenen dadurch, dass sie anstatt mit Schlitzen mit Löchern 53 versehen ist. Diese Löcher überlappen einander und wirken in derselben Weise, wie die oben erwähnten Schlitze. 



   Die Erfindung ist nicht nur bei der hier beschriebenen Art von akustischen Dämpfern oder bei Dämpfern mit den hier gezeigten Schall absorbierenden Elementen verwendbar. Die Reihen-und Neben-   schlusswiderstandselemente   können auch auf andere Weise, als hier beschrieben, kombiniert werden. 



  Auch kann zwecks mechanischer Veränderung des Dämpfungsgrades eine beliebige andere Anordnung verwendet werden als die hier beschriebene. So kann beispielsweise die Oberfläche der Reihenelement bedeckt werden, während die Oberfläche der Nebenschlusselemente gleichzeitig freigelegt wird. Hiezu können mechanisch bediente Blenden benutzt werden. 



   Ausser als Dämpfungseinrichtungen können die Dämpfer auch als Leitungswiderstände verwendet werden, um die Einwirkung von Wellenreflexionen zwischen zwei Punkten eines akustischen Systemes zu verhindern. In diesem Falle arbeiten die Dämpfer als verzenungsberichtigende Mittel, indem die . Einwirkung von reflektierten Wellen oder die wiederholte Reflexion von Wellen zwischen zwei Punkten in einem System   gewöhnlich   eine Verzerrung der Übertragungskennlinie bewirkt. Die Verzerrungberichtigung ist natürlich von einer gewissen Dämpfung begleitet.

   Als verzerrungsverringernde Einrichtungen können die Dämpfer mit grossem Nutzen in Sprechmaschinentrichtern od. dgl. verwendet werden, die auf Grund ihrer   unregelmässigen   Form oder auf Grund unrichtiger Bemessungen der Mündungen oder Halsteile Spitzen in den   Ansprechkennlinien zeigen. Derartige   Spitzen werden immer durch   Reflexionswirlungen   erzeugt. Wenn ein Dämpfer der beschriebenen Art in den Halsteil des Wiedergebers oder Trichters eingesetzt wird, werden die Reflexionsspitzen in der Kennlinie zum grössten Teil verschwinden. 

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Claims (1)

1. PATENT-ANSPRÜCHE : l.. Akustischer Schallkanal mit Dämpfer, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer eine Reihenimpedanz zum Dämpfen der durch denselben gesandten Sehallwellen und eine Nebenschlussimpedanz für die Zerstreuung der Schallenergie enthält. <Desc/Clms Page number 5>

   2. Sehallkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanz des Dämpfers bei verschiedenen Einstellungen für verschiedene Dämpfungen im wesentlichen gleich bleibt.

   3. Schallkanal nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer ein System von akustischen Widerständen enthält, dessen Impedanz an dem einen Ende des Dämpfers gemessen, im wesentlichen gleich ist der Impedanz in der Richtung, wenn in den Schallkanal von dem erwähnten Ende aus gesehen wird.

   4. Schallkanal nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer Eingangsoder Ausgangsimpedanzen aufweist, die voneinander verschieden, aber mit Bezug auf die Impedanzen, zwischen welchen der Dämpfer wirkt, gleich sind.

   5. Schallkanal nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfer Reihen-und Nebenschlussimpedanzelemente enthält, von denen jedes energiezerstreuende Kennzeichen aufweist.

   6. Schallkanal nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Reihenimpedanzelemente vorgesehen sind, die aus Gliedern aus dünner Gaze bestehen, welche sich quer über die akustische Übertragungsleitung erstrecken, wobei die Gaze mit feinen Öffnungen versehen ist.

   7. Schallkanal nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reihenimpedanzelement mehrere Gazeglieder enthält, deren Maschen in der einen Richtung kleiner sind als in den andern, wobei jedes aus Gaze bestehende Glied derart gelegen ist, dass die Richtung der feineren Maschen eines Gliedes einen Winkel mit der Richtung der feineren Maschen eines benachbarten Gliedes bildet.

   8. Schallkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenschlusselemente aus schallauffangendem Material bestehen, wobei ein Teil eines jeden Elementes in Berührung mit den übermittelten Schallwellen steht, während ein anderer Teil der Aussenluft ausgesetzt ist.

   9. Sehallkanal nach Anspruch l, gekennzeichnet durch einen weichen Körper, welcher aus einem Material mit feinen Poren besteht und sich quer über die Übertragungsleitung erstreckt, wobei er den durch die Leitung gesandten akustischen Wellen sowohl Reihen- wie Nebenschlussimpedanz darbietet.

   10. Schallkanal nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass entgegengesetzte Flächen des porösen, weichen Körpers mit Öffnungen versehen sind, die sich durch einen Teil der Materialstärke erstrecken.

   11. Schallkanal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere akustische Körper von verschiedenen Dämpfungswerten vorgesehen sind, wobei die Impedanz der Körper für einen grossen Teil des Schallfrequenzbereiches gleich ist.

   12. Regulierbarer Dämpfer für akustische Einrichtungen, die einen Schallkanal enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass ein Dämpfer nach Anspruch 1 in einen Kanal eines mit mehreren Schallkanälen versehenen Körpers eingesetzt ist und die Sehallkanäle nach Wahl in Zusammenwirkung mit dem Schallkanal der akustischen Einrichtung gebracht werden können.

   13. Dämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in demselben angeordnetes, aus Gaze bestehendes Glied, durch welches die Schallwellen passieren und durch ein in der Nähe dieses Gliedes angeordnetes poröses sehallauffangendes Glied, welches mit einer grossen Öffnung versehen ist, durch welche die Schallwellen sich bewegen.

   14. Verfahren zur Regelung der Wirkung einer akustischen Leitung mittels eines akustischen Dämpfers nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfung des Dämpfers durch Wechseln der Mittelglieder geändert wird, ohne dass eine Veränderung der Endimpedanzen desselben stattfindet.