-
Elektroakustischer Wandler mit Absorptionsresonator Die Erfindung
betrifft einen elektroakustischen Wandler mit einem durch Membran und Gehäuse abgeschlossenen
Raum, in dem zur Unterdrückung unerwünschter Resonanzen des Wandlers mindestens
ein Absorptionsresonator angeordnet ist, der durch mindestens eine rohrförmige Resonatoröffnung
an das Volumen hinter der Membran angekoppelt ist, und dessen Trennwand zu dem Volumen
hinter der Membran vorzugsweise dünnwandig ausgeführt ist.
-
Es sind bereits Wandler dieser Art bekannt. Bei diesen ist die Resonatoröffnung
mit einem so kleinen Querschnitt ausgeführt, daß sie einen akustischen Reibungswiderstand
darstellt. Es kann dadurch die Dämpfung des Resonators auf einen vorgeschriebenen
Wert eingestellt werden.
-
Derartige Resonatoren sind gegenüber Maßänderungen sehr empfindlich
und bereiten bei der Herstellung aus diesem Grunde große Schwierigkeiten. Es sind
deshalb als Weiterentwicklung rohrförmiger Resonatoröffnungen Ausführungsformen
bekanntgeworden, bei denen die Resonatoröffnung nicht mehr rohrförmig ausgebildet
ist, sondern in Form von ringförmigen Schlitzen, die fertigungstechnisch leichter
zu beherrschen sind. Auch bei diesen Ausführungsformen stellt die Resonatoröffnung
allein infolge ihres kleinen Querschnitts einen akustischen Reibungswiderstand dar,
dessen Größe für die Dämpfung des Resonators maßgeblich ist.
-
Den bekannten elektroakustischen Wandlern der einleitend genannten
Art ist ein Nachteil gemeinsam. Da einerseits die Dämpfung des Resonators allein
durch die Ouerschnittsgröße der Resonatoröffnung bestimmt ist und andererseits für
die wirksame Absorptionsfrequenz die Masse des in der Resonatoröffnung schwingenden
Volumens sowie die Größe ihrer Ankopplung an das Volumen hinter der Membran, also
ebenfalls die Querschnittsgröße der Resonatoröffnung maßgeblich ist, sind die Dämpfung
des Resonators und die Absorptionsfrequenz weitgehend voneinander abhängig. Eine
solche Abhängigkeit ist unerwünscht, da sich dadurch die Dämpfung und die Absorptionsfrequenz
des Resonators nicht unabhängig voneinander einstellen lassen. Bei Korrekturgliedern
ist aber eine unabhängige Einstellung der einzelnen Korrekturgrößen erwünscht.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, bei einem elektroakustischen
Wandler der einleitend genannten Art die im Volumen hinter der Membran wirksame
akustische Masse und die Dämpfung des Absorptionsresonators unabhängig voneinander
verändern zu können.
-
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Resonatoröffnung
mit einem so großen Querschnitt ausgebildet ist, daß ihr akustischer Reibungswiderstand
vernachlässigbar ist, und daß die Resonatoröffnung mit einer Folie aus akustischem
Dämpfungsmaterial abgeschlossen ist.
-
Der für eine vorgeschriebene Dämpfung des Absorptionsresonators nötige
akustische Reibungswiderstand der Resonatoröffnung wird hier nicht durch den Querschnitt
der Öffnung, sondern durch ein zusätzliches Element, nämlich eine Folie aus akustischem
Dämpfungsmaterial bewirkt, mit der die Resonatoröffnung abgeschlossen ist.
-
Es ist zwar auch bereits ein elektroakustischer Wandler bekannt, bei
dem ein Resonator an das Volumen hinter der Membran angekoppelt ist und die Resonatoröffnung
mit einem so großen Querschnitt ausgebildet ist, daß ihr akustischer Reibungswiderstand
vernachlässigbar ist, wobei die Resonatoröffnung mit einer Folie aus akustischem
Dämpfungsmaterial abgeschlossen ist.
-
Bei dem bekannten Wandler wirkt das Ohrvolumen als Resonatorraum.
Durch entsprechende Bemessung der Resonatoröffnung und der Folie, mit der diese
Öffnung abgeschlossen ist, kann auch eine Dämpfung der Resonanzspitze des Wandlers
bewirkt werden. Ein derartig ausgebildeter Wandler besitzt aber gegenüber dem erfindungsgemäßen
Wandler zwangläufig eine geringere Empfindlichkeit oder einen geringeren Frequenzbereich,
da bei dieser Anordnung nicht nur der sich an die unerwünschte Resonanzspitze anschließende
Frequenzbereich beeinflußt wird. Erst wenn der Resonator nicht vor der Membran,
sondern im Raum zwischen Membran und Wandlergehäuse angeordnet und zusätzlich die
Resonatoröffnung rohrförmig
ausgebildet wird, entsteht eine Anordnung,
die eine selektive Frequenzgangkorrektur erlaubt.
-
Sind bei der erfindungsgemäßen Anordnung Folien in genügend feiner
Abstimmung ihres Dämpfungswertes vorrätig, so können vollkommen unabhängig voneinander
durch die geometrischen Abmessungen der Resonatoröffnung die Resonanzfrequenz und
durch das Dämpfungsmaterial die Dämpfung des Resonators eingestellt werden. Aber
selbst wenn der Dämpfungswert der Folie vorgegeben ist, sind bei einem erfindungsgemäßen
Wandler die Einstellung der Resonatorfrequenz und die Dämpfung des Resonators weitgehend
unabhängig voneinander. Es hat sich nämlich gezeigt, daß für Folien aus Dämpfungsmaterial;
wie sie z. B. für andere Resonatoren bereits verwendet werden, die Abmessungen der
Resonatoröffnung dann so groß sind, daß bereits hierdurch eine weitgehende Unabhängigkeit
zwischen Dämpfung und Resonanzfrequenz des Resonators gegeben ist.
-
Bei dem in einem rückseitig abgeschlossenen elektroakustischen Wandler
für den Absorptionsresonator zur Verfügung stehenden Raum erhält die Resonatoröffnung
unter Verwendung eines geeigneten Dämpfungsmaterials als Abschlußfolie Abmessungen,
bei denen sich eine geringfügige Änderung des Querschnitts auf das Volumen der Resonatoröffnung
und damit auf die Resonatorfrequenz nur unwesentlich auswirkt. Die Auswirkung ist
jedenfalls wesentlich geringer als bei einem Resonator, bei dem allein durch einen
entsprechend kleinen Querschnitt der Öffnung der vorgegebene akustische Reibungswiderstand
realisiert ist. An die erfindungsgemäße Resonatoröffnung brauchen deshalb, im Gegensatz
zu den bekannten Ausführungsformen, keine fertigungstechnischen Anforderungen gestellt
zu werden; die Resonatoröffnung kann beispielsweise aus Kunststoff hergestellt sein.
-
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel an Hand der Fig.
1 und 2 näher erläutert. In Fig. 1 ist hierbei die Seitenansicht eines elektroakustischen
Wandlers mit Ringspaltmagnetsystem nach Art der Erfindung im Schnitt dargestellt
und in Fig. 2 die Draufsicht des gleichen Wandlers in dem in der Fig. 1 angedeuteten
Schnitt A -B.
-
Das in Fig.l dargestellte Ringspaltmagnetsystem zeigt in bekannter
Anordnung ein topfförmiges Gehäuse 1, einen Dauermagneten 2, einen Polschuh 3 und
eine ringförmige Polplatte 4.. In dem zwischen dem Polschuh 3 und der Polplatte
4 ausgebildeten ringförmigen Spalt 5 ist eine Schwingspule 6 angeordnet, die mit
einer Membran 7 mechanisch verbunden ist. Das System ist durch eine Schutzkappe
8 mit akustisch unwirksamen Öffnungen 9 abgeschlossen. In dem durch die Membran
7 und das Gehäuse 1 abgeschlossenen Raum ist ein Absorptionsresonator angeordnet,
dessen Volumen 10 durch einen Teil des Bodens und der Wandung des topfförmigen Gehäuses
1, den Dauermagneten 2 und eine ringförmige Trennwand 11 begrenzt ist. Die Trennwand
11 des Absorptionsresonators ist dünnwandig ausgeführt und besitzt zwei rohrartige
Resonatoröffnungen 12 und 13, die erfindungsgemäß mit einem so großen Querschnitt
ausgebildet sind, daß ihr akustischer Reibungswiderstand vernachlässigbar ist, und
die mit Folien 14 und 15 aus akustischem Dämpfungsmaterial abgeschlossen sind. Die
ringförmige Polplatte 4 ist mit so großen Durchbrüchen 16 versehen, daß der Absorptionsresonator
durch die Öffnungen 12 und 13 unmittelbar an das Volumen hinter der Membran angekoppelt
ist. Die ringförmige Trennwand 11 besteht bei dem Ausführungsbeispiel aus einem
elastischen Kunststoff und ist durch eine ringförmige Rille 17 konstruktiv so ausgestaltet,
daß sich die Trennwand gegen die Gehäusewandung und den Außendurchmesser des Dauermagneten
akustisch dichtend anpreßt. Es sind demnach zur Abdichtung des Resonatorraums keine
weiteren Maßnahmen mehr erforderlich. Zur Fixierung der Lage dieser Trennwand ist
in der Gehäusewandung ein ringförmiger Ansatz 18 vorgesehen.
-
Der in Fig. 2 dargestellte Schnitt A-B zeigt in einer Draufsicht die
Gehäusewandung 1, den Dauermagneten 2 und die Trennwand 11. Die beiden gestrichelt
angeordneten Resonatoröffnungen 12 und 13 werden durch die kreisförmigen Dämpfungsfolien
1.4 und 15 verdeckt.
-
Steht das Dämpfungsmaterial für die Folien des Resonators in genügend
feiner Abstufung zur Verfügung, so wird zunächst, ohne Rücksicht auf die Größe der
durch den Absorptionsresonator zu dämpfenden Resonanzspitze des elektroakustischen
Wandlers durch die Größe des Resonatorraums und des Volumens in der Resonatoröffnung
die im Rückraum der Membran wirksame Resonatorfrequenz mit der Frequenz der störenden
Resonanzspitze in Übereinstimmung gebracht. Die Größe des Resonatorvolumens ist
hierbei durch den zur Verfügung stehenden Raum begrenzt. Über sie kann also nicht
mehr frei verfügt werden. Es lassen sich aber alle Frequenzen des interessierenden
Frequenzbereichs bei diesem Volumen durch die Abmessungen der Resonatoröffnung verwirklichen.
Die im Rückraum der Membran wirksame Absorptionsfrequenz ist hierbei um so kleiner,
je kleiner der Querschnitt der Resonatoröffnung und je größer das Volumen der Resonatoröffnung
ist. Damit die Dämpfung des Resonators und die wirksame Absorptionsfrequenz unabhängig
voneinander sind, ist bei der Bemessung der Resonatoröffnung darauf zu achten, daß
ihr Querschnitt genügend groß ist, so daß ihr akustischer Reibungswiderstand vemachlässigbar
ist. Bei dieser Voraussetzung ist im Rückraum der Membran ein Absorptionsresonator
großer Güte wirksam. Es wird durch ihn im allgemeinen die unerwünschte Resonanzspitze
mehr als nur ausgeglichen. Durch Abschluß der Resonatoröffnung mit einer Folie aus
geeignetem Dämpfungsmaterial wird dann die Wirkung des Absorptionsresonators so
weit verringert, bis die Amplitude der Absorptionsfrequenz der der störenden Resonanzfrequenz
gleich ist. Durch die Folie aus Dämpfungsmaterial läßt sich also ohne Beeinflussung
der im Rückraum der Membran wirksamen Absorptionsfrequenz das Maß ihrer Wirksamkeit
verändern.
-
Steht das Dämpfungsmaterial für die Abschlußfolie der Resonatoröffnung
nicht in genügend feiner Abstufung zur Verfügung, dann wird zunächst für das vorgegebene
Dämpfungsmaterial durch eine Veränderung des Querschnitts der Resonatoröffnung die
gewünschte Dämpfung des Absorptionsresonators eingestellt. Hierbei ist es zweckmäßig,
die Länge der rohrartigen Resonatoröffnung zunächst so groß zu wählen, daß die wirksame
Absorptionsfrequenz unterhalb der zu kompensierenden Resonanzfrequenz liegt. Ist
bei dem vorgegebenen Dämpfungsmaterial durch den Querschnitt die gewünschte Dämpfung
des Absorptionsresonators eingestellt, dann kann durch Verkürzen der rohrartigen
Resonatoröffnung die im Rückraum der Membran wirksame Absorptionsfrequenz mit der
unerwünschten Resonanzfrequenz in Übereinstimmurig
gebracht werden,
ohne daß dadurch die Größe der Dämpfung beeinflußt wird.
-
Bei Verwendung üblicher Dämpfungsmaterialien, wie z. B. einem handelsüblichen
Seidengewebe, erhält man speziell bei den elektroakustischen Wandlern der einleitend
genannten Art, wie sie für telefonische Zwecke verwendet werden, einen so großen
Querschnitt der Resonatoröffnung, daß Unstetigkeiten im Dämpfungsmaterial, wie sie
bei einem Seidengewebe nie ganz zu vermeiden sind, ausgeglichen werden. Dies ist
ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung.