DE905253C

DE905253C - Diaphragm arrangement for electrostatic microphones

Info

Publication number: DE905253C
Application number: DET3083D
Authority: DE
Original assignee: Tobis Tonbild Syndikat GmbH
Current assignee: Tobis Tonbild Syndikat GmbH
Priority date: 1936-04-26
Filing date: 1936-04-26
Publication date: 1954-03-01

Description

Membrananordnung für elektrostatische Mikrophone Es ist bekannt, die äußeren Abmessungen und damit den Durchmesser der Membran bei elektrostatischen Mikrophonen möglichst klein zu, machen, damit das Schallfeld durch das Mikrophon keine Deformation erleidet. Es ist weiterhin bekannt, die Membranfläche elektrostatischer Mikrophone derart zu unterteilen, daß .die Membran nicht als ganze Fläche, sondern in Teilflächen schwingt. Hierbei ist es vorteilhaft, den Teilflächen voneinander abweichende Eigenfrequenzlagen zu geben.Diaphragm assembly for electrostatic microphones It is known that external dimensions and thus the diameter of the membrane in the case of electrostatic Make microphones as small as possible, so that the sound field through the microphone does not suffer any deformation. It is also known that the membrane surface is more electrostatic To subdivide microphones in such a way that .the membrane not as a whole surface, but oscillates in partial areas. It is advantageous here to separate the partial areas from one another to give different natural frequency positions.

Es hat sich nun herausgestellt, daß bei der hohen Empfindlichkeit elektrostatischer Mikrophone der Einfallswinkel der Schallstrahlen auf die Membranfläche von wesentlicher Bedeutung ist. Bei schräg einfallenden Schallstrahlen tritt eine zeitliche Phasenverschiebung der auf die Membranebene auftreffenden Maxima und Minima auf, so daß die Membran nicht mehr in allen Teilen von gleichen Druckzuständen getroffen wird. Die einzelnen Teile der Membran schwingen dann nicht mehr gleichphasig, und im Grenzfall kann es so weit kommen, daß einzelne Punkte der Membran entgegengesetzte Schwingungen ausführen, wodurch sich ihre Wirkungen kompensieren.It has now been found that with the high sensitivity electrostatic microphones the angle of incidence of the sound beams on the membrane surface is essential. If the sound beams are incident at an angle, a Temporal phase shift of the maxima and minima impinging on the membrane plane so that the membrane is no longer hit by the same pressure conditions in all parts will. The individual parts of the membrane then no longer vibrate in phase, and in borderline cases it can go so far that individual points of the membrane are opposite Execute vibrations, whereby their effects compensate each other.

Dieser Nachteil wird gemäß der Erfindung dadurch behoben, daß die Breitender zur Aufnahme der einzelnen Frequenzbereiche dienenden Zonen in der Richtung der schräg einfallenden Schallstrahlen nur einen Bruchteil der kürzesten Schallwellenlänge des jeweils in Frage kommenden Frequenzbereiches betragen.This disadvantage is eliminated according to the invention in that the Wider zones serving to accommodate the individual frequency ranges in the direction of the obliquely incident sound rays are only a fraction of the shortest sound wavelength of the frequency range in question.

Wenn die Membran mehrere in Richtung der schräg einfallenden Schallwellen hintereinanderliegende Teilflächen für eine oder mehrere F.reclüenzlagen besitzt, kommt es darauf an, daß die größte Ausdehnung der Teilflächen abgestuft ist und beispielsweise höchstens drei Viertel der kür-. zesten Schallwellenlänge des Frequenzbereiches: beträgt. Die Anwendung der Erfindung ist sowohl bei Meinbrananordnungen möglich, bei denen die verschiedenen Teilflächen durch gerade Linien begrenzt sind als auch bei solchen Anordnungen, bei denen die Teilflächen konzentrische oder exzentrische Ringe bilden. Ausführungsbeispiele von 1-lembrananordnungen gemäß der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Durch diese Zeichnung soll die Erfindung aber nicht beschränkt werden.When the membrane several in the direction of the obliquely incident sound waves successive partial areas for one or more F.reclüenz layers owns, it is important that the greatest extent of the sub-areas is graded and for example, a maximum of three quarters of the freelance. zest sound wavelength of the frequency range: amounts to. The application of the invention is possible both with Meinbran arrangements, in which the various sub-areas are delimited by straight lines as well in such arrangements in which the partial surfaces are concentric or eccentric Form rings. Embodiments of 1-membrane arrangements according to the invention are shown schematically in the drawing. Through this drawing the invention is intended but not be limited.

Fig. i dient zur Erläuterung der physikalischen Grundlagen der Erfindung. Die Fig. 2 bis 4 zeigen Aufteilungen .der Membranfläche gemäß der Erfindung.Fig. I serves to explain the physical principles of the invention. FIGS. 2 to 4 show divisions of the membrane area according to the invention.

In Fig. i sind durch Pfeile seitlich auf eine ,Membran von Rechteckform auftreffende Schallwellen dargestellt. Bei senkrecht auftreffenden Schallwellen schwingt die Membran in ganzer Breite gleichphasig. Bei seitlich auftreffenden Schallwellen dagegen schwingt diejenige Membranseite, an welcher die Schallwelle die Membran zuerst erreicht, in einer anderen Phase als die Mernbranseite, welche vom Schall erreicht wird, nachdem er den Weg längs der vollen Breite der Membran zurückgelegt hat. Wenn die Wellenlänge der auftreffenden Schallwellen :gleich der Breite der Membran ist, schwingen die beiden symmetrisch zur vertikalen Mittellinie liegenden Hälften der Membranfläche in Phasenopposition, so .daß die Membranschwingungen keine resultierende Kapazitätsänderung hervorrufen. Für solche tangential auftreffenden Schallwellen, .deren Wellenlänge der i4lembranbreite entspricht, besitzt die Anordnung daher .die Empfindlichkeit Null. Bei Schallwellen größerer Länge tritt diese Erscheinung nur in geringem Maße auf, und wenn die Schallwellenlänge etwa das Doppelte oder ein größeres Vielfaches der Membranbreite beträgt, ist die Auswirkung der Phasenverschiebung der Membranschwingung praktisch sehr gering.In Fig. I are indicated by arrows laterally on a, membrane of rectangular shape impinging sound waves are shown. With perpendicular sound waves the membrane oscillates in phase over its entire width. With sound waves hitting the side on the other hand, the side of the membrane on which the sound wave hits the membrane vibrates first reached, in a different phase than the Mernbran side, which is from the sound is achieved after having traveled the full width of the membrane Has. If the wavelength of the incident sound waves: equal to the width of the Membrane, the two oscillating symmetrically to the vertical center line Halves of the membrane surface in phase opposition, so .that the membrane vibrations do not cause resulting change in capacitance. For those tangentially impinging The arrangement possesses sound waves whose wavelength corresponds to the width of the membrane therefore .the sensitivity is zero. This phenomenon occurs with sound waves of greater length only to a small extent on, and when the sound wavelength is about twice or is a larger multiple of the membrane width, is the effect of the phase shift the membrane vibration is practically very low.

Aus diesem Grunde ist die Me:mbranfläche der Anordnung in Fig. 2 in Teilflächen verschiedener Breite unterteilt, wobei die Flächen i mit kleinster Breite für die Aufnahme der kürzesten Schallwellen, die Teilflächen 2 mit größerer Breite für die Aufnahme größerer Wellenlängen bestimmt sind. Die Breiten .der Teilflächen i und 2 sind der Länge der von ihnen aufzunehmenden Schallwellen angepaßt. Fig.3 zeigt eine Membran, deren Teilflächen wie bei der Anordnung nach Fig. a durch gerade Kanten begrenzt sind, bei der jedoch,die F'lächenaufteilung der Membran symmetrisch zur Mittellinie vorgenommen ist. Die Fläche i für die höchsten Frequenzen befindet sich als vertikaler Streifen -in der Mitte der kreisflächigen Gesamtmembran. rSeitlich daran. anschließend finden sich zwei auf eine tiefere Frequenzlage abgestimmte Teilflächen a. Darauf folgen zwei Teilflächen 3 für eine noch tiefere Frequenzlage. Die beiden Flächen 2 sind auf die .gleiche Frequenzlage abgestimmt. Daher ist der Abstand zwischen .den äußeren Kanten dieser Teilflächen 2, d. h. also die größte seitliche Ausdehnung, über welche sich die beiden, Teilflächen :2 einschließlich der Fläche i erstrecken, mit Rücksicht auf die von .den Flächen 2 aufzunehmende Wellenlänge bemessen. Die Teilflächen 3 erstrecken sich zufolge ihrer Anordnung über eine Breite, die dem Durchmesser .der Gesamtmembranfläche gleich ist. Auch dieses Maß ist in dem Ausführungsbeispiel in Fig.3 der Wellenlänge der für die Fläche 3 aufzunehmenden Schallwellen angepaßt.For this reason, the measuring surface of the arrangement in FIG. 2 is in Sub-areas of different widths divided, the areas i with the smallest width for the reception of the shortest sound waves, the partial areas 2 with greater width are intended for the inclusion of longer wavelengths. The widths of the partial areas i and 2 are adapted to the length of the sound waves to be recorded by them. Fig. 3 shows a membrane, the partial surfaces of which, as in the arrangement according to FIG Edges are limited, but the surface division of the membrane is symmetrical is made to the center line. The area i is located for the highest frequencies appears as a vertical stripe in the middle of the circular membrane as a whole. rSide to it. then there are two sub-areas tuned to a lower frequency range a. This is followed by two partial areas 3 for an even lower frequency range. The two Areas 2 are matched to the same frequency position. Hence the distance between . the outer edges of these partial surfaces 2, d. H. so the greatest lateral expansion, over which the two, partial areas: 2 including the area i extend, dimensioned with regard to the wavelength to be recorded by the surfaces 2. the Partial areas 3 extend according to their arrangement over a width that the Diameter of the total membrane area is the same. This dimension is also in the exemplary embodiment in Figure 3 adapted to the wavelength of the sound waves to be recorded for the surface 3.

In Fig.4 ist wiederum eine kreisflächige Membran .dargestellt, welche jedoch abweichend von Fig. 3 aus konzentrischen Kreisringflächen besteht. In der Nähe des Membranmittelpunktes sind schmale Kreisringflächen 5 für die Aufnahme der höchsten Schallfrequenzen angeordnet. Am äußeren Rand der Gesamtfläche liegen breitere Kreisringflächen 4, die zur .Aufnahme von Schallwellen mit geringerer Frequenz bestimmt sind. Der Wellenlänge der aufzunehmenden Schallwellen ist bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils der äußere Durchmesser der Kreisringflächen angepaßt.In Figure 4, a circular membrane is again .darstellung, which however, in contrast to FIG. 3, it consists of concentric circular ring surfaces. In the Near the center of the membrane are narrow annular surfaces 5 for receiving the arranged at the highest sound frequencies. At the outer edge of the total area there are wider ones Circular ring surfaces 4, which are intended for the .aufaufnahme of sound waves with a lower frequency are. The wavelength of the sound waves to be recorded is in this embodiment each adapted to the outer diameter of the circular ring surfaces.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Diaphragm assembly for electrostatic microphones, the membrane of which was designed to accommodate different frequency issues Partial areas is divided, characterized in that the widths of the for inclusion Zones serving the individual frequency ranges in the direction of the inclined ones Sound rays only a fraction of the shortest sound wavelength of each -in Question of the frequency range.

2. Membrane arrangement according to claim i "thereby characterized in that the widths of the various partial areas .maximum three quarters the shortest sound wavelengths to be recorded by them.