DE695257C - Mikrophonanordnung - Google Patents

Description

Es ist mit den bisher bekanntem Mikrophonen nicht möglich, geringe Lautstärken so zu verstärken, daß ζ. B. Sprache aus größerer Entfernung aufgenommen werden, kann. Bei der erforderlichen großen Verstärkung treten nämlich starke Eigengeräusche auf, die die übertragenen Schallreize stören oder ganz übertönen. In der Regel Verzerr en außerdem die bisher bekannten Mikrophone bei

to geringer akustischer Erregung, weil ihre Eigenschaften von der Frequenz abhängen, namentlich auch ihre Empfindlichkeit unter einer gewissen Reizschwelle abklingt. Bei· großer Entfernung und dementsprechend geringer Erregung überträgt das Mikrophon daher im wesentlichen Frequenzen in der Nähe seiner Eigenfrequenz, während die von den übrigen Frequenzen herrührenden Erregungen bereits unter der Reizschwelle des· Mikrophons liegen. Die Übertragung wird daher in der Regel mit abnehmender Lautstärke immer schlechter.

Es ist bekannt, zwölf übliche Mikrophone mechanisch zusammenzubauen und elektrisch zusammenzuschalten, um die abgegebene elektrische Leistung zu erhöhen. Die Benutzung einer größeren Zahl von Mikrophonen hat insbesondere bei der Anwendung einer Vielheit (bis zu mehreren Hundert) von einzelnen Mikrophonen, für die das Gesetz hoher Zahlen gilt, den Vorteil, daß die für die Tonübertragung wichtigen Größen sich über einen größeren Bereich statistisch mit ausreichender Dichte verteilen und ihre Gesamtheit ein Mikrophon mit wesentlich besseren Eigen- 3 schäften darstellt, als ein einzelnes Mikrophon oder eine geringe Anzahl solcher.

Es ist, wie erwähnt, zwar bekannt, für die Aufnahme von Schall mehrere Mikrophone zu kombinieren; die räumliche Ausdehnung 4" der verwendeten Mikrophone machte aber die Verwendung einer sehr großen Anzahl fast unmöglich, namentlich weil der Schall nicht mit gleicher Phase auf alle Mikrophone auffällt und schon dadurch Verzerrungen auftreten.

Diemgegenüber werden die Übertragungsverhältnisse wesentlich verbessert, wenn man eine Mikrophonanordnung schafft, in der bis zu mehreren Hundert einzelne Mikrophone auf kleinstem Raum und daher praktisch unter glei- 5« chen Anregungsbedingungen zu einem Ganzen vereinigt sind. Außer dem erwähnten Vorteil wird dadurch auch eine erhebliche Steigerung· der Empfindlichkeit erreicht. Damit wird die Anwendung einfacher Verstärker, z. B. solcher mit nur zwei Verstärkerröhren und Netzanschluß, ermöglicht, um auch für Lautsprecheranlagen genügende Energie

*)■ Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Dr. Helmut Seil in Potsdam-Babelsberg.

zu erhalten. Störpegel und Reizschwelle sind bei der Verwendung der neuen Mikrophonanordnung infolged_essen um ein Vielfaches heruntergesetzt.
Die praktische Durchführung der Erfind dung erforderte die Überwindung von Schwieg rigkeiten, die in den Eigenschaften von Kohlekontakten begründet sind. Das Kohlematerial neigt zum Einklemmen, daher sind Mikroto phone, die besonders flach gebaut sind, was an sich höhere Empfindlichkeit und niedrigere Reizschwelle ergibt, elektrisch nicht stabil genug¹, weil kurzschlußähnliche Erscheinungen auftreten. Dadurch wird insbesondere die Parallelschaltung mehrerer Mikrophone unmöglich. ;

Auf der anderen Seite hat die Serienschaltung die bekannten Nachteile der Undefinierten Spannungsverteilung. Es können Abreißeffekte auftreten und damit große Spannungsschwankungen, die den Übergangswiderstand sprunghaft verändern, so daß die Spannungsverteilung bei einer größeren Anzahl hintereinander geschalteter einzelner Mikrophone zeitlich stark schwankt.

Ein weiterer Nachteil der Verwendung !hoher Spannungen, wie sie bei der Serienschaltung vieler Mikrophone zur Erzielung ausreichender Empfindlichkeit erforderlich ist, ist das Auftreten von Polarisation. Es ist zwar möglich, das Kohlematerial so weit zu reinigen, daß Metallbeschläge durch Elektrolyse nicht auftreten; Gasbildung durch Zersetzung immer vorhandener Feuchtigkeit ist aber nur sehr schwer zu verhindern. Daher ist es zweckmäßig, Spannungen unter der Polarisationsspannung zu verwenden.

Durch die im nachfolgenden beschriebene neue Anordnung wird es nun möglich, eine so weitgehende Übereinstimmung sowohl der elektrischen Eigenschaften als auch der Anregungsbedingungen der einzelnen Mikrophone zu erhalten, daß die Vorteile der Parallelschaltung erreicht werden, ohne daß ihre Nachteile in Kauf genommen zu werden brauchen.

Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile bei einer Mikrophonanordnung, bei der eine Vielheit (mehr als zehn bis zu mehreren Hundert) an. sich vollständiger Einzelmikrophone mit hoch abgestimmten Membranen, deren Abmessungen in einer Dimension 1 bis 2 cm nicht überschreiten, die mechanisch zusammengebaut und. elektrisch zusammengeschaltet sind, dadurch vermieden, daß man einen plattenförmigen Grundkörper aus Isolierstoff mit unmittelbar aneinanderstoßenden grubenartigen, mit Kohle gefüllten Vertiefungen vorsieht, die durch Grate getrennt sind, auf denen eine sich über alle Vertiefungen erstreckende gemeinsame Membran befestigt ist, vorzugsweise durch eine Deckplatte mit Vorsprüngen, welche den Graten .der Grubenränder entsprechend festgehalten • ist. Es ist also ein gemeinsamer großer {p&am für das Kohlematerial vorhanden, der 'Mür.Gh trennende Rippen in eine große Anzahl '.-vöft einzelnen Raumteilen grubenartig unterteilt ist, wobei jeder abgegrenzte Kohleraumteil mit einer Teilmembran zusammenwirkt, die am Rande jedes abgegrenzten Kohleraumteiles festgehalten ist und zusammen mit' ihm ein vollständiges Einzehnikrophon bildet. Statt jede Grube mit je einer Membran zu versehen, ist es zweckmäßig, ©ine über alle Gruben sich erstreckende Membran an den Rändern jeder Grube, z. B. durch eine passende Deckplatte., festzulegen. Die abgegrenzten Raumteile können dabei sehr klein bemessen sein, ihre Breite soll erfindungs- 8_t.^:-- gemäß 10 bis 20mm nicht übersteigen; .das entsprechende Stück der Membran hat dann, namentlich, wenn sie aus Glimmer oder Acetylcellulose von geringer Dicke₃ etwa 0,01 mm, hergestellt wird, so hohe Eigenschwingungszahl, daß man aus dem Frequenzbereich des zu übertragenden Schalles herauskommt.

Die bei dem im nachstehenden beschriebenen Ausführungsbeispiel angewendete Unterteilung genügt erfahrungsgemäß, inn diese Bedingungen zu erfüllen.

In einem Grundkörper r aus Isoliermaterial, z.B. aus Kunstharz von etwa 100 bis 200 cm² Fläche und 1 bis 2 cm Dicke, sind Gruben 2 von Halbzylinderform angeordnet, die senkrecht zu ihrem Verlaufe von Kanälen 4 durchschnitten werden. In den Kanälen 4, die tiefer sind als die Gruben, liegt je ,ein Kohlestreifen 5. Der erste, dritte, fünfte usw. ist an einen gemeinsamen, in der Zeichnung rechts liegenden, nicht gezeichneten Leiter angeschlossen, der zweite, vierte, sechste usw. an einen an der linken Seite liegenden. Sämtliche Gruben und Kanäle sind mit Kohlepulver ausgefüllt. Die in den Kanälen liegenden Kohlestreifen sind so schmal, daß sie ganz von Kohlepulver überdeckt sind. Die die halbzylinderförmigen Gruben abgrenzenden Stege haben alle möglichst gleiche. Höhe; die Profilierung wird so ausgeführt, 11 ο daß die Kanten 6 scharf sind.

Auf den Rändern der einzelnen, durch die Rinnenfräsung und die Kanäle gebildeten Gruben liegt die AcetylceUulosemembran 7. In die Deckplatte 10 sind Längsnuten 8 eingefräst, zwischen denen schmale streifenförmige Vorsprünge 9 stehenbleiben. Die Höhe der Vorsprünge beträgt nur einige Zehntel Millimeter. Sie liegen den Rändern der Gruben 2 gegenüber. Die Membran wird wischen den scharfkantigen Grubenrändern und den streifenförmigen Vorsprüngen, also

zwischen Schneiden und ebenen Flächen, geklemmt und dadurch besonders gut festgehalten.

In der Deckplatte io sind Schallöffnungen S angebracht; bei Abb, 2 sind sie als den Gruben 2 parallel laufende Schlitze 12 dargestellt; sie können auch entsprechend Abb. 3 aus kreisförmigen Bohrungen 11 bestehen. Die letztere Form ist günstiger, weil die Festig¹-keit der Deckplatte dadurch weniger geschwächt wird. ι

Deckplatte und Grundkörper werden so bearbeitet, namentlich durch Schleifen, daß die Stege zwischen dein Gruben, welche diese abteilen, in gleicher Höhe liegen und die Klemmung der Membran mit Sicherheit erfolgt.

Vollkommene Gleichförmigkeit der einzelnen Mikrophone wird dabei nicht erreicht.

Das ist aber unter Umständen gerade nützlich, um eine Verteilung der Eigenschaften auf einen größeren Bereich zu erzielen. Dias letztere ist im verstärkten Maße der Fall, wenn die Gruben und Kanäle nicht wie in

'.5 dem beschriebenen Ausführungsbeispiel verlaufen und sich rechtwinklig durchkreuzen, also Mikrophone von gleicher Membranfläche abteilen, sondern so, daß eine Unterteilung in unter sich ungleiche Flächen erfolgt. Das ist z. B. dann der Fall, wenn die Gruben längs konzentrischer Kreise verlaufen oder längs einander umschließender Ellipsen und die Kanäle längs deren orthogonalen Trajektorien oder umgekehrt die Kanäle längs kon_:

zentrischer Kreise usw.

Die Form der Gruben ist bei dem Ausführungsbeispiel die eines Halbzylinders mit Wellenlinien ähnlicher Leitkurve.

Die Verbindung der Deckplatte mit dem Grubenkörper erfolgt durch Verschraubung am Umfang.

Das Gesamtgewicht der Anordnung ist verhältnismäßig groß, so daß der Gesamtkörper nicht schwingt.

Die Gruben und Kanäle bilden miteinander einen einzigen verhältnismäßig .großen Raum¹. In ihn wird das Kohlepulver von einer Füllöffnung aus hineingeschüttet und gleichmäßig verteilt. Unterschiede gleichen sich·, weil¹ überall große Querschnitte zur Verfugung stehen, leicht aus. Das Kohlematerial wird außerdem praktisch wegen der weitgehenden Unterteilung den Massekräften entzogen; Ver-. Lagerungen treten nicht auf, weil die Bewegung der einzelnen Teilchen durch Reibung verhindert wird. Die Füllung des Kohleraums ist vollständig.

Aus diesen Gründen ist die Mikrophotnan,-ordnung unempfindlich gegenüber Erschütterungen und hat ,in jeder Lage praktisch gleiche Empfindlichkeit.

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Mikrophonanordnung mit einer Vielheit (mehr als zehn bis zu mehreren Hundert) an sich vollständiger Eiozelmikrophone mit hoch) abgestimmten Membranen, deren Abmessungen in einer Dimension ι bis 2 cm nicht überschreiten, die mechanisch zusammengebaut und elektrisch zusammengeschaltet sind, gekennzeichnet ■durch einen plattenförmigen Grumdkörper aus Isolierstoß mit unmittelbar aneinanderstoßendem grubenartigen, mit Kohle ge--, füllten Vertiefungen, die durch Grate getrennt sind, auf denen eine sich über alle Vertiefungen erstreckende gemeinsame Membran befestigt, vorzugsweise durch eine Deckplatte mit Vorsprüngen, welche den Graten der Grubenränder entsprechen, festgehalten ist.

2. Mikrophonanordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Membranen von unter ²/₁₀mm Dicke aus nicht leitendem Stoß, z. B. Acetylcellulose.

3. Mikrophonanordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch streifenförmige Vorspränge in der Deckplatte von im Verhältnis zu den Grubenabmessungen geringer Höhe (einige Zehntel Millimeter) und geringer Breite (0,5 bis 3 mm¹).

4. Mikrophonanordnimg nach' Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die

~ Gruben aus vorzugsweise parallel zueinander verlaufenden Vertiefungen bestehen.

5. Mikrophonanordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch Gruben von der Form eines Halbzylinders.

6. Mikrophonanordnung nach Anspruch i, gekennzeichnet durch in den »oo Grundkörper eingegrabene Kanäle und in diesen verlegte Stromzuleitungen.

7. Mikrophonanordnung nach' Anspruch ι und 6, dadurch gekennzeichnet, daß alle Gruben und Kanäle miteinander in Verbindung stehen und der ganze durch sie und die Membran begrenzte Raum homogen mit Kohlepulver ausgefüllt ist.

8. Mikrophonanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die no in den Kanälen verlegten Zuleitungen! vollständig durch Kohlepulver überdeckt sind.

9. Mikrophonanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruben durch in den Grundkörper eingegrabene Vertiefungen und diese durchkreuzende Kanäle für Stromzuleitungen gebildet sind.

10. Mikrophonanordnung nach Anspruch ι und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und die Gruben einander rechtwinklig durchkreuzen.

11. Mikrophonanordnung nach Anspruch ι und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle und die Gruben geradlinig verlaufen.

12. Mikrophonaiiordnung nach Anspruch ι und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruben längs konzentrischen Kreisen oder Ellipsen verlaufen, die Kanäle längs deren orthogonalen Trajektorien oder umgekehrt. jo

13. Mikrophonanordnung nach Anspruch ι und den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Kohleraum- und Membranunterteilung entstehenden Einzelmikrophone einander par- ₎₅ alle! geschaltet sind.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen