DE1462179B2

DE1462179B2 - Energieumwandler zur Umformung mechanischer Drücke

Info

Publication number: DE1462179B2
Application number: DE19651462179
Authority: DE
Inventors: Roswell P. Newton Mass. Barnes j'un. (V.St.A.)
Original assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Current assignee: Northrop Grumman Systems Corp
Priority date: 1964-09-11
Filing date: 1965-07-05
Publication date: 1970-05-27
Also published as: GB1082128A; DE1462179A1; US3403234A

Description

Die Erfindung betrifft einen Energieumwandler zur Umsetzung mechanischer Drücke in elektrische Spannungen oder umgekehrt, der nach Art eines Kondensatormikrophons mindestens zwei zueinander parallel angeordnete Platten aus elektrisch leitfähigem Werkstoff hat, zwischen denen sich ein gleichförmiges Dielektrikum befindet und druckabhängig sowohl den Abstand der beiden hochohmig an einer Gleichspannungsquelle angeschalteten Platten als auch deren elektrische Kapazität ändert.

Die bisher bekannten Kondensatormikrophone haben entweder einen Druckausgleich des zwischen den Elektroden eingeschlossenen Luftpolsters, wobei das Dielektrikum zwischen fester Elektrode und schwingender Membran teilweise aus festem Isolierstoff besteht und auf der festen Elektrode aus Aluminium durch aufgewachsenen Aluminiumoxyd dargestellt wird. Bei einer anderen Ausführung, die als Hochton-Kondensatorlautsprecher besonders einfacher Konstruktion gedacht ist, sind als Elektroden ein Lochblech und eine Schwingungsmembran angeordnet, die nur als Träger der aufmetallisierten Gegenelektrodenschicht dient und gegenüber dem wirksamen Dielektrikum Luft gegen Kurzschlüsse durch die Haare eines Filzpolsters abgestützt ist. Bei einem ebenfalls schon bekannten elektrostatischen Schallwandler mit Luft als Dielektrikum wird die Membran mit den die Gegenelektroden tragenden Belägen zwischen zwei kugelschalenförmigen Kunststoffteilen eingespannt, auf denen die gitterförmigen Elektroden angeordnet sind. Soweit Kunststoffe bei den bekannten Ausführungsformen sich auch zwischen den Elektrodenflächen befinden, ist deren Anteil am Dielektrikum verhältnismäßig gering, das Dielektrikum als keineswegs gleichförmig und infolgedessen eine erhebliche Frequenzabhängigkeit durch die betreffenden Lufträume gegeben.

Es ist auch bekannt, für meteorologische Zwecke über größere Bereiche frequenzunabhängig arbeitende Kondensatormikrophone herzustellen, die ein gleichförmiges Dielektrikum für die elektroakustische Umwandlung aufweisen. Jedoch ist dieses Dielektrikum eine feste und außerordentlich dünne Kunststoff-Folie, einseitig mit Metall bedampft und notwendigerweise auch elastisch, weil sonst der Kondensatoreffekt überhaupt nicht erzielbar wäre, aber so klein und so dünn, daß man zusätzlich in der Fläche der Gegenelektrode die bekannte Lochanordnung für die erforderlichen Luftpolster vorsehen muß. Um möglichst hohe Frequenzbereiche erfassen zu können, sind die bekannten Ausnehmungen in der Gegenelektrode außerordentlich zahlreich und klein. Auch dieses Dielektrikum ist also praktisch nur Luft, die in einer großen Anzahl von sehr kleinen Einzelräumen von einer Folie zusammengedrückt wird, deren Stärke ¹Z₁₀₀ mm beträgt. Die elektrische Empfindlichkeit eines solchen Kondensatormikrophons ist zwar verhältnismäßig hoch, jedoch ebenso auch dessen Empfindlichkeit gegen mechanische Beschädigungen, und deshalb sind die brauchbaren Durchmesser der empfindlichen Membranfläche entsprechend begrenzt, und das vorbekannte Mikrophon soll speziell einen Durchmesser von 14 mm haben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein für die elektroaktustische Umwandlung geeignetes Mikrophon bzw. auch zur Schallerzeugung verwendbares Lautsprechersystem zu schaffen, das in sehr weiten Frequenzbereichen, insbesondere für meteorologische Zwecke oder für das Studium von Explosionsdruckwellen verwendet werden kann, darüber hinaus jedoch sehr robust und weitgehend empfindlich gegen Beschädigung oder Zerstörung ist in der Größenordnung von 1 qm und größer in brauchbarer Form verwirklicht werden kann.

Die gestellte Aufgabe läßt sich gemäß der Erfindung dadurch lösen, daß das Dielektrikum aus einem kompressiblen, homogen schaumartigen ■ · Werkstoff

ίο besteht, der direkt oder mit einem Bindemittel gleichmäßig an den beiden Platten derart befestigt ist, daß die Bindung zwischen den Platten und dem schaumartigen Werkstoff frei von Hohlräumen ist. Der zu diesem Zweck als Dielektrikum vorgeschlagene und entsprechend feinporige Schaumstoff erfüllt also zwei verschiedene Aufgaben zugleich, er ist ausreichend fest und stabil, um große und starke Metallplatten im gleichmäßigen Abstand und spannungsfrei gegeneinander zu halten, und er hat ausreichend große Elastizität, um gleichzeitig auch die Aufgabe eines Kondensatormikrophons erfüllen zu können. Das geht schon aus rein baulichen Gründen mit den bisher bekannten Konstruktionen in keinem Falle und das läßt sich auch nicht annähernd in ähnlicher Weise mit einer dünnen Kunststoffmembran verwirklichen, die für den angegebenen Zweck viel zu empfindlich wäre.

Insbesondere ist die vorgeschlagene Bindung zwischen den sich gegenüberstehenden Platten und dem vorgeschlagenen Dielektrikum sorgfältig frei von Hohlräumen zu halten, damit dieses Dielektrikum auch tatsächlich in gleicher Weise von der gesamten Plattenfläche erfaßt wird. Nur bei verhältnismäßig niedrigen Ubertragungsfrequenzen können Schaumstoffe mit offenen Zellen Verwendung finden, jedoch besser und für höhere Frequenzen erforderlich sind geschlossene Zellenräume, aus denen keine Luftteilchen entweichen. Das vorgeschlagene Dielektrikum ist also ausreichend stabil, jedoch keineswegs fest, sondern gleichförmig, und zwar ein Verbundpolster aus dem betreffenden Schaumstoff in Verbindung mit den eingeschlossenen Hohlräumen, die naturgemäß so klein sind, daß nur im Bereich. höherer Ultraschallfrequenzen Resonanzen auftreten könnten, jedoch infolge der statistischen Unregelmäßigkeit der einzelnen Zellendurdhmesser außerhalb des interessierenden Frequenzbandes liegen, im übrigen jedoch selbstverständlich die gleiche Grenzfrequenz darstellen, wie sie auch bei dem schon bekannten Folienmikrophon durch die Durchmesser der Löcher in der Gegenelektrode dargestellt wird. *

Überraschenderweise ist die elektrische Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen, sehr großflächigen und außerordentlich robusten Kondensatormikrophons praktisch die gleiche, wie bei den extrem dünnen Kunststoff-Folien über den Lufträumen der Gegenelektrode bei der bekannten Ausführung, die sich nur für sehr begrenzte Abmessungen praktisch verwirklichen läßt.

Die beiden erfindungsgemäßen Kondensatorplatten, für deren konstruktive Ausführung in der Zeichnung verschiedenartige Beispiele dargestellt werden, können also auch bei großen Abmessungen, beispielsweise bei Flächen von 900 · 1800 mm Seitenlänge ohne jede Einspannkraft vom vorgeschlagenen Dielektrikum zusammengehalten werden. Für die Erzielung einer möglichst guten Übertragungscharakteristik ist dies wichtig, weil dadurch die sich gegen-

überstehenden Platten, mit Ausnahme der sehr geringen elektrostatischen Anziehungskraft der angelegten Gleichspannung, völlig spannungsfrei gehalten sind. Beim Ansprechen auf Druckveränderungen zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Schaumes, die über die Oberfläche der Platten gleichmäßig sind, bewegen sich die Platten zueinander hin und voneinander weg, wobei sie ihre parallele Lage beibehalten. Ein elektrischer Verstärker, der so angeordnet ist, daß er eine Ausgangsspannung erzeugt, die durch den Kondensator zwischen den Platten geregelt wird, kann dann zu den Platten parallel geschaltet werden und wird eine Ausgangsspannung erzeugen, die den einwirkenden Druck in einer im wesentlichen linearen Weise über einen Bereich von Frequenzen getreu wiedergibt, der sich von dem sehr niedrigen Unterschallbereich bis zu dem hohen Überschallbereich erstreckt. Der Umwandler kann aber auch durch eine veränderliche Spannung erregt werden, die parallel zu den Platten einwirkt, um dieselben in Schwingung zu versetzen und ein akustisches Ausgangssignal zu erzeugen. Während die Platten parallel sein müssen, brauchen sie aber nicht eben zu sein, sondern können in irgendeiner gewünschten Weise gekrümmt sein, um eine gewünschte Richtcharakteristik zu erzeugen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden drei Platten verwendet. Die äußeren Platten sind miteinander verbunden, um eine einzige Platte zu bilden, die auch zum Abschirmen der mittleren Platte dient. Die drei Platten werden in paralleler Lage gehalten durch Schichten aus zusammendrückbarem, nichtleitendem Schaum mit geschlossenen Zellen, die sich zwischen den Platten erstrecken und auf die gegenüberliegenden Oberflächen aufzementiert sind, wie nachstehend beschrieben wird. Zum Aufzementieren der Schichten wird gewöhnlich Zement, Leim oder ein anderes Bindemittel verwendet. Wenn jedoch ein geschlossene Zellen aufweisendes Schaummaterial verwendet wird, das anhaftende Oberächen oder Oberflächen aufweist, die durch Hitze oder ein entsprechendes Lösungsmittel zum Haften gebracht werden können, kann dasselbe mit den leitenden Platten ohne dazwischenliegendes Zementiermaterial verbunden werden.

Für Anwendungen bei verhältnismäßig hoher Frequenz oder wenn der Umwandler als eine Umwandlungsvorrichtung von Spannung in Druck verwendet werden soll, werden die Platten verhältnismäßig dünn gemacht und dicht nebeneinander angeordnet, während der Schaum so ausgewählt wird, daß er eine möglichst große Zusammendrückbarkeit aufweist. Andererseits gibt es zahlreiche Anwendungen für ein kapazitives Mikrophon, bei welchen eine große physikalische Festigkeit erwünscht ist. Für diesen Zweck werden daher die Platten verhältnismäßig dick gemacht und durch eine ziemlich dicke Schaumschicht voneinander getrennt.

Die Art und Weise, wie der Umwandler gemäß der Erfindung am besten ausgebildet werden kann, seine Wirkungsweise und verschiedene Abänderungen, die an seiner Konstruktion für verschiedene Zwecke vorgenommen werden können, werden am besten aus der nachstehenden genaueren Beschreibung verständlich in Verbindung mit den Zeichnungen, welche verschiedene beispielsweise Ausführungsformen darstellen.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 schematisch mit Teilen im Schnitt und mit weggebrochenen Teilen einen Umwandler gemäß der Erfindung, der als eine Mikrophon geschaltet ist, F i g. 2 im Querschnitt eine besondere Ausführungsform des Umwandlers gemäß der Erfindung,

F i g. 3 schematisch im Grundriß mit weggebrochenen Teilen den Umwandler gemäß F i g. 2,

F i g. 4 im Querschnitt eine zweite Ausführungsform,

F i g. 5 im Querschnitt eine dritte Ausführungsform und

F i g. 6 schematisch eine vierte Ausführungsform des Umwandlers gemäß der Erfindung.

F i g. 1 zeigt einen Umwandler, der allgemein mit 1 bezeichnet und mit einem Vorverstärker verbunden ist. Der Umwandler 1 besteht aus einem veränderlichen Kondensator, der eine innere leitende Platte 2 aus Metall od. dgl. und eine äußere Platte aufweist, welche aus zwei leitenden Platten 3 a und 3 b, ebenfalls aus Metall od. dgl., gebildet ist, die bei 4 leitend miteinander verbunden sind. Die Platten werden durch Zwischenschichten 5 und 6 aus nichtleitendem, zusammendrückbarem Schaum in paralleler Lage gehalten, wobei die Zwischenschichten mit den zugekehrten Seiten der Platten gleichmäßig verbunden sind. Zwecks optimaler Leistung bei sehr niedrigen Frequenzen soll der Schaum aus den nachstehend angegebenen Gründen geschlossene Zellen aufweisen.

Der Vorverstärker kann irgendeine gewünschte übliche Ausbildung aufweisen. Bei der dargestellten Ausführungsform besteht derselbe aus einer Vakuumtriode T, die hinter die Platte geschaltet ist, wobei die Gitterspannung durch die Kapazität des Umwandlers 1 geregelt wird. Für äußerst niedrige Frequenzen und Nutzlautstärken muß das im Inneren erzeugte Geräusch auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Für diesen Zweck wird daher als Triode T vorzugsweise eine Nuvistor-Triode verwendet, wie z. B. 6 CW 4.

Bei der in F i g. 1 gezeigten besonderen Ausführungsform besteht jede der Platten 2, 3 a und 3 b aus Aluminium und hat eine Breite von 900 mm, eine Länge von 1800 mm und eine Dicke von 0,4 mm. Die Schichten 5 und 6 bestehen aus natürlichem Kautschukschaum mit einer Dicke von 3,125 mm und sind mit den Platten durch ein übliches Klebemittel verbunden, das in einem Lösungsmittel aufgelöst ist und mit einer Bürste aufgetragen wird. Die statische Kapazität des auf diese Weise gebildeten Umwandlers beträgt 12 500 Mikromikrofarad, und der Ableitwiderstand beträgt 15 000 Megohm. Der nutzbare Frequenzbereich dieses Umwandlers reicht von etwa 0,001 Hz bis zu ungefähr 17 000 kHz. Der Vorverstärker besteht aus einer Triode 6 CW 4, aus einem Vorwiderstand R1 von 200 Megohm, einem Kondensator C1 von 0,1 Mikrofarad, einem Gitterwiderstand R 2 von 200 Megohm, einem Plattenwiderstand R 3 von 30 000 Ohm mit einem elektrolytischen Querkondensator C 2 von 5 Mikrofarad, einem Kathodenwiderstand R 4 von 1000 Ohm mit einem elektrolytischen Querkondensator C 4 von 1000 Mikrofarad und einem Ausgangskupplungskondensator C 3 von 0,68 Mikrofarad. Die Spannungen Bl+ und B 2+ betragen relativ zur Erde 300 und 90 V. Diese Stromkreisbestandteile sind in der üblichen Weise für optimale Leistung im Frequenzbereich von 0,5 bis

5 Hz ausgewählt, in welchem die Spannungszunahme 30 db beträgt. Es wurde gefunden, daß der Umwandler 1 pro Volt von Bl + eine Empfindlichkeit von 0,2 Mikrovolt/Mikrobar aufweist. Wenn Sl+ auf einer Spannung von 300 V gehalten wird, beträgt daher die durch ein einwirkendes Druckdifferential von 0,1 Mikrobar erzeugte Gitterspannungsänderung

6 Mikrovolt, während das in der Triode T erzeugte innere Geräusch weniger als 1 Mikrovolt beträgt.

Der Umwandler 1 kann in irgendeiner gewünschten Größe ausgebildet werden und ist insbesondere zur Verwendung geeignet, wenn extreme äußere Einflüsse von Hitze, Druck oder mechanischem Stoß die Verwendung der üblichen Umwandler ausschließen. Wenn der Umwandler in der beschriebenen Weise aus verhältnismäßig dicken Metallplatten besteht, ist derselbe äußerst kompakt und wird durch Gewitter, Explosionen od. dgl. erzeugten akustischen Stoßen Widerstand leisten oder solchen mechanischen Beanspruchungen, die z. B. durch über seine Oberfläche laufende Tiere entstehen.

Die Empfindlichkeit des Umwandlers 1 ist von der Größe der Platten unabhängig. Ein wichtiger Vorteil von Umwandlern mit großer Fläche von beispielsweise 9290 bis 18 580 cm² im Infraschallbereich besteht darin, daß die Wirkungen des Windgeräusches vermieden werden. In einem solchen Umwandler ist die durch Luftwirbel erzeugte örtliche Bewegung der Platten an verschiedenen Stellen der Oberfläche verschieden, so daß sich eine willkürliche Verteilung ergibt, die kein nutzbares Ausgangssignal erzeugt, wenn die Fläche zunimmt.

Das Material, aus dem die Schichten 5 und 6 bestehen, wird im Hinblick auf die Kosten, die Stabilität bei Temperaturveränderungen und während langer Zeiträume, die Zusammendrückbarkeit, die Gleichmäßigkeit, die Dielektrizitätskonstante und die Widerstandsfähigkeit ausgewählt. Geeignete Schaume haben eine Zusammendrückbarkeit von etwa zwei Zehntel der Zusammendrückbarkeit der Luft. Eine hohe Dielektrizitätskonstante ist wünschenswert, und eine sehr große Widerstandsfähigkeit ist erforderlich. Schäume mit offenen Zellen sind am meisten zusammendrückbar und werden für Frequenzen bevorzugt, die im oder oberhalb des hörbaren Bereichs liegen, sind jedoch ungeeignet, wenn ein gutes Ansprechen bei niedrigen Frequenzen gewünscht wird. Es wird angenommen, daß bei niedrigen Frequenzen ein Lecken von Luft durch die Poren von Schäumen mit offenen Zellen erfolgt, bevor sich die Platten bewegen können, so daß ihr Ansprechen verhindert wird. Schäume mit geschlossenen Zellen sind etwas weniger zusammendrückbar, ermöglichen jedoch ein gutes Ansprechen bei sehr niedrigen Frequenzen. Geeignete Schäume mit geschlossenen Zellen sind natürlicher Kautschuk, Silikonkautschuk oder Neopren. Silikonschaum mit einer Dicke von 0,78 bis 3,125 mm wird für die Verwendung in der äußeren Umgebung bevorzugt, wenn eine kompakte Einheit gewünscht wird, die gegen Stöße und veränderliche Temperaturen widerstandsfähig ist. Es wurde gefunden, daß sich die Empfindlichkeit eines aus Silikonschaum hergestellten Umwandlers von etwa —18 bis etwa 129° C nur um 20% verändert und daß der Umwandler in diesem Bereich kontinuierlich arbeitet, ohne abgenutzt zu werden.

Es ist wichtig, daß der ausgewählte Schaum homogen ist und daß die Bindung mit den Oberflächen der leitenden Platten gleichmäßig, d. h. frei von Hohlräumen ist. Eine Luftblase, die sich irgendwo an der Begrenzung des Schaumes und der Platten befindet, wird die Leistung des Umwandlers wesentlich herabsetzen. Das Aufzementieren des Schaumes auf die Flächen muß daher sorgfältig ausgeführt werden, so daß in der Bindung keine Falten oder Ritzen auftreten. Die Art und Weise, wie der Schaum auf die Platten zementiert wird, ist nicht,kritisch, wenn nur

ίο eine gleichmäßige Bindung erzielt wird. Um den Schaum auf die Platten zu zementieren, wurden Epoxyharz-Klebemittel, abziehbare Papiere, Streifen mit druckempfindlichen Klebemitteln auf beiden Seiten sowie für Neopren eine Lösung von Neopren in einem entsprechenden Lösungsmittel verwendet.

Wie bereits erwähnt, kann bei dem Umwandler gemäß der Erfindung das Windgeräusch beseitigt werden, indem die Platten genügend groß gemacht werden. Um eine getreue Wiedergabe von akustischen Signalen zu gewährleisten, ist es auch erforderlich, elektromagnetische Störfelder auszuschließen, wie sie gewöhnlich im 60-Hz-Feld auftreten. Zu diesem Zweck kann der Umwandler gemäß der Erfindung so ausgebildet werden, wie in den F i g. 2 und 3 gezeigt ist. Gemäß diesen Figuren ist die aus den Platten 3 α und 3 b bestehende äußere Platte größer als die innere Platte 2. Die Schaumschichten 5 und 6 sind ebenso groß wie die innere Platte 2 oder können sich über dieselbe hinaus erstrecken. Gewünschtenfalls kann zusätzliches nichtleitendes Material·' verwendet werden, um den verbleibenden Raum zwischen den Platten 3 α und 36 auszufüllen. Die Platten 3 α und 3 b sind vorzugsweise sowohl elektrisch als auch mechanisch durch einen dazwischenliegenden Metallteil 3 c aus Aluminium, Kupfer od. dgl.-verbunden, der durch Bolzen oder auf andere Weise befestigt ist. Der Teil 3 c kann aber auch aus dem bekannten und im Handel erhältlichen Epoxyharz bestehen, das zwischen den Platten 3 α und 3 b angeordnet wird.

Der Zwischenteil 3 c kann sich nur längs einer Kante erstrecken, derselbe kann aber auch auf mehr als einer Seite angeordnet werden . oder die innere Platte 2 gewünschtenfalls vollständig umschließen.

Wie aber auch die Platten 3 α und 3 b miteinander verbunden sind, muß die Platte 2 von der Verbindung oder den Verbindungen genügend weit entfernt angeordnet werden, damit die gegenüberliegenden Oberflächen der Platten 3 α und 3 b unter akustischer Beanspruchung so reagieren, als ob sie durch die Verbindung nicht behindert wären, so daß sie zur Platte 2 im wesentlichen_.parallel bleiben, wenn sie sich beim Ansprechen auf Druckunterschiede zwischen dem Inneren und Äußeren des Schaumes gegen die Platte 2 hin und von derselben weg bewegen. Bei der vorstehend beschriebenen besonderen Ausführungsform kann beispielsweise die mittlere Platte 2 mit einer Breite von 83 cm und einer Länge von 173 cm relativ zu den äußeren Platten in der Mitte und 2,5 cm vom Teil 3 c entfernt angeordnet werden. Diese Art der Ausbildung ist für die wirksamsten Ausführungsformen des Umwandlers gemäß der Erfindung charakteristisch und wesentlich.

Wie die F i g. 2 und 3 zeigen, ist mit der inneren Platte 2 ein innerer Leiter 7 verbunden, der in üblicher (nicht dargestellter) Weise isoliert ist und der zwecks Verbindung mit dem Vorverstärker durch eine entsprechende Ausnehmung im Teil 3 c und

durch einen üblichen koaxialen Abschirmleiter 8 herausgeführt ist, welcher mit der äußeren Platte leitend verbunden ist.

Während die bisher beschriebenen Ausführungsformen des Umwandlers gemäß der Erfindung als Mikrophone betrieben wurden, ist es für den Fachmann verständlich, daß der Umwandler auch umkehrbar ist. Zwecks Verwendung als Lautsprecher wird daher eine Quelle mit veränderlicher Spannung zwischen die äußeren und inneren Platten geschaltet, um eine akustische Schalleistung zu erzeugen.

Es ist nicht wesentlich, daß die äußere Platte des Umwandlers gemäß der Erfindung aus zwei getrennten Platten besteht, die miteinander verbunden sind. Wie F i g. 4 zeigt, kann der Umwandler aus einer inneren Platte 2 bestehen, um die eine äußere Platte 3 gewickelt ist, deren Enden gewünschtenfalls miteinander verbunden sind, um die Abschirmung der inneren Platte zu vervollkommnen. Der Raum zwischen der inneren und der äußeren Platte kann mit Schaum 9 ausgefüllt werden, indem entweder eine Schaumschicht um die Platte 2 gewickelt wird oder )) durch die üblichen Verfahren der Bildung des Schaumes an Ort und Stelle. Die einzigen Bedingungen sind, daß der Schaum auf den Oberflächen der inneden Platte 2 gleichmäßige Dicke aufweist, daß derselbe auf die Oberflächen der inneren und äußeren Platten gleichmäßig aufzementiert ist und daß die innere Platte zu den gegenüberliegenden Oberflächen der äußeren Platte parallel und von irgendwelchen Verbindungen oder Kanten in der äußeren Platte weit genug entfernt ist, so daß die inneren und äußeren Platten während des Betriebs parallel bleiben.

Der Umwandler gemäß der Erfindung kann im wesentlichen in jeder Form hergestellt werden, um die gewünschten Schalleistungscharakteristiken zu erzielen. Ein flacher Umwandler, in welchem die Platten kreisförmig sind und einen Durchmesser von 900 cm aufweisen, wird beispielsweise jedes Windgeräusch stark dämpfen und bei weniger als 10 Hz im wesentliehen ungerichet sein, während derselbe mehr und mehr gerichtet wird, wenn die Frequenz zunimmt. Ein flaches kreisförmiges Mikrophon dieser Art hat *■ die gleichen richtenden Eigenschaften wie ein parabolisches Mikrophon mit dem gleichen Durchmesser. Ein Umwandler, der aus Platten von 30000 cm Länge und 30 cm Breite hergestellt wird, ist stark richtend. Umwandler von solcher Größe bestehen vorzugsweise aus einer Anzahl von kleineren Umwandlern, die elektrisch, aber nicht mechanisch parallel geschaltet sind.-Für eine ungerichtete Sfchalleistung können die Platten 2, 3 und die Schaumschicht 9 in Form von konzentrischen Kugeln 'ausgebildet werden, wie F i g. 5 zeigt. Um als ein Wandmikrophon zu dienen, das eine große Fläche erfaßt; wie z. B. eine Bühne od. dgl., können die Platten zwecks großer Richtwirkung gekrümmt werden, wie F i g. 6 zeigt. Während der Umwandler gemäß der Erfindung für Arbeiten im Freien ideal geeignet ist, um als Mikrophon, zum Studium von Explosionswellen od. dgl. zu dienen, ist derselbe auch für die Verwendung als Hydrophon geeignet.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche:

1. Energieumwandler zur Umsetzung mechanischer Drücke in elektrische Spannungen oder umgekehrt, der nach Art eines Kondensatormikrophons mindestens zwei zueinander parallel angeordnete Platten aus' elektrisch leitfähigem Werkstoff hat, zwischen denen sich ein gleichförmiges Dielektrikum befindet und druckabhängig sowohl den Abstand der beiden hochohmig an einer Gleichspannungsquelle angeschalteten Platten als auch deren elektrische Kapazität ändert, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum aus einem kompressiblen, homogen schaumartigen Werkstoff besteht, der direkt oder mit einem Bindemittel gleichmäßig an den beiden Platten derart befestigt ist, daß die Bindung zwischen den Platten und dem schaumartigen Werkstoff frei von Hohlräumen ist.

2. Energieumwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum ein schaumartiger Werkstoff mit offenen Zellen ist.

3. Energieumwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum ein schaumartiger Werkstoff mit geschlossenen Zellen, wie Kautschuk, Silikonkautschuk, Polychloropren od. dgl., ist.

4. Energieumwandler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Platten noch eine dritte, von den Platten durch das Dielektrikum getrennte Platte angeordnet ist und die beiden äußeren Platten elektrisch leitend miteinander verbunden sind.

5. Energieumwandler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die im Dielektrikum eingeschlossene dritte Platte kleiner als die beiden, äußeren Platten und der restliche Raum zwischen diesen entsprechend durch zusätzliches Dielektrikum ausgefüllt ist.

6. Energieumwandler nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Platten einstückig um die innerhalb des Dielektrikums eingeschlossene Platte herumgeformt sind.

7. Energieumwandler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren Platten zur Erzielung einer richtungsunabhängigen Charakteristik bei höheren Frequenzen kreisscheibenförmig und gegebenenfalls in Form von zwei sich gegenseitig umschließenden Kugeln ausgebildet sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 522/169