DE1044169B

DE1044169B - Magnetelektrischer akustischer Wandler

Info

Publication number: DE1044169B
Application number: DEB33108A
Authority: DE
Inventors: Dr Werner Puhlmann
Original assignee: ELEKTRONIK GmbH; Deutsche Elektronik GmbH
Current assignee: ELEKTRONIK GmbH; Deutsche Elektronik GmbH
Priority date: 1954-10-22
Filing date: 1954-10-22
Publication date: 1958-11-20

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetelektrischen akustischen Wandler, der insbesondere zur Verwendung" als Mikrophon geeignet ist und ein Zungenplättchen als federelastisdhen, magnetisch leitenden Werkstoff hat, das an einem Steg wenigstens zwei angeschnittene Schenkel aufweist, von denen einer im Luftspalt eines Magneten eingespannt ist, während der andere mit seinem freien Schenkelende vor oder im Luftspalt des Magneten frei schwingend angeordnet ist.

Es sind bereits Wandler dieser Art bekannt, deren Zungenplättchen E-förmige Gestalt haben und mit ihren beiden äußeren Schenkeln im Luftspalt eines Dauermagneten eingespannt sind. Diese bekannten Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß ihre Zungenplättchen außerdem noch an ihrem die Schenkel verbindenden gemeinsamen Steg eingespannt sind. Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß man eine wesentlich höhere Empfindlichkeit und einen besseren Frequenzgang bei magnetelektrischen Wandlern dieser Art erhält, wenn es gelingt, das Zungenplättchen derart auszubilden, daß von zwei nebeneinanderliegenden Schenkeln nur der eine an seinem einen Ende eingespannt, der andere dagegen an seinem anderen Ende mit einer Membran gekuppelt wird. Man erhält dann den Vorteil, daß die bei jeder Sdiwingbewegung auf elastische Biegung beanspruchte Länge in diesem Falle von der Einspannstelle über die Länge des einen Schenkels den verbindenden Steg und von dort bis zum frei schwingenden Ende des anderen Schenkels sich erstreckt. Dies kann man bei einem Wandler der eingangs beschriebenen Art erreichen, bei dem gemäß der Erfindung das im übrigen frei schwingfähige Zungenplättchen ausschließlich an wenigstens einem seiner Schenkelenden im Luftspalt des Magneten eingespannt ist.

In der Zeichnung ist ein magnetelektrischer akustischer Wandler dargestellt.

Fig. 1 zeigt den Wandler in raumbildlicher Darstellung,

Fig. 2 ein Schaubild für den Frequenzgang des Wandlers nach Fig. 1 und

Fig. 3 ein elektrisches Ersatzschaltbild der Wirkungsweise des Wandlers nach Fig. 1.

Der Wandler hat ein E-förmiges dünnes Zungenplättchen 3 aus federelastischem, magnetisch leitendem Werkstoff, daß an einem gemeinsamen Steg 4 drei angeschnittene Schenkel hat. Die beiden äußeren Schenkel 6 sind unter Zwischenlage von Bronzeblechen 7 im Luftspalt 2 eines hufeisenförmigen Dauermagneten 1 eingespannt, während der mit 8 bezeichnete mittlere Schenkel des Zungenplättchens zwar in den Luftspalt 2 des Magneten hineinragt, aber in Magnet elektrischer akustischer Wandler

Anmelder:

Deutsche Elektronik

Gesellschaft mit beschränkter Haftung,

Berlin-Wilmersdorf, Forckenbeckstr. 9-13

Dr. Werner Puhlmann, Darmstadt,
ist als Erfinder genannt worden

g g

diesem frei hin und her schwingen kann. In der Nähe seines freien Endes ist der mittlere Schenkel 8 über einen Stößel 9 mit einer nicht dargestellten Membrane verbunden.

Bei dieser Art der Einspannung, bei der das Zungenplättchen ausschließlich an seinen beiden Schenkelenden 6 eingespannt ist, bestehen mindestens zwei Möglichkeiten für die Ausbildung einer Grundschwingung, die in Analogie zu den elektrischen Schwingungen des Lechersystems als Gleichtakt- und Gegentaktschwingung bezeichnet werden sollen. Im Fall der Gegentaktschwingung schwingt der mittlere Teil 8 der Zunge mit einem Schwingungsbauch am offenen Ende und einem Knoten am geschlossenen Ende, d. h. am Steg 10 der E-förmigen Zunge. Im Gleichtaktfall schwingt das gesamte E-Stück 3 als einseitig eingespannte Zunge, wobei die beiden äußeren Schenkel 6 am Ort der Einspannung 7 einen Knoten haben und am Steg 10 einen Schwingungsbauch aufweisen. Der mittlere, nicht eingespannte Teile 8 der Zunge verläuft in Richtung der Tangente an das ausgelenkte Ende der schwingenden Zunge und bewegt sich somit in der gewünschten Weise im Spalt.

Die Lage der Eigenfrequenzen kann jede für sich durch Beschwerung der Zunge erreicht werden. Die Resonanz der Gleichtaktschwingung wird durch Beschwerung des Ouerstegs der Zunge eingestellt, die der Gegentaktschwingung durch Beschwerung des nicht eingespannten Zungensc'henkels. Durch die Breite des Zungensteges läßt sich die Resonanz der Gleichtaktschwingung unabhängig von der Gegentaktschwingung verschieben. Die Dämpfung der Gleichtaktschwingung kann unabhängig von der Gegentaktschwingung mit Hilfe eines am geschlossenen Ende (Steg) der Zunge angebrachten Dämpfungsmittels eingestellt werden.

Um den Übertragungsbereich des elektroakustischen Wandlers zu erweitern, wird vorzugsweise die eine Resonanzschwingung an die untere Frequenzgrenze

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und die andere Resonanzschwingung in die Mitte des Übertragungsbereiches gelegt.

Der Erfolg dieser Maßnahme bei einem Mikrophon geht aus der in Fig. 2 wiedergegebenen Kurve hervor. Für die Aufnahme dieser Kurve wurde ein Mikrophon im Leerlauf akustisch gemessen, bei dem die Dämpfungsmittel zur Einebnung der einzelnen Resonanzspitzen weggelassen wurden, um den Erfindungsgedanken deutlich zu demonstrieren. Zwischen den beiden Resonanzspitzen 11 und 12 der Zunge entsteht ein ausgeprägtes Minimum. Die Entstehung dieses Minimums läßt sich aus dem elektrischen Ersatzschaltbild (Fig. 3) des mechanischen Systems erklären. In diesem Ersatzschaltbild ist die Impedanz der Membran durch L_M und C_M angedeutet, während C_L die von dem hinter der Membran befindlichen Luftpolster gebildete Kapazität darstellt. Die im Gleichtakt schwingende Zunge bildet einen Reihenresonanzkreis oder Leitkreis L₇₁₁-C^; ein zu diesem paralleler Leitkreis L_Z2-C_Zz entspricht den in Gegentakt schwingenden Zungenteilen. Die Resonanzfrequenzen der beiden Leitkreise entsprechen den Spitzen 11 und 12 in Fig. 2. Der mit der höheren Frequenz angeregte Leitkreis, z. B. L_Zl-C_Zv wirkt als Induktivität und ergibt mit der kapazitiven Komponente des mit niedrigerer Frequenz angeregten Kreises, z. B. -L₂₂-C₂₂, eine Parallelresonanz, die das Minimum zwischen den Spitzen 11 und 12 in Fig. 2 hervorruft. Die Resonanzen lassen sich durch Dämpfungsmaterialien einebnen, z. B. durch Vaseline, Filz, Stoff, Siliconpaste, wie es in Fig. 2 gestrichelt ge-

Claims

PaTENTANSPRÜCHE:

1. Magnetelektrischer akustischer Wandler, insbesondere zur Verwendung als Mikrophon, mit einem Zungenplättchen aus federelastischem, magnetisch leitendem Werkstoff, das an einem Steg wenigstens zwei angeschnittene Schenkel hat, von denen einer im Luftspalt eines Magneten eingespannt ist, während der andere mit einer Membran verbunden und mit seinem freien Schenkelende vor oder im Luftspalt des Magneten frei schwingend angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das im übrigen frei schwingfähige Zungenplättchen (3) ausschließlich an wenigstens einem seiner Schenkelenden (6) im Luftspalt (2) des Magneten (1) eingespannt ist.

2. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Resonanzschwingung an die untere Frequenzgrenze und die andere Resonanzschwingung an die obere Frequenzgrenze des Übertragungsbereiches gelegt ist.

3. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Eigenresonanzen jede für sich durch Beschwerung der Zunge eingestellt ist.

4. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Beschwerung des Quersteges der Zunge zur Einstellung der Eigenresonanz der Gleichtaktschwingung.

5. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Beschwerung des nicht eingespannten Schenkels der Zunge zur Einstellung der Eigenresonanz der Gegentaktschwingung.

6. Elektroakustischer Wandler nach Anspruch 1 und einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenseitige Lage der Eigenresonanzen durch die Breite des Ouersteges der Zunge eingestellt ist.

7. Elektroakustischer Wandler nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein am Steg der Zunge angreifendes Dämpfungsmittel, z. B. Siliconpaste, zur Dämpfung der Gleichtaktschwingung unabhängig von der anderen Schwingungsform.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 163 161, 2 454 425.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

11. S»