Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hör/Sprech-Garnitur gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Hör/Sprech-Garnituren haben bestimmungsgemäss die Aufgabe, eine Kommunikation über eine Distanz zu ermöglichen. Ihre Akzeptanz hängt im wesentlichen davon ab, inwieweit sie die allgemeine Bewegungsfreiheit des Trägers einschränkend zu tangieren vermögen. Minimierte Platzbeanspruchungen verlangt eine Hör/Sprech-Garnitur, die zu enganliegenden Kopfschutzbedeckungen im Einsatz steht, wie dies beispielsweise der Fall bei Monturen von Ordnungs- und Rettungstruppen bei erschwerten Gefahrenmomenten ist. Es wird hier vornehmlich an Feuerwehr-, \lwehr-, Chemie-Einsätze gedacht. In solchen Fällen stellt eine über Funk zu gewährleistende Kommunikation eine unabdingbare Bedingung für eine effiziente Koordinierung der Kräfte und Bereitstellung von Schutzvorkehrungen für die Einsatzmannschaft dar.
Somit sind zwei Bedingungen angesprochen worden, welche solche Hör/Sprech-Garnituren zu erfüllen haben: Einerseits muss eine solche Garnitur äusserst tragfreundlich sein, d.h., weder durch die Bekleidung noch durch die verlangte Bewegungsfreiheit des Trägers Einschränkungen entfalten; andererseits muss die Übertragungs qualität eine äusserst gute sein, will man bei erschwerten Bedingungen das angestrebte Ziel erreichen. Soweit ersichtlich, ist eine Hör/Sprech-Garnitur, welche die Kopfpartie des Trägers weitestgehend frei lässt, bei einer Übertragungsqualität der Spitzenordnung, im Marktangebot nicht ausfindig zu machen.
Darstellung der Erfindung
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hör/Sprech-Garnitur der eingangs genannten Art, ihre Tragfähigkeit auch bei einem Einsatz mit Schutzhelm, Atmungsschutzgeräten, Gasmasken, Schutzanzügen, einzeln oder in Kombination miteinander, bei einer Übertragungsqualität von höchster Güte, zu gewährleisten.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Kopfpartie des Trägers frei bleibt: Die Hörfunktion wird anhand eines Ohreinsatzes erbracht, welcher mit der Ohrform und Ohrmuschel des Trägers zu einer nicht behindernden und formmässigen Einheit zusammenschmilzt. Die Sprechfunktion wird anhand eines Kehlkopfmikrofons erbracht, bei welchem die bis anhin übliche, mit dem Abnahmeort im Zusammenhang stehende Qualitätseinbusse der zu übertragenden Stimme aufgehoben wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemässen Aufgabenlösung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.
Im folgenden werden anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Alle für das unmittelbare Verständnis der Erfindung nicht erforderlichen Elemente sind weggelassen. Gleiche Elemente sind in den verschiedenen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigt:
Fig. 1 eine Hör/Sprech-Garnitur, bestehend aus einem Halsbügel mit eingebautem Mikrofon und einem Höreinsatz,
Fig. 2 ein auf Körperschall wirkendes Mikrofon und
Fig. 3 eine Ansicht des Mikrofons gemäss Fig. 2, entlang der eingezeichneten Schnittebene.
Wege zur Ausführung der Erfindung, gewerbliche Verwertbarkeit
Fig. 1 zeigt einen Halsbügel zu einem Kehlkopfmikrofon A, wie er in der Druckschrift CH-A5 664 659 beschrieben wird. Kabelmässig C1 mit diesem Halsbügel ist ein Höreinsatz B verbunden, der mit einem elastischen durchgehenden Ohrbügel B1 ergänzt ist. Die Elastizität dieses Ohrbügels wird durch die ausbuchtende Form B2 versinnbildlicht, welche im Tragzustand die betreffende Ohrwurzelform umspannt. Der ganze Höreinsatz B ist äusserst flach gehalten, so dass er aus der Ohrmuschelform nicht absteht und demnach keine platzmässige Behinderung entfaltet.
Der elastische Ohrbügel B1 passt sich der Ohrwurzelform immer optimal an, ist angenehm im Tragen, verursacht keine Druckstellen, was übrigens für den ganzen Höreinsatz B gilt, und bewirkt schlussendlich, dass der einmal einpositionierte Höreinsatz während des ganzen Einsatzes unverrückbar bleibt, was sich wiederum auf die Übertragungsqualität positiv auswirkt. Die Halsmikrofonzunge, welche ohne weiteres anhand beispielsweise einer elastischen Wippe nachgiebig ausgestaltet sein kann, trägt ein Mikrofon 1-10, auf dessen Ausgestaltung die Fig. 2 und 3 näher eingehen werden. Ein Kabel C2 stellt die Verbindung zu einem Funkgerät.
Im Zusammenhang mit der geometrischen Form der Platte (Fig. 2, Pos. 6), ist auf folgende physikalische Vorgänge hinzuweisen: Die einfachsten flächenhaften Schallgeber sind schwingende Membranen und Platten. Zwischen diesen besteht der gleiche Unterschied wie zwischen einer Saite und einem Stab. Eine Membrane ist physikalisch betrachtet ein so dünnes flächenhaftes Gebilde, dass sie einer Verbiegung keinen Widerstand leistet, also keinen Widerstand mehr entgegensetzt; sie kann daher mechanische Schwingungen nur ausführen, wenn sie durch eine äussere Kraft straff gespannt wird, wie dies beispielsweise bei einer Trommel der Fall ist. Im Gegensatz dazu besitzt eine Platte, infolge ihrer gegenüber einer Membrane grösseren Dicke, so viel Biegungselastizität, dass sie ohne äussere Kräfte elastische Schwingungen ausführen kann.
Von Bedeutung bei der hiesigen Betrachtung sind dabei freilich nur die Transversalschwingungen, auch Biegungsschwingungen genannt, die die Platte in Schwingung bringen. An sich bräuchte eine Platte demnach gar nicht fixiert zu werden, um die erwünschten Wirkungen zu entfalten. Durch die Wahl einer bestimmten geometrischen Form der Platte sowie durch vorgegebene Anzahl und Ort der Fixierungspunkte zwischen Platte und Aussengehäuse, lässt sich indessen das Klangbild einer mit Transversalschwingungen beaufschlagten Platte entscheidend verändern. Die gewählte geometrische Form der Platte und deren Fixierungskonstellation sind vornehmlich ein Mass dafür, wie regelmässig die Klangfiguren ausfallen. Durch Einwirkung auf diese Variablen lässt sich gewichtig das Klangbild verändern, d.h., damit können die relativen Anteile an hohen und tiefen Tönen verschoben werden.
Eine Anhebung des relativ kleinen Anteils an hohen Tönen bei einem auf Körperschall wirkenden Mikrofon, gepaart mit einem regelmässigen Klangbild, lässt sich anhand einer Platte erzielen, die vorzugsweise über drei am Umfang regelmässig verteilte Fixierpunkte mit dem massenbildenden Körper des Mikrofons verankert ist. Die Knotenlinien der Klangfigur bei dieser Fixierungsart bilden eine regelmässig auf Oberschwingungen getrimmte Klangfigur. Dabei ist zu berücksichtigen, dass der optimale schallmässige Verständigungsbereich sich zwischen 300-3000 Hz bewegt.
Damit das aus den Transversalschwingungen entstehende Klangbild, das wegen des Abnahmeortes der Sprachlaute nach wie vor mit einem relativ grossen Anteil an tiefen Frequenztönen charakterisiert ist, nicht zu dumpf ausfällt, dergestalt, dass eine nasale Übertragungslaute die Folge wäre, wird die Erregbarkeit der Platte durch entsprechende Einschnitte erhöht, wobei diese Einschnitte sich gut durch ihre Varierbarkeit als Korrektiv gegenüber den Variablen der Platte und deren Umfeld eignen. Diese Variablen stammen sowohl von den physikalischen Eigenschaften als auch von der geometrischen Form der jeweiligen Platte. Ferner wird der "Peak-Point" (= Höchster Amplitudenwert in Abhängigkeit der Frequenz) auch von der Anzahl und vom Ort der Fixierungspunkte zwischen Platte und Umhüllung des Mikrofons beeinflusst.
Selbst die Menge und die Qualität der zum Einsatz gelangenden Isolationsmasse im Mikrofon wirkt sich diesbezüglich aus. Diese Variablen entfalten auch per se eine grosse Wirkung, denn die angestrebte Miniaturisierung des erfindungsgemässen Gegenstandes lässt nur eine kleine Platte zu, deren minimalste Dicke unter Umständen ein unproportionales Verhältnis zu der vorgegebenen flächenmässigen Ausdehnung ergeben kann.
Was somit allenfalls durch einen aktiven Klangregler, mit seinen Nachteilen am zusätzlichen Platzbedarf und an zusätzlicher Stromkonsumation, bewerkstelligt werden kann, lässt sich nun neu allein passiv durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung des Mikrofons erzielen. Mit der Erfindung lässt sich zudem eine substantielle Wirkungsgradverbesserung hinsichtlich Klangfarbe der übertragenen Sprachlaute beim Einsatz des erfindungsgemässen Gegenstandes als Kehlkopfmikrofon erzielen.
Fig. 2 zeigt ein auf Körperschall wirkendes Mikrofon, das aus einem Aussengehäuse 1, einem Verstärker 2, einem Isolationskörper 3, einem vom Isolationskörper 3 umschlossenen Zwischenring 4, einer körperseitigen Membrane 5, die physikalisch betrachtet eine Platte ist, mit einem stirnseitigen Zapfen 5a, einer Platte 6, in welche ein piezoelektrischer Resonator 7 integriert ist, einem Impedanzwandler 9, einer mikrofoninternen Leitung 8 und einem nach aussen geführten Kabel 10 besteht. Die in Fig. 1 gezeigten Elemente 1-10 weisen eine Interdependenz zueinander auf, die sowohl den eigentlichen Übertragungsvorgang, als auch alle flankierenden Massnahmen zur Steigerung der Übertragungsqualität betreffen.
Die Membrane 5 ist so auszugestalten, dass die von den Körperschwingungen erzeugte Resonanz auf die mit dem Zapfen 5a in Wirkverbindung stehende Platte 6 und Resonator 7 mit grösstmöglichem Wirkungsgrad übertragen wird. Negativ würde sich in diesem Zusammenhang beispielsweise der Einsatz einer Membrane 5 auswirken, die insbeson dere auf Grund ihrer physikalischen Eigenschaften nicht in der Lage wäre, die kleinen Anteile an hohen Frequenztönen überhaupt weiterzugeben, oder die Eigenschaft hätte, diese Frequenztöne zu unterdrücken. Die körperseitige Oberfläche der Membrane 5 ist vorzugsweise mit einem Edelmetall zu beschichten, um deren Hautfreundlichkeit zu erhöhen. Die Membrane 5 steht über den Zapfen 5a mit der Platte 6 in Wirkverbindung, wobei diese Verbindung vorzugsweise durch einen Teilenkontakt herzustellen ist.
Diese Platte 6 kann ohne weiteres eine Zentrierungsvertiefung für den Zapfen 5a aufweisen, wodurch die Montage dieser Teile einer wesentlichen Qualitätssicherung unterworfen ist. Diese Zentrierungsvorkehrung zwischen Zapfen 5a und Platte 6 kann dergestalt vorgesehen werden, dass der Zapfen 5a durch eine Hartlötung mit der Platte 6 verbunden wird. Diese Konfiguration hat den Vorteil, dass die ganze Membrane 5 dadurch gegenüber dem Aussengehäuse 1 körperlich nicht gehemmt und demnach absolut freischwingend ist, was sich auf die Übertragung der Körperschwingungen auf die Platte 6 wirkungsgradmässig positiv auswirkt, weil Unmittelbarkeit vorherrscht. Die Platte 6 ist im Zwischenring 4 eingelassen und liegt dort schulterflächig auf, wobei die gegenseitige Fixierung dieser beiden Teile eingehend unter der Beschreibung von Fig. 3 behandelt wird.
Auf die Platte 6, und demnach auf den dort integrierten piezoelektrischen Resonator 7, erfolgt demnach eine schwerpunktförmige Beaufschlagung durch Schwingungen, die von der Membrane 5 aufgefangen werden. Die Integrierung des piezoelektrischen Resonators 7 in die Platte 6 ist so vorzusehen, dass der Schwerpunkt beider Elemente demnach zusammenfallen, womit gewährleistet ist, dass der Resonator 7 auch nur punktartig aktiviert wird. Der Zwischenring 4, der als Träger der Platte 6 und des Resonators 7 dient, ist seinerseits in den Isolationskörper 3 eingelassen, dergestalt, dass der piezoelektrische Resonator 7, mit Ausnahme der membranseitigen Fläche, allseitig gegen Umgebungsgeräusche isoliert ist. Als Dämpfungs- resp.
Isolations-Material kann beispielsweise eine Silikonmasse zur Anwendung gelangen, die in den freien Raum zwischen Aussenfläche des Zwischenringes 4 und Innenfläche des Aussengehäuses 1 eingegossen werden kann. In den Verstärker 2 ist der Impedanzwandler 9 integriert, wobei dieser über die Leitung 8 spannungsmässig mit dem piezoelektrischen Resonator 7 verbunden ist. Die zwei letztgenannten Elemente tragen dazu bei, die Wirkungsgradausbeute bei der Übertragung der Stimmlaute mittels Einfangung von Körperschwingungen qualitativ zu erhöhen. Im einzelnen nimmt der Impedanzwandler 9 eine Impedanzanpassung an ein allenfalls nachgeschaltetes Funkgerät wahr, das über das Kabel 10 mit dem auf Körperschall wirkenden Mikrofon verbunden ist.
Das Material der Platte 6 ist so zu wählen, dass es eine geringe Absorptionsfähigkeit gegenüber Schwingungen aufweist, was sich schon mit einem gängigen Federstahl erreichen lässt. Dies führt dazu, dass auf die Schwingungsamplituden des beaufschlagten piezoelektrischen Resonators 7, der mit der Platte 6, nach dem Gesagten, eine Symbiose bildet, eingewirkt werden kann, dergestalt, dass dadurch eine schärfere Resonanz erzielt wird, welche zu einer Verbesserung der Wiedergabequalität der Stimmlaute führt. Weitere Vorkehrungen zu diesem finalen Zweck betreffen die Ausgestaltungen der Platte 6, welche unter der Beschreibung von Fig. 3 zur Erläuterung kommen werden.
Weil nun die körperseitigen, von den Stimmlauten initiierten Schwingungen auf die Membrane 5 und nachfolgend über den Zapfen 5a eine fast punktförmige Konzentration erfahren, welche eine verdichtende und maximierte Einwirkung auf den piezoelektrischen Resonator 7 auslösen, muss die Platte 6 eine minimale Materialstärke aufweisen, soll deren Widerstand die hierfür notwendige Biegungselastizität zu erbringen vermögen. Diese minimale Materialstärke der Platte 6 ist auch dadurch bedingt, dass das ganze Mikrofon im Durchmesser bloss nur noch 10 mm gross ist, und dass demnach die Platte 6 einen Durchmesser von vielleicht noch 6-7 mm aufweisen wird.
An Stelle des piezoelektrischen Resonators 7 kann als Wandler ein in der Figur nicht ersichtliches Induktionselement, das vorzugsweise aus einer Spule und einem Magnetkern besteht, vorgesehen werden. Dieses Element ist in einem gewissen Abstand der Platte 6 nachgeschaltet. Spule und Magnetkern bilden einen sogenannten dynamischen Wandler, der ohne die beim piezoelektrischen unabdingbar notwendige Spannung ("Phantom-Speisung") auskommt. Die Übertragung geschieht hier durch die vom Wandler erzeugte Induktion in Abhängigkeit der Schwingungen, die von der Platte 6, aufgrund deren Beaufschlagung durch die körperseitige Membrane 5, ausgehen. Eine solche Variante eignet sich überall dort, wo eine Spannung zur Speisung des piezolelektrischen Resonators 7 nicht zur Verfügung steht, wie dies beispielsweise bei Garnituren für Piloten der Fall ist.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Ebene 3-3 von Fig. 2. Ersichtlich ist hier die Verankerungsart und die geometrische Form der Platte 6. Diese ist von rundlicher Form, und sie ist über eine Dreipunkt-Fixierung 6a, 6b, 6c mit der Innenwand des Zwischenringes 4 verbunden. Verbindet man diese drei Fixierungspunkte durch eine gedankliche Linie miteinander, so entsteht ein gleichseitiges Dreieck. Diese Konfiguration ist ursächlich für eine Gleichförmigkeit bezüglich der entstehenden Knotenlinien der Klangfigur verantwortlich, so dass die Klangfigur ein auf Oberschwingungen getrimmtes Klangbild ergibt, bei welchem die hohen Frequenztöne bevorzugt übertragen werden. Selbstverständlich können andere Fixierungsarten vorgesehen werden, die ohne weiteres ein Korrektiv zu den übrigen Variablen einer eingesetzten Platte bilden können.
Jedem Fixierungspunkt 6a, 6b, 6c sind Einschnitte 6d, 6e, 6f in der Platte 6 zugeordnet, die geometrisch betrachtet ebenfalls einen gleichförmigen Verlauf beschreiben. Diese Einschnitte 6d, 6e, 6f bilden eine weitere wirkungsvolle Methode, um auf die von der jeweiligen Platte 6 bedingten physikalischen Eigenschaften einwir ken zu können. Durch diese Einschnitte 6d, 6e, 6f wird die Erregbarkeit der Platte 6 in dem Sinne verändert, dass eine zu scharfe Resonanz dieser Platte 6, deren Verlaufskulmination des Frequenzganges über die optimalen 3000 Hz zeigen würde, gemildert wird.
Damit die Verankerungsäste 6g, 6h, 6i der Platte 6 nicht zu schwach ausfallen, werden die Einschnitte 6d, 6e, 6f bei bedarfmässiger weitergehender Minderung der Resonanz gegen das Innere der Platte 6 abgewinkelt weitergeführt, wobei in diesem Zusammenhang zu beachten ist, dass die Platte 6 im Bereich des piezoelektrischen Resonators 7 eine möglichst grosse freie Fläche aufweist Eine weitere Variable der Platte 6 bildet die Breite dieser Einschnitte 6d, 6e, 6f, die von Fall zu Fall den jeweiligen Bedürfnissen hinsichtlich des gewünschten Frequenzganges anzupassen ist.
Horizontale oder quasi-horizontale auf die Fixierungspunkte 6a, 6b, 6c auftreffende Schwingungen vermögen sich, wegen des dort gegenüber der Beaufschlagungsebene der Platte 6 resultierenden Steifigkeitsgefälles, nicht ins Innere bis zum piezoelektrischen Resonator 7 fortzupflanzen: Im allgemeinen prallen diese Schwingungen dort ab, worauf sie primär vom Isolationskörper 3 absorbiert werden. Der einzige Weg, den Schwingungen grosser Energie allenfalls offensteht, ist eine Oberflächen-Fortpflanzung entlang der Stirnseiten der Platte 6, von einem Fixierungspunkt zu den übrigen. Je genauer die gleichseitige Dreiecksform der Fixierungspunkte 6a, 6b, 6c untereinander ist, desto grösser wirkt sich die gegenseitige Neutralisierung der Schwingungen, die von einem Punkt zu den anderen wandern, aus.
Damit erweist sich die gewählte Dreipunkt-Fixierungsart der Platte 6 von der Geometrie eines gleichseitigen Dreiecks in doppelter Hinsicht als vorteilhaft. Darüber hinaus, eine kleine Oberflächenrauheit der ganzen Platte 6 wirkt sich energievernichtend auf diese Schwingungen aus. Die Umgebung der maximal aktivierbaren Stelle des piezoelektrischen Resonators 7 erfährt demnach auf jeden Fall keine Beaufschlagung durch Schwingungen aus den Umgebungsgeräuschen.
Einfallende Schwingungen auf das Mikrofon über eine andere Ebene werden ohnehin vom Isolationskörper 3 neutralisiert. Die Kompaktheit des ganzen Mikrofons, das eine Höhe von ca. 8 mm aufweist, verunmöglicht sodann, dass sich ein Eigenschwingungsverhalten einstellen könnte. Die einzige "schwingungsdurchlässige" Ebene ist die membranseitige, welche ja körperseitig anliegt, weshalb das Mikrofon, d.h. der piezoelektrische Resonator, d.h. das Induktionselement, nur von den Körperschwingungen beaufschlagt werden kann.
The present invention relates to a hearing / speaking set according to the preamble of claim 1.
State of the art
The purpose of hearing / speaking sets is to enable communication over a distance. Their acceptance essentially depends on the extent to which they can affect the general freedom of movement of the wearer. Minimized space requirements require a hearing / speaking set, which is used for tight-fitting headgear, as is the case, for example, with outfitters of order and rescue troops with difficult moments of danger. The main focus here is on fire, \ lwehr, chemical operations. In such cases, radio-controlled communication is an indispensable condition for the efficient coordination of forces and the provision of protective measures for the operational team.
Thus, two conditions have been addressed which such hearing / speaking sets have to meet: On the one hand, such a set must be extremely easy to carry, i.e. there are no restrictions on clothing or the freedom of movement required by the wearer; on the other hand, the transmission quality must be extremely good if you want to achieve the desired goal in difficult conditions. As far as can be seen, a hearing / speaking set, which leaves the head section of the wearer largely free, with a transmission quality of the top order, cannot be found in the market offer.
Presentation of the invention
The invention seeks to remedy this. The invention, as characterized in the claims, is based on the object, with a hearing / speaking set of the type mentioned, its load-bearing capacity even when used with a protective helmet, respiratory protection devices, gas masks, protective suits, individually or in combination with one another a transmission quality of the highest quality.
The main advantage of the invention can be seen in the fact that the head part of the wearer remains free: the hearing function is provided by means of an ear insert which melts together with the ear shape and ear cup of the wearer to form a non-obstructive and form-fitting unit. The speech function is performed using a larynx microphone, in which the loss of quality of the voice to be transmitted which has been customary up to now has been eliminated.
Advantageous further developments of the task solution according to the invention are characterized in the dependent claims.
An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the drawings. All elements not necessary for the immediate understanding of the invention have been omitted. Identical elements are provided with the same reference symbols in the various figures.
Brief description of the drawings
It shows:
1 is a hearing / speaking set consisting of a neck strap with built-in microphone and a listening insert,
Fig. 2 acting on structure-borne microphone and
Fig. 3 is a view of the microphone of FIG. 2, along the section plane.
Ways of carrying out the invention, commercial usability
Fig. 1 shows a neck strap to a larynx microphone A, as described in the document CH-A5 664 659. In terms of cable C1, a hearing insert B is connected to this neckband, which is supplemented with an elastic, continuous earpiece B1. The elasticity of this ear hook is symbolized by the bulging shape B2, which spans the ear root shape in question when worn. The entire hearing insert B is kept extremely flat so that it does not protrude from the shape of the auricle and therefore does not develop a space-related disability.
The elastic ear hook B1 always adapts optimally to the shape of the ear root, is comfortable to wear, does not cause pressure points, which incidentally applies to the entire hearing insert B, and ultimately causes the inserted hearing insert to remain immovable throughout the use, which in turn is reflected the transmission quality has a positive effect. The neck microphone tongue, which can be designed to be flexible using, for example, an elastic rocker, carries a microphone 1-10, the design of which will be discussed in more detail in FIGS. 2 and 3. A cable C2 provides the connection to a radio.
In connection with the geometric shape of the panel (Fig. 2, Item 6), the following physical processes should be noted: The simplest flat sounders are vibrating membranes and panels. There is the same difference between them as there is between a string and a stick. From a physical point of view, a membrane is such a thin, two-dimensional structure that it offers no resistance to bending, and therefore no longer offers any resistance; it can therefore only carry out mechanical vibrations if it is tightened by an external force, as is the case, for example, with a drum. In contrast, due to its greater thickness than a membrane, a plate has so much bending elasticity that it can carry out elastic vibrations without external forces.
Only the transverse vibrations, also known as bending vibrations, which cause the plate to vibrate, are of importance here. As such, a plate does not need to be fixed in order to develop the desired effects. The sound pattern of a plate subjected to transverse vibrations can be decisively changed by the choice of a certain geometric shape of the plate and by the predetermined number and location of the fixing points between the plate and the outer housing. The chosen geometric shape of the plate and its fixation constellation are primarily a measure of how regularly the sound figures turn out. By acting on these variables, the sound image can be changed significantly, i.e., the relative proportions of high and low tones can be shifted.
An increase in the relatively small proportion of high tones in a microphone acting on structure-borne noise, coupled with a regular sound pattern, can be achieved using a plate that is preferably anchored to the mass-forming body of the microphone via three fixing points that are regularly distributed around the circumference. The knot lines of the sound figure with this type of fixation form a sound figure regularly trimmed to harmonics. It should be taken into account that the optimal acoustic range is between 300-3000 Hz.
So that the sound image resulting from the transversal vibrations, which is still characterized by a relatively large proportion of low frequency tones due to the point at which the speech sounds are picked up, is not too muffled in such a way that a nasal transmission sound would be the result, the excitability of the record is made by appropriate Incisions increased, these incisions are well suited as a corrective to the variables of the plate and their environment due to their variability. These variables come from both the physical properties and the geometrical shape of the respective plate. Furthermore, the "peak point" (= highest amplitude value as a function of frequency) is also influenced by the number and location of the fixing points between the plate and the envelope of the microphone.
Even the quantity and quality of the insulation compound used in the microphone has an impact in this regard. These variables also have a great effect per se, because the desired miniaturization of the object according to the invention only allows a small plate, the minimum thickness of which may result in a disproportionate relationship to the specified areal extent.
What can thus be accomplished at most by an active tone controller, with its disadvantages in terms of additional space requirement and additional power consumption, can now be achieved passively by the inventive design of the microphone. The invention can also achieve a substantial improvement in efficiency with regard to the timbre of the transmitted speech sounds when the object according to the invention is used as a larynx microphone.
2 shows a microphone acting on structure-borne noise, which consists of an outer housing 1, an amplifier 2, an insulating body 3, an intermediate ring 4 enclosed by the insulating body 3, a diaphragm 5 on the body side, which is physically considered a plate, with an end pin 5a, a plate 6, in which a piezoelectric resonator 7 is integrated, an impedance converter 9, a microphone-internal line 8 and a cable 10 leading to the outside. The elements 1-10 shown in FIG. 1 have an interdependency with respect to one another which relate both to the actual transmission process and to all accompanying measures for increasing the transmission quality.
The membrane 5 is to be designed in such a way that the resonance generated by the body vibrations is transmitted with the greatest possible efficiency to the plate 6 and resonator 7 which is operatively connected to the pin 5a. The use of a diaphragm 5, for example, would have a negative effect in this context, which, in particular due to its physical properties, would not be able to pass on the small portions of high frequency tones at all, or would have the property of suppressing these frequency tones. The body-side surface of the membrane 5 is preferably to be coated with a noble metal in order to increase its skin friendliness. The membrane 5 is operatively connected to the plate 6 via the pin 5a, this connection preferably being made by means of a contact with parts.
This plate 6 can easily have a centering recess for the pin 5a, whereby the assembly of these parts is subject to an essential quality assurance. This centering arrangement between pin 5a and plate 6 can be provided such that pin 5a is connected to plate 6 by hard soldering. This configuration has the advantage that the entire diaphragm 5 is not physically inhibited in relation to the outer housing 1 and is therefore absolutely free-swinging, which has a positive effect on the transmission of the body vibrations to the plate 6, because immediacy prevails. The plate 6 is embedded in the intermediate ring 4 and lies there on the shoulder surface, the mutual fixation of these two parts being dealt with in detail under the description of FIG. 3.
The plate 6, and consequently the piezoelectric resonator 7 integrated there, is accordingly subjected to a focus in the form of vibrations which are absorbed by the membrane 5. The integration of the piezoelectric resonator 7 in the plate 6 is to be provided in such a way that the center of gravity of the two elements coincide, which ensures that the resonator 7 is only activated at points. The intermediate ring 4, which serves as a carrier for the plate 6 and the resonator 7, is in turn embedded in the insulating body 3 in such a way that the piezoelectric resonator 7, with the exception of the membrane-side surface, is insulated on all sides from ambient noise. As damping resp.
Insulation material, for example, a silicone compound can be used, which can be poured into the free space between the outer surface of the intermediate ring 4 and the inner surface of the outer housing 1. The impedance converter 9 is integrated in the amplifier 2, and this is connected in voltage terms to the piezoelectric resonator 7 via the line 8. The latter two elements help to qualitatively increase the efficiency yield in the transmission of the vocal sounds by capturing body vibrations. In particular, the impedance converter 9 perceives an impedance adaptation to a radio device which may be connected downstream and which is connected via the cable 10 to the microphone acting on structure-borne noise.
The material of the plate 6 is to be chosen so that it has a low absorption capacity against vibrations, which can already be achieved with a common spring steel. This leads to the fact that the vibration amplitudes of the applied piezoelectric resonator 7, which forms a symbiosis with the plate 6 according to what has been said, can be acted upon in such a way that a sharper resonance is achieved, which improves the reproduction quality of the vocal sounds leads. Further arrangements for this final purpose relate to the configurations of the plate 6, which will be explained in the description of FIG. 3.
Because the body-side vibrations initiated by the vocal sounds on the membrane 5 and subsequently on the pin 5a experience an almost punctiform concentration, which trigger a compressing and maximized effect on the piezoelectric resonator 7, the plate 6 must have a minimum material thickness, should be Resistance can provide the bending elasticity required for this. This minimum material thickness of the plate 6 is also due to the fact that the entire microphone is only 10 mm in diameter and that the plate 6 will therefore have a diameter of perhaps 6-7 mm.
Instead of the piezoelectric resonator 7, an induction element not shown in the figure, which preferably consists of a coil and a magnetic core, can be provided as the transducer. This element is connected at a certain distance from the plate 6. The coil and magnetic core form a so-called dynamic converter, which does not require the voltage that is absolutely necessary for piezoelectric ("phantom power"). The transmission takes place here through the induction generated by the transducer as a function of the vibrations emanating from the plate 6, due to its action by the diaphragm 5 on the body side. Such a variant is suitable wherever a voltage for feeding the piezoelectric resonator 7 is not available, as is the case, for example, with sets for pilots.
FIG. 3 shows a section through the plane 3-3 of FIG. 2. The type of anchoring and the geometrical shape of the plate 6 can be seen here. This is of a rounded shape, and it is also attached via a three-point fixation 6a, 6b, 6c the inner wall of the intermediate ring 4 connected. If you connect these three fixation points with each other by a line of thought, an equilateral triangle is created. This configuration is causally responsible for a uniformity with regard to the resulting node lines of the sound figure, so that the sound figure results in a sound image trimmed to harmonics, in which the high frequency tones are transmitted preferentially. Of course, other types of fixation can be provided, which can easily form a corrective to the other variables of an inserted plate.
Incisions 6d, 6e, 6f in the plate 6 are assigned to each fixing point 6a, 6b, 6c, which geometrically also describe a uniform course. These incisions 6d, 6e, 6f form a further effective method in order to be able to act on the physical properties caused by the respective plate 6. Through these incisions 6d, 6e, 6f, the excitability of the plate 6 is changed in the sense that an excessively sharp resonance of this plate 6, the curve of which the frequency response would show above the optimal 3000 Hz, is alleviated.
So that the anchoring branches 6g, 6h, 6i of the plate 6 are not too weak, the incisions 6d, 6e, 6f are continued at an angle if the resonance needs to be reduced further against the inside of the plate 6, in which connection it should be noted that the plate 6 has the largest possible free area in the area of the piezoelectric resonator 7. A further variable of the plate 6 forms the width of these incisions 6d, 6e, 6f, which is to be adapted from case to case to the respective requirements with regard to the desired frequency response.
Horizontal or quasi-horizontal vibrations impinging on the fixing points 6a, 6b, 6c are not able to propagate inside to the piezoelectric resonator 7 because of the difference in stiffness there relative to the plane of action of the plate 6: In general, these vibrations bounce off where they are are primarily absorbed by the insulation body 3. The only way that vibrations of high energy are at best open is a surface propagation along the end faces of the plate 6, from one fixation point to the rest. The more precisely the equilateral triangular shape of the fixing points 6a, 6b, 6c with one another, the greater the mutual neutralization of the vibrations which move from one point to the other.
Thus, the selected three-point fixing type of the plate 6, based on the geometry of an equilateral triangle, proves to be advantageous in two respects. In addition, a small surface roughness of the entire plate 6 has an energy-reducing effect on these vibrations. The environment of the maximum activatable point of the piezoelectric resonator 7 is therefore in any case not exposed to vibrations from the ambient noise.
Any vibrations incident on the microphone over another level are neutralized by the insulation body 3 anyway. The compactness of the entire microphone, which has a height of approx. 8 mm, then makes it impossible for self-oscillation behavior to occur. The only "vibration-permeable" level is the membrane-side, which lies on the body side, which is why the microphone, i.e. the piezoelectric resonator, i.e. the induction element can only be subjected to body vibrations.