DE341557C - Mikrophon zum Gebrauch in geraeuschvoller Umgebung, z. B. auf Flugzeugen o. dgl. - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN
AM 5. OKTOBER 1921

KLASSE 21 a GRUPPE

Die Erfindung bezweckt die Schaffung- eines Mikrophons, das zum Gebrauch an geräuschvollen Plätzen, z. B. auf einem Flugzeug, geeignet ist. Das neue Mikrophon spricht auf Schallwellen an, die von einer in seiner Nähe befindlichen und einer Membranseite gegenüberliegenden Quelle ausgehen, während es im wesentlichen unempfindlich ist gegenüber Geräuschen, die von anderen Quellen ausgehen.

Es hat sich herausgestellt, daß das erstrebte Ziel erreicht wird, wenn man den schallempfindlichen Teil oder die Membran des Mikrophons so anordnet, daß die Schallwellen (d. h. die Reihen von Schwankungen im Luftdruck, · die durch den Schall hervorgerufen werden), die es erreichen, so gut. wie möglich gleichmäßig freien Zugang zu beiden Membranseiten haben. Zu diesem Zwecke wird die Membran -am besten durch einen dünnen Tragring gehalten, der ihren äußeren Umfang umgibt. Die diesen Ring·' stützenden Teile und die elektrischen Anschlüsse für das Mikrophon werden so angeordnet, daß sie für die Schallwellen auf beiden Seiten der Membran einen im wesentlichen freien Zugang belassen. Die so angeordnete Membran ist infolge der Ausgleichwirkung des Druckes auf beiden Membranseiten unempfänglich für darauf treffende Schallwellen, außer in dem Falle, daß die Schallquelle so liegt, daß die von ihr ausgehenden Schallwellen einen Druckunterschied auf den beiden Membranseiten hervorrufen. Schallwellen von Quellen in oder nahe der Ebene der Membran werden keinen Druckunterschied hervorrufen, selbst' wenn die Quelle dicht an der Membran liegt. Dagegen ist festgestellt worden, daß Schallwellen, die von einer Quelle ausgehen, die sich dicht vor der Membran und ihrer Fläche gegenüber befindet, einen Unterschied im. Druck auf die beiden Seiten der Membran hervorrufen, s>> daß diese für einen derartigen Schall empfindlich ist. Schallwellen, die von einer der Membranfläche gegenüberliegenden, aber weiter entfernten Quelle ausgehen, rufen einen erheblich geringeren Druckunterschied auf beiden Membranseiten hervor. Bei Schallwellen, die von einer solchen Quelle ausgehen, beeinträchtigt die Breite des Stützringes in einem gewissen Maße den Zugang der Schall- 5·. wellen zu' der der Schallquelle abgekehrten Membranseite, und es entsteht ein .gewisser Druckunterschied insbesondere bei solchen Tönen, die eine sehr kurze Wellenlänge haben. Es hat sich aber gezeigt, daJ3 dadurch, daß man den Ring so dünn macht, wie es die baulichen Bedingungen irgend gestatten, und daß man die Membran so anordnet, daß sie den Schallwellen zu ihren beiden Seiten im wesentlichen freien Zugang gewährt, die Wir- Go kung von derartigen Quellen ausgehender Geräusche auf die Membran (außer bei sehr hoher Schwingungszahl) im weitgehenden Maße ausgeschaltet werden kann. Wenn es erforderlich ist, Geräusche von kurzer WeI-lenlänge, d. h. Töne hoher Schwingungszahl,

möglichst vollständig auszuschalten, so muß nur die Membran so gedreht werden, daß die Schallquelle in die Membranebene gelangt.

Die Zeichnung veranschaulicht mehrere Ausführungsbeispiele eines gemäß der Erfindung gestalteten Mikrophons. In der Zeichnung ist * Fig. ι ein Schnitt durch einen einfachen typischen Magnetaufnehmer (Telephon) gemaß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt, zum Teil im Schnitt, zum Teil in Ansicht, eine Auisführungsfor-m eines' Kohlenknopfmikrophons gemäß der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Rückansicht dazu nach Entfernung des Gehäuses.

Fig. 4 ist ein Schnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 2 nach Entfernung des hinteren Gehäuses.

Fig. 5 ist ein Schnitt durch ein vereinfachtes Kohlemikropihon gemäß der Erfindung. Fig. 6 ist eine Vorderansicht dazu.
Fig. 7 ist ein senkrechter Schnitt durch eine abgeänderte. Ausführungsform eines Mikrophons, und

Fig. 8 ist ein Querschnitt dazu.

Fig. ι zeigt den einfachen magnetischen Aufnehmer, der so abgeändert und gestaltet ist, daß er den Bedingungen der Erfindung genügt. Die Membran D wird durch einen dünnen Ring R festgehalten, der aus einem hinteren Teil ι und einem vorderen Teil 2 besteht, die miteinander verbunden sind. An den hinteren Teil ι des Ringes ist ein Rahmen oder Armstern mit zwei oder mehr Armen 3 angeschlossen, die den Magnetkern und die Magnetwicklungen 6 tragen, welche in gebräuchlicher Weise gestaltet sind. Die Vorderseite der Membran D kann bis auf den sehr schmalen Rand freiliegen, der von dem Ringteil 2 überdeckt wird. Auch die Rückseite liegt im wesentlichen frei, da den Schallwellen an der Rückseite eine große Zugangsfläche durch die skelettartige Form des Rahmens 3 geboten wird. Der freie Zugang für die Schallwellen an der Membranrückseite wird dadurch noch verbessert, daß man die Magnetwicklungen 6 kurz hält und sie nach hinten verschiebt, so daß die Polstücke 6^a über die Stirnseite der Magnetwicklungen um ein beträchtliches Stück hervorragen. Die verhältnismäßig unbedeutenden Flächen dieser Polstücke, die dicht an der Membran liegen, beeinträchtigen diese in ihrer Empfindlichkeit gegenüber Schallwellen in keinem irgendwie in Betracht kommenden Maße. Sollte jedoch ein gewisser Grad der Beeinträchtigung der Membranrückseite durch das Vorhandensein von Magneten oder anderen Teilen hervorgerufen werden, so kann diese Beeinträchtigung ausgeglichen werden durch Anbringen· einer Abdeckung 2^a, welche eine mittlere Öffnung 2^δ besitzt. Auf diese Weise wird ein im wesentlichen vollständig gleicher freier Zuging für die Schallwellen auf beiden Membranseiten erzielt. Auf Schallwellen aus einer der Membran gegenüberliegenden und nur wenige Zentimeter von ihr entfernten Schallquelle spricht sie dagegen ohne Ausgleich an, und die durch das Ansprechen hervorgerufenen, diesen Tönen entsprechenden Schwingungen der Membran werden durch magnetische Induktion zur Übertragung in üblicher Weise in elektrische Energie umgewandelt, während die Membran auf Schallwellen von anders gelegenen Quellen, in keinem wesentliehen Maße anspricht.

Fig. 2 bis 4 veranschaulichen ein Mikrophon von der Type der Kohleknopfmikrophone, das so umgebaut ist, daß es den Anforderungen, der Erfindung' genügt. Die Membran D¹ ruht in einer isolierenden Packung 7. Diese ihrerseits liegt in einer Vertiefung 8 eines Ringes 9, der dünn ist im Verhältnis zum Membrandurchmesser. Ein Rahmen oder Joch 10 ist an die Rückseite des Ringes 9 angeschraubt. Dämpfvorrichtungen, bestehend aus Federn 14, sin'd an den Rahmen 10 oder an den Ring 9 angeschraubt. Sie üben einen Druck auf die Membranrückseite durch isolierende Kissen 15 aus. Der Rahmen 10 trägt den veränderlichen Kohlewiderstand, der in gebräuchlicher Weise aus einem becherartigen Behälter 16, einer hinteren Scheibe 17, einer grießartigen Füllung 18 und einem Knopf 19 besteht, dessen eingezogener mittlerer Teil durch eine Glimmermembran 20 hindurchragt. Der Knopf 20 ist mit der Membran D^x durch eine Stange 21 und geeignete Befestigungsmittel verbunden. Anschlußklemmen 22 und die weiteren elektrischen Verbindungen sind wie sonst in der üblichen Weise vorgesehen. Zum mechanischen Schutz der Teile und zur bequemen Anbringung der Vorrichtung ist ein hinteres Gehäuse 25 vorgesehen. Dieses wird in irgendeiner zweckmäßig erschei- 105. nenden Weise an den Ring 9 angeschlossen und kann mit einem durchbohrten Auge 26 zur Verbindung mit einem geeigneten Ständer versehen sein. Das Gehäuse 25 weist zahlreiche Durchbrechungen 27 auf, die den Schallwellen unmittelbaren und freien Zugang zur Membranrückseite gewähren.

Die Vorderseite der Membran könnte bis auf das schmale Übergreifen des Flansches 28 des Ringes 9 vollständig freiliegen, aber-bei einer bisweilen den Vorzug verdienenden Anordnung, wie sie auch in Fig. 2 veranschaulicht ist, kann dieser Flansch sich nach innen fortsetzen, so daß eine Abdeckung 29 vor der Membran entsteht. Diese vordere Abdeckung oder dieser Membranschutz, wenn er vorgesehen wird, wird so gestaltet, daß er den

Schallwellen möglichst unmittelbaren und freien Zugang zu der Membran gewährt, z. B. fiadurch, daß er mit zahlreichen Durchbrechungen 30 versehen wird. Zahl, Anord- :umg und Gesamtfläche der Öffnungen in der Vorderabdeckung und im hinteren Gehäuse, wenn solche Teile zur Anwendung kommen, können zueinander mit genügender Genauigkeit in solche Beziehung gebracht werden, daß sie den Schallschwingungen zu beiden Membranseiten wesentlich gleichmäßig freien Zugang gewähren. Auf diese Weise wird die gewünschte Unempfindlichkeit der Membran gegenüber Schallwellen erreicht, die von einer

verhältnismäßig von der Membran entfernten oder von einer in der Membranebene gelegenen Schallquelle ausgehen. Sie bleibt jedbch vollkommen empfindlich für Schwingungen, die von einer nahe und im wesentlichen gegenüber der Membran liegenden Quelle ausgehen, z. B. für das gewöhnliche Sprechen gegen das Mikrophon.

Natürlich kann bisweilen das hintere Gehäuse wegbleiben, und es kann ein tragender Teil für das Instrument an dem Mittelteil des Rahmens 10 oder in anderer Weise angebracht sein; auch die vordere Abdeckung29 kann wegbleiben.

Der Kohleknopf eines Mikrophons, das nur die beschriebenen Teile umfaßt, kann bisweilen auf die gegen den Knopf selbst oder auf die dahinterliegende Glimmermembran auitreffenden Schallwellen genügend ansprechen, so daß mehr oder weniger starke Störungen entstehen. Um eine Sicherung gegen diese Schwierigkeit zu schaffen, sind Mittel vorgesehen, durch die der Kohleknopf gegen Schallwellen geschützt wird, so daß er lediglich auf mechanische Schwingungen anspricht, die auf ihn von der Membran aus übertragen werden. Fig. 4 zeigt eine Anordnung für diesen Zweck, bei der ein zylindrisches Gehäuse 31 auf den Vorderrand des Bechers 16 aufgeschraubt ist, das eine Fortsetzung des Kohlewiderstandsträgers bildet. Dieses Gehäuse enthält einen inneren Flansch 32 mit einer mittleren Öffnung, die die Stange 21 sehr dicht, jedoch noch mit genügendem Spiel umschließt, so daß sie die Hin,- und Herschwingungen der Stange nicht stört. Dieser Flansch verhindert im wesentlichen den Durchgang von Luft zu und von dem Raum in seinem Inneren, so daß ein Zugang von Luftdruckschwankungen zum Knopf vermieden ist. Es können jedoch noch weitere Mittel zum Abschluß von Luft und Luftdruckscbwankungen vorgesehen sein, so z. B. eine Gummischeibe 33, die auf die Stirnseite des Gehäuses 31 aufgeklebt oder sonst befestigt ist, und die in ihrer Mitte an die Stange 21 durch geeignete Verbindungsmittel angeschlossen ist.

Fig. 5 und 6 zeigen ein Kohlemikrophon einfacherer Form in der Umgestaltung für die vorliegende Erfindung. Der Rahmen besteht aus einem Ring 35, gegen dessen vordere Kante die Membran D² durch einen Flanschring 37 angedrückt wird, der mit federnden Fingern 36 den Ring 35 erfaßt. Der Rahmen enthält außerdem ein Mittelstück 38, an das isolierende Stücke 39 und eine Kohlescheibe 7<> 40 in irgendeiner gebräuchlichen oder geeignet erscheinenden Weise angeschlossen sind. Ferner enthält der Rahmen zwei oder eine kleine Zahl von Armen 41, die das Mittelstück mit dem Ring 35 verbinden. Diese Arme lassen sehr-weite Zwischenräume frei, durch die die Schallwellen die Mernbranrückseite erreichen können. Der Ring 37 kann die lederkante der Membran etwas übergreifen, um sie in ihrer Lage zu sichern. Er besitzt für gewöhnlieh eine große mittlere Öffnung 42, kann jedoch auch bisweilen mit einem Mittelstück 43 ausgestattet sein, das durch Arme 44 mit dem Außenteil verbunden ist, und dieses Mittelstück kann Durchbrechungen 45 aufweisen. Die Membran D² Hegt, wie dargestellt, dicht an der Scheibe 40 und legt sich gegen Kohlekörnchen oder Kohlegrus 46 in den Vertiefungen 47 der Scheibe, wie bei Mikrophonen dieser Art üblich. Der wesentlich gleichmäßig freie Zugang der Schallwellen zu beiden Membranseiten, der durch die'dargestellte Anordnung gesichert wird, bedingt den gewünschten Druckausgleich. Die Membran bleibt jedoch wirksam und empfindlich für Schallwellen, die, aus einer verhältnismäßig nahen Quelle stammend, die Membran vorwiegend einseitig treffen.

Ein abgeändertes Mikrophon der Kohleknopfbauart ist in Fig. 7 und 8 veranschaulicht.

Das Gehäuse 50 enthält in einer Kammer

51 einen veränderlichen Widerstand 52 der Kohleknopfbauart. Dieser Widerstandssatz

52 ist von ähnlicher Bauart, wie der bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 bis 4, außer insofern, als die Kappe 3 i^a lediglich dazu dient, die Membran 20 und die anderen Teile des Widerstandssatzes in Zusammenhang zu halten. An das Gehäuse 50 ist eine Hülse i"

53 angeschlossen. Das vordere Ende dieser Hülse ist scheibenförmig ausgebildet, so daß sie die Rückseite 54 eines Gehäuses für die Hauptmembran D³ bildet. Das Membrangehäuse wird vervollständigt durch einen zweiten Teil 55 mit einem Muttergewinde, das auf ein am äußeren Umfang des Teiles 54 eingeschnittenes Gewinde paßt. Die Membran wird zwischen den Teilen 54 und 55 in einem geeigneten Isolator 56 festgehalten. Eine Stange 57 ist fest an die Membranmitte angeschlossen; sie tritt durch die mittlere

Bohrung der Hülse 53 hindurch. Der Durchmesser dieser Bohrung ist nur wenig größer als der Durchmesser der Stange 57, so daß Schallwellen so gut wie vollständig vom Inneren des Gehäuses 50 abgesperrt sindi, aber gleichzeitig die hin und her schwingende Bewegung der Stange 57 nicht beeinträchtigt wird. An ihrem hinteren Ende weist die Stange 57 einen Gewindekopf 58 auf, der in ein Muttergewinde am äußeren Ende des Knopfes 19 eingreift. Nachdem die Membran mit der durch die Bohrung der Hülse 53 ragenden Stange 57 befestigt ist, wird der Kohleknopfsatz 52 in die Kammer 51 eingebracht, und der Knopf wird auf das hintere Ende der Stange 57 durch Drehen des Satzes aufgeschraubt. Zu diesem Zweck ist ein Schraubenzieherschlitz 59 in der Rückseite des Widerstandssatzes vorgesehen. Nach der Einstellung wird der Satz 52 gegen Drehung oder Bewegung durch eine Klemmschraube 60 gesichert, die durch das Gehäuse 50 hindurchragt, und das hintere Ende des Gehäuses wird durch eine Kappe 59⁰ geschlossen.

Dieses .Mikrophon kann in geeigneter Weise unterstützt werden, z. B. durch einen Tischtelephonständer gewöhnlicher Bauart, dessen oberes Ende bei 65 in punktierten Linien angedeutet ist, indem man das Gehäuse 50 mit einem Auge 66 versieht, das in die gewöhnlich auf einem derartigen Ständer vorgesehene Gabel paßt und ein Bolzenloch. 67 zur Aufnahme des üblichen Klemmbolzens besitzt. Die Gehäuseteile 54 und 55 sind gegenüber den beiden Seiten der Membran D³ mit Öffnungen 61 ausgestattet. Wie aus Fig. 7 ersichtlich, ist die Anordnung der Teile so, daß die Öffnungen zu beiden Seiten der Membran im wesentlichen die gleiche wirksame Fläche aufweisen, so daß der Ausgleich der Luftdruckschwankungen so vollständig gemacht werden kann, wie es zu dem obenerwähnten j Zweck erwünscht ist. Hier befindet sich kein großer Körper nahe der Membranrückseite,

der die beschriebene Anordnung der Öffnungen im Membrangehäuse beeinträchtigen könnte. Die Querschnittsfläche der Hülse 53 ist in dieser Beziehung praktisch verschwindend, und ihreLänge ist so groß, daß dieMembran weit genug vom Kohleknopfgehäuse 50 entfernt ist, daß das Gehäuse die Schallwellen nicht behindert oder in solcher Weise zurückwirft, daß der erstrebte Ausgleich an der Hauptmembran beeinträchtigt werden könnte.

Claims (7)

1. Patent-Ansprüche:

   τ. Mikrophon zum Gebrauch in geräuschvoller Umgebung, z. B. auf Flugzeugen ο. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß die Membran derartig angeordnet ist, daß ihre beiden Seiten den störenden Schallwellen zugänglich sind, damit sich deren Wirkungen auf die Membran möglichst aufheben und nur die einseitig auftreffenden Sprechschallwellen den Mikrophonwiderstand beeinflussen.
2. 2. Mikrophon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Einspannimg der Membran dienenden, vorzugsweise ringförmigen Teile durch Tragstücke (Armsterne o. dgl.) gehalten werden, die so ausgebildet sind, daß sie den schädlichen Schallwellen den Zugang zur Membran möglichst wenig versperren.
3. 3. Mikrophon nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mikrophongehäuse derartig durchbrochen ist, daß die schädlichen Schallwellen von beiden Seiten freien Zugang zur Membran haben.
4. 4. Mikrophon nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderliche Widerstand des Mikrophons so angeordnet ist, daß er von den Schallwellen nicht unmittelbar beeinflußt werden kann.
5. 5. Mikrophon nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die als Kohleknopfmikrophon ausgebildete Kapsel eine Deckkappe aufgesetzt ist, die eine den Kohleknopf (19) mit der Hauptmembran (D¹, Fig. 4) verbindende Stange mit möglichst geringem Spiel umschließt und gegebenenfalls durch ein nachgiebiges Verbindungsmittel (Gummiplatte 33 o. dgl.) schall- und luftdicht an sie angeschlossen ist.
6. 6. Mikrophon nach Anspruch 1 oder den Unteransprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrophonkapsel in ein so weit hinter der Hauptmembran (D³, Fig. 7) liegendes Gehäuse (50) eingeschlossen und mit der Membran durch eine entsprechend lange Stange (57) verbunden ist, daß die Kapsel den Zugang der Schallwellen zur Membranrückseite nicht Hindert.
7. 7. Mikrophon nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der trompetenartig aufgebogene vordere Teil (54) der die Stange (57) mit geringem Spiel umschließenden Hülse (53) zugleich die Rückwand des Membrangehäuses bildet und Durchbrechungen für den Durchtritt der Schallwellen aufweist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.