DE1137081B

DE1137081B - Electroacoustic transducer with absorption resonator

Info

Publication number: DE1137081B
Application number: DES69039A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Franz Beil; Otto Bruennert
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-06-22
Filing date: 1960-06-22
Publication date: 1962-09-27

Description

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.Electroacoustic transducer with absorption resonator The invention relates to an electroacoustic transducer with a closed by membrane and housing Space in which to suppress unwanted resonance of the transducer at least an absorption resonator is arranged, which through at least one tubular resonator opening is coupled to the volume behind the membrane, and its partition to the volume is preferably thin-walled behind the membrane.

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.Converters of this type are already known. In these is the resonator opening executed with such a small cross-section that they have an acoustic frictional resistance represents. It can thereby reduce the damping of the resonator to a prescribed level Value can be set.

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.Such resonators are very sensitive to dimensional changes and for this reason cause great difficulties in production. There are therefore embodiments as a further development of tubular resonator openings became known in which the resonator opening is no longer tubular is, but in the form of annular slots, which are easier to manufacture are to be mastered. In these embodiments, too, the resonator opening due to their small cross-section alone represents an acoustic frictional resistance, whose size is decisive for the damping of the resonator.

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.The known electroacoustic transducers mentioned in the introduction Kind is one disadvantage in common. On the one hand, the damping of the resonator alone is determined by the cross-sectional size of the resonator opening and on the other hand for the effective absorption frequency is the mass of the vibrating in the resonator opening Volume and the size of their coupling to the volume behind the membrane, that is the cross-sectional size of the resonator opening is also decisive, are the damping of the resonator and the absorption frequency are largely dependent on one another. One such a dependency is undesirable because it affects the attenuation and the absorption frequency of the resonator can not be adjusted independently of each other. With corrective limbs however, an independent setting of the individual correction variables is desired.

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.The object of the present invention is, in an electroacoustic Transducer of the type mentioned in the introduction, which is effective in the volume behind the membrane acoustic mass and the attenuation of the absorption resonator independently of one another to be able to change.

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.The object is achieved according to the invention in that the resonator opening is designed with such a large cross-section that its acoustic frictional resistance is negligible, and that the resonator opening with a sheet of acoustic Damping material is complete.

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.The one necessary for a prescribed damping of the absorption resonator Acoustic frictional resistance of the resonator opening is not determined by the cross section here the opening, but by an additional element, namely an acoustic sheet Causes damping material with which the resonator opening is closed.

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.It is true that an electroacoustic transducer is already known at which a resonator is coupled to the volume behind the membrane and the resonator opening is designed with such a large cross-section that its acoustic frictional resistance is negligible, the resonator opening with a sheet of acoustic Damping material is complete.

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.In the known transducer, the ear volume acts as a resonator space. By appropriately dimensioning the resonator opening and the film with which it Opening is complete, can also dampen the resonance peak of the transducer be effected. A converter designed in this way, however, has compared to the one according to the invention Converter inevitably a lower sensitivity or a lower frequency range, because with this arrangement not only the one following the undesired resonance peak Frequency range is affected. Only when the resonator is not in front of the membrane, but arranged in the space between the membrane and the converter housing and additionally the Tubular resonator opening is formed, an arrangement is created which allows a selective frequency response correction.

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.With the arrangement according to the invention, films are sufficiently finer Adjustment of their attenuation value in stock, so they can be completely independent of each other by the geometric dimensions of the resonator opening the resonance frequency and the damping of the resonator can be adjusted by the damping material. but even if the attenuation value of the film is specified, are in one according to the invention Converter adjusts the resonator frequency and dampens the resonator to a large extent independent of each other. It has been shown that for foils made of damping material; how they z. B. already used for other resonators, the dimensions of the Resonator opening are then so large that this already results in a high degree of independence between damping and resonance frequency of the resonator is given.

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.In the case of an electroacoustic transducer closed on the back The space available for the absorption resonator receives the resonator opening using a suitable damping material as the closing film dimensions, in which there is a slight change in the cross section on the volume of the resonator opening and thus has only an insignificant effect on the resonator frequency. The impact is in any case much less than with a resonator, in which only one correspondingly small cross-section of the opening of the given acoustic frictional resistance is realized. Therefore, in contrast, need the resonator opening according to the invention to the known embodiments, no manufacturing requirements are made to become; the resonator opening can be made of plastic, for example.

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. The invention is explained in more detail by means of an exemplary embodiment with reference to FIGS. 1 and 2. In Fig. 1, the side view of an electroacoustic transducer with an annular gap magnet system according to the type of the invention is shown in section and in Fig. 2 the top view of the same transducer in the section A-B indicated in Fig. 1.

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.The annular gap magnet system shown in Fig.l shows in known Arrangement a cup-shaped housing 1, a permanent magnet 2, a pole piece 3 and an annular pole plate 4 .. In the one between the pole piece 3 and the pole plate 4 formed annular gap 5, a voice coil 6 is arranged, which with a membrane 7 is mechanically connected. The system is through a protective cap 8 completed with acoustically ineffective openings 9. In the one through the membrane 7 and the housing 1 closed space is arranged an absorption resonator, its volume 10 through part of the bottom and the wall of the cup-shaped housing 1, the permanent magnet 2 and an annular partition 11 is limited. The partition 11 of the absorption resonator is thin-walled and has two tubular ones Resonator openings 12 and 13, according to the invention with such a large cross section are designed that their acoustic frictional resistance is negligible, and which are closed with foils 14 and 15 made of acoustic damping material. the annular pole plate 4 is provided with openings 16 so large that the absorption resonator coupled through the openings 12 and 13 directly to the volume behind the membrane is. The annular partition wall 11 consists of one in the exemplary embodiment elastic plastic and is structurally designed by an annular groove 17, that the partition wall against the housing wall and the outer diameter of the permanent magnet acoustically sealing presses. There are therefore none for sealing the resonator chamber further measures are required. To fix the position of this partition is an annular extension 18 is provided in the housing wall.

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.The section A-B shown in Fig. 2 shows in a plan view the Housing wall 1, the permanent magnet 2 and the partition wall 11. The two dashed lines arranged resonator openings 12 and 13 are through the circular damping foils 1.4 and 15 covered.

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.Is the damping material sufficient for the foils of the resonator? finer gradation is available, regardless of the size of the by the absorption resonator to be damped resonance peak of the electroacoustic Transducer by the size of the resonator space and the volume in the resonator opening the effective resonator frequency in the back space of the membrane with the frequency of the interfering Resonance peak matched. The size of the resonator volume is limited by the available space. So can't go over them more freely available. But it can be all frequencies of the interesting Realize frequency range with this volume through the dimensions of the resonator opening. The effective absorption frequency in the back space of the membrane is the smaller, the smaller the cross section of the resonator opening and the larger the volume of the resonator opening is. So that the damping of the resonator and the effective absorption frequency are independent are from each other, care must be taken when dimensioning the resonator opening that their cross-section is sufficiently large that their acoustic frictional resistance is negligible is. With this prerequisite, there is an absorption resonator in the back space of the membrane of great goodness effective. It generally eliminates the unwanted resonance peak more than just balanced. By closing the resonator opening with a foil suitable damping material is then the effect of the absorption resonator far reduced until the amplitude of the absorption frequency of the interfering resonance frequency is equal to. The film made of damping material can therefore be used without any influence the effective absorption frequency in the back space of the membrane determines the degree of its effectiveness change.

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.Is the damping material for the closing film of the resonator opening not available in sufficiently fine gradation, then it is first used for the specified Damping material by changing the cross section of the resonator opening desired damping of the absorption resonator set. It is useful to to choose the length of the tubular resonator opening initially so large that the effective Absorption frequency is below the resonance frequency to be compensated. is with the given damping material through the cross-section the desired damping of the absorption resonator set, then by shortening the tubular Resonator opening the effective absorption frequency in the back space of the membrane with the unwanted resonance frequency in agreement to be brought, without this affecting the size of the damping.

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.When using conventional damping materials, such as. B. a commercially available Silk fabric, you get especially with the electroacoustic transducers of the introductory named kind of how they are used for phone purposes such a large one Cross-section of the resonator opening that discontinuities in the damping material like them can never be completely avoided with a silk fabric. This is another major advantage of the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electroacoustic transducer with a through membrane and enclosure enclosed space in which to suppress unwanted resonances of the transducer is arranged at least one absorption resonator through at least a tubular resonator opening coupled to the volume behind the membrane is, and its partition wall to the volume behind the membrane is preferably thin-walled is carried out, characterized in that the resonator opening (12, 13) with a is designed so large that its acoustic frictional resistance is negligible is, and that the resonator opening with a film (14, 15) made of acoustic damping material is completed.

2. Electroacoustic transducer according to claim 1, characterized in that that in an annular gap magnet system the absorption resonator is limited by the housing wall (1) of the transducer, the cylindrical magnet (2) and an annular disk-shaped one Partition wall (11) to the volume behind the membrane in which the resonator opening is arranged is.

3. Electroacoustic transducer according to claim 2, characterized in that the annular disk-shaped partition made of an elastic plastic, preferably Polyplast exists.

4. Electroacoustic transducer according to claim 3, characterized in that that the annular disk-shaped partition is designed as a molded part.

5. Electroacoustic Converter according to Claim 3 or 4, characterized in that the annular disk-shaped Partition wall has at least one annular groove (17).

6. Electroacoustic Transducer according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the acoustic Damping material made from a fabric, preferably from a silk fabric, is more suitable Density exists. References considered: U.S. Patent No. 2,022 060.