Mikrofon mit Körperschallkompensation Bei Mikrofonen beliebigen Umwandlungsprinzipes,
beispielsweise elektrodynamischen oder kapazitiven Wandlern, ist die Körperschallempfindlichkeit,
besonders bei tiefen Frequenzen, sehr störend. Diese Körperschallempfindlichkeit
bei tiefen Frequenzen hat -ihre Ursache in Massekräften, die auf das Schwingungssystem,
welches aus der Membranmasse und den mit ihr verbundenen: weiteren Massen, z. B.
der Schwingspule und eine oder mehrere Luftmassen, einerseits und der oder den Rückstellkräfte-n
andererseits gebildet wird, wirken. Die Summe der Massen und die Summe, der Rückstellkräfte
bilden einen in der Regel nur schwach gedämpften mechanischen-Schwingungskreisö
Mechanische Beschleunigungen stoßen dieses Schwingungssystem an. Das Mikrofon liefert
dann im Resonanzgebiet seines Schwingungssystemes in der Regel sehr hohe Störspannungen.
Man mißt die Empfindlichkeit von Mikrofonen gegen mechanische Beschleunigungen auf
Schüttei-oder Schwingtischen, deren Amplitude und Frequenz in weitem Bereich verändert
werden kann. Es ist ferner bekannt, daä Wandlersystem selbst oder sogar das ganze
Mikrofon gegen die Anregungen derartiger Schwingungen durch vorgeschaltete mechanische
Filter, zum Beispiel im Stativ oder im Handgriff oder zwischen dem elektroakustischen
Wandler und seinem Gehäuse, zu schützen. Die Resonanzfrequenz dieser Filter muß
dann unter der Resonanzfrequenz des S:chwingungssystemes des Wandlers liegen. Diesem
Verfahren sind damit technisch erhebliche Grenzen gesetzt. Außerdem wird ,das Mikrofon
durch derartige mechanische Filter in unerwünschter Weise mechanisch vergrößert.
Der Erfindungsvorschlag beseitigt diese Schwierigkeiten-. Er gibt die Möglichkeit,
Mikrofone zu bauen, deren Schwingungssystem kaum der Wirkung von Massenkräften unterliegt.
Der
Erfindungsvorscllag bezieht sich auf' ein Mikrofon" das aus einer Membran besteht"
deren vom Nutzschall hervorgerufenen Bewegungen in beliebiger Weise in elektrische
Signale umgesetzt werden, beispielsweise auf elektrodynamischem oder elektrostatischem
Wege" und t>ei dem mindestens an einer Seite der Membran eine Luftmasse an,-ekoppelt
ist. Das Besondere der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet" daß diese Luftmasse
so. in ihrer Größe und Wirkungsrichtung dlmensioniert ist" daß sie die in Richtung
der Membranschwingungen durch Beschleunigungen wirksamen Massenkräfte des schwingenden
Systems kompensiert. Eine Ausgestaltung der Neuerung ist dadurch gekennzeichnet,
daß die Luftmasse die eines Richtrohres ist. Eine weitere Ausgestaltun- ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Richtrohr an seinem der Schallquelle abgewendeten Ende verschlos-.
sen ist und daß der elektroakustische Wandler im Innern des Richtrohres mit seiner
Hauptempfangsrichtung auf das der Schallquelle abgewendete und verschlossene Lende
gerichtet ist und so befestigt ist' daß die Membran dem abgeschlossenen Ende benachbart
ist und daß zwischen der Innenwand des Rohres und der Gehäusefläche des elektro-akuttischen
Wandlers eine oder mehrere Schallführungen vorhanden sind" die dazu dienen" den
vom Richtrohr aufgenommenen Schall zum verschlossenen Ende des :Lichtrohres und
der ihm benachbarten Membran zu führen. Eine Ergänzung der Erfindung ist
dadurch gekennzeichnet"-daß vom äußeren Schallfeld zur Rückseite der Membran eine
oder mehrere Schalleinlässe führen zum Erzeugen eines Druckgradienteneff'ektes.Microphone with structure-borne noise compensation With microphones of any conversion principle, for example electrodynamic or capacitive converters, the structure-borne noise sensitivity is very disturbing, especially at low frequencies. This sensitivity to structure-borne noise at low frequencies has its cause in mass forces that act on the vibration system, which consists of the membrane mass and the other masses connected to it, e.g. B. the voice coil and one or more air masses, on the one hand, and the restoring force or forces -n on the other hand, act. The sum of the masses and the sum of the restoring forces form a mechanical oscillation circuit that is usually only weakly damped. Mechanical accelerations trigger this oscillation system. The microphone then usually delivers very high interference voltages in the resonance area of its oscillation system. The sensitivity of microphones to mechanical accelerations on pouring tables or vibrating tables, the amplitude and frequency of which can be varied over a wide range, is measured. It is also known to protect the transducer system itself or even the entire microphone against the excitations of such vibrations by means of upstream mechanical filters, for example in the stand or in the handle or between the electroacoustic transducer and its housing. The resonance frequency of these filters must then be below the resonance frequency of the vibrating system of the transducer. There are therefore considerable technical limits to this process. In addition, the microphone is mechanically enlarged in an undesirable manner by such mechanical filters. The proposed invention eliminates these difficulties. It enables microphones to be built whose vibration system is hardly subject to the effects of inertial forces. The inventive proposal relates to "a microphone" which consists of a membrane "whose movements caused by the useful sound are converted into electrical signals in any way, for example by electrodynamic or electrostatic means" and an air mass is present on at least one side of the membrane The special feature of the invention is that this air mass is so. is dimensioned in its size and direction of action "that it compensates for the inertia forces of the oscillating system acting in the direction of the membrane oscillations through accelerations. One embodiment of the innovation is characterized in that the air mass is that of a shotgun Directional tube is closed at its end facing away from the sound source and that the electroacoustic transducer inside the directional tube is directed with its main receiving direction towards the closed loin facing away from the sound source and is attached in such a way that the membrane is adjacent to the closed end and that between the inner wall of the tube and the housing surface of the electro-acute tables converter one or more wave guides are available "serve to" the captured by the shotgun sound to the closed end of the. light pipe and its adjacent membrane to cause an addition to the invention is characterized in that one or more sound inlets from the external sound field to the rear of the membrane lead to the generation of a pressure gradient effect.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung- ist dadurch rel.ennzeichnet,
daß die Luftmasse an die der Schallouelle abgewendete 1-@embran angekoppelt-ist
und e-aß die Luftmasse voM einem Rohr oder Ringschlitz begrenzt ist, wobei das Rohr
und der Ringschlitz auf. die Schallquelle gerichtet ist. Eine Ergänzung der Erfindung
ist dadurch gekennzeichnet' daß die an die der Schallquelle abgewendete Seite der
Membran angekoppelte Luftmasse gleichzeitig als Thuras-Rohr wirkt.
Eine
weitere Ergänzung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnetg daß
die an die der Schallquelle abgewendete Seite der Membran angekoppelte Luftmasse
einen so hohen akustischen Widerstand besitzt# daß sie akustisch unwirksam
ist.
Eine weitere Ergänzung der Erfindung bezieht sich auf ein Mi-krofon*
bei dem die Luftmasse an die Rückseite der Membran an--
gekoppelt
ist. Das Besondere Lst dadurch gekennzeichnet# daß die Vorderseite der
Membran in bekannter Weise mit einem Richtrohr versehen ist.
Eine
Ergänzung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die an die Rückseite der
Meran angekoppelte Luftmasse im Richtrohr oder im Mantel des Richtrohres untergebracht
ist oder als bo)genförmiger Schlitz in-seinem Querschnitt
von der
Außenfläche des Richtrohres und von der Innenfläche des
Man-
telrohres begrenzt Wird. Eine weitere Ergänzung
der Erfindung ist dadurch gekerrnze-ichneat, daß die an die Rückseite
der Membran angekoppelte Luftmasse einen so hohen akuntieshen Widerstand
besitzt, daß sie
akustisch unwirksam ist.
Die Abbildungen
1 - 3 sollen die Erfindung erläutern.
Die Abbildung 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Mikrofons
--
nach dem Erfindungsgedanken. In dieser Abbildung ist
ein Mi-
krofon 1 schematisch dargestellt. Es besteht aus
einem Gehäuse
1.1 mit angesetzten Magnetkopf 1.2. der mit der Membran
1*, 3
abgeschlossen ist. Das Gehäuse 1.1 umdchließt ein Volumen
1:12.
fieses Volumen ist über Öffnungen 1:25 im Magnettopf mit
dem
Volumen 1:26 des Magnettopfes in bekannter Weise verbunden.
Im
Volumen 1.26 ist der Dauermagnet mit 1:21 symbolisch mit
seinen
Magnetpolen h und S dargestellt. her Südpol trägt den Kernpol--
Schuh 1.22: Er begrenzt den inneren Durchmesser des
Luftspaltes
1.24. Der hingpolschuh 1.23 begrenzt in bekannter Weise den
Luftspalt in seiner Breite und schließt gleichzellig en Magnet-
fluß zum Magnettopf 1.2.
Das Mikrofon 1 befindet sich im Innern eines Richtrohres
2j welches in bekannter Weise einen konstanten inneren
Querschnitt 2.1 besitzt. Das Richtrohr 2 trägt auf seinem
Mantel beispielsweise zwei in seiner Längsrichtung verlau-
fende Reihen von Öffnungen 2.29 die mit akustischer
Wider-
standsbelägen 2,3j beispielsweise in Fora von St
reifen$
abgedeckt sind.. Die Anzahl und/oder die Querschnitte der
Öffnungen 2.2 und die akustischen Widerstandsstreifen 2.3
und das auf die Schallquelle gerichtete nicht
dargestellte
Ende des Richtrohres sind in bekannter'Weine nach den 1)i-
mensionierungsregeln für Richtrohre ausgestaltet: Das der
Membran zugewendete Ende 2.4 des Richtrohres ist mit einer.
Yerschlußplatte 2.41 abgeschlossen. Diese Verschlußplatte
.
ist in diesem Beispiel im Inneren 2.1 des Richtrohres eben.
Sie begrenzt zusammen mit der Membran 3 ein Sammelvolumen
welches den vom Richtrohr. aufgenommenen Schall zur Außenseite'.
der Membran umleitet. Im Bedarfsfalle kann die Verschlu$platt
2.41 auf ihrer dem Sammelvolumen 2.11 zugewendeten Fläche
rzum@
Erzeugen besonderer akustischer Bedingungen dieses Volumens
einer speziellen Formung unterworfen werden. Im
Luftspalt 1.24
ist die Schwingspunle 4 symbolisch dargestellt. Das Nikrofon
' 1
ist mit Stützteilen 1:39 beispielsweise Streifen# im nriorn
des Richtrohres 2 befestigt. Das von diesen Stütßfei44n
in'
Längsrichtung den Richtrohres freigelassene Volumeni,` 'welches
von der Innenwand den Richtrohres 2 und der Außeäwand den,Wauß-,
lern begrenzt wird, bildet eine oder mehrere Schallführungen`
2.12# um den Vom Richtrohr aufgenommenen Schall zum.
Volumen
2.11 zwischen der Membran 3 unier Verschlußplatte 241
zulei-
ten* In diesem Beispiel besitzen das Richtrohr S und dai-Nilaru.-
fon 1 in der Gegenid der Membran noch Ankopplunasüffntnaen
844`
um die Rückseite der Membran zum Erzeugen eines Druckadiäntem-
effekten an das äußere Schallfeld anzukoppeln. Das Rohr
964
verbindet das äußere Schallfeld mit dem Volumen i` 26"`*@Ri4
Rin
trittstelle des Rohres 2.4 nm Volumen 1.26 ist mit einen
a1a-
stischen Widerstand 2.41 abgedeckt. Dadurch entsteht in
bekann-
ter Weine eine R/C Phasendrehung. Die akuntische
Indukttivitgt
de-s Rohres 2.4 sperrt den Eintritt hoher Frequeaaäxt ,st
sn
auch beliebige andere Phasendrehungen alleine oder .sätsll:cY@
mit der dargestellten Anordnung verwendet werden.
Entsprechend
dem Erfindungsvorschlag wird in diesem Beispiel die in dem Richtrohr bei. Beschleunigungen
in seiner Längsrichtung wirksame Masse so bemessen,, daß sie der Masse der Membran
der Schwingspule und unter Umständen anderer, das Schwingungssystem beeinflussender
Massen das Gleichgewicht hält. Das in der Abbildung 1 dargestellte Ausführungsbeispiel
des Erfindungsgedankens kann beispielsweise auch dahingehend abgeändert werden,
daß das Rohr .2 nicht als Richtrohr ausgestaltet .wird und daß die von ihm umschlossene
Luftmasse nur dazu dient, der gesamten Masse des Schwingungssystemes das Gleichgewicht
zu halten. in diesem Fall kann man unter Umständen auch auf die Ankopplung der Membranrückseite
an das umgebende Schallfeld zum Erzeugen eines Druckgradienteneffektes verzichten.
Die Abbildung 2 a und 2 b zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsvorschlages.
Sie zeigen ein Rohrrichtmikrofon in, bekannter Ausführung' bei dem das eine Ende
des Richtrohres 2 auf die Schallquelle gerichtet ist und das andere Ende mit einem
Wandlersystem 1 abgeschlossen ist. Das Richtrohr besitzt auf seinem Mantel einen
Längsschlitz 2.2o,. der in bekannter Weise einen in Funktion des Abstandes von der
Membran veränderlichen Querschnitt besitzt. Dieser Längsschlitz ist mit akustischem
Widerstandsmaterial 2.3 in bekannter Weise abgedeckt. Die Membran des Wandlersystems
ist wieder mit 3 bezeichnet. An ihrer Rückseit ist ein zusätzliches Rohr 5 angekoppelt.
Es wird nach dem Erfindungsvorschlag auf die Schallquelle gerichtet und so dimensioniert.,
daß es die Masse des Schwingungssystemes und die an diese angeköpgelte
Masse des Richtrohres kompensiert. A further embodiment of the invention is characterized in that the air mass is coupled to the embranium facing away from the sound source and the air mass is limited by a pipe or ring slot, the pipe and the ring slot being open. the sound source is directed. An addition to the invention is characterized in that the air mass coupled to the side of the membrane facing away from the sound source acts at the same time as a Thuras tube. A further addition to the invention is characterized in that the air mass coupled to the side of the membrane facing away from the sound source has such a high acoustic resistance that it is acoustically ineffective . Another addition to the invention relates to a microphone * in which the air mass is coupled to the rear of the membrane. The special feature is characterized # that the front of the membrane is provided in a known manner with a directional tube . An addition to the invention is characterized in that the air mass coupled to the rear of the Meran is housed in the shotgun or in the jacket of the shotgun or as a bow-shaped slot delimited in its cross-section by the outer surface of the shotgun and by the inner surface of the jacket Will. A further addition to the invention is characterized ichneat gekerrnze-that coupled to the backside of the membrane air mass has such a high resistance akuntieshen that it is acoustically ineffective. The figures 1-3 illustrate the invention. Figure 1 shows an embodiment of a microphone -
according to the idea of the invention. In this figure there is a mi
microphone 1 shown schematically. It consists of a housing
1.1 with attached magnetic head 1.2. the one with the membrane 1 *, 3
is completed. The housing 1.1 encloses a volume 1:12.
nasty volume is about openings 1:25 in the magnetic pot with the
Volume 1:26 of the magnetic pot connected in a known manner. in the
Volume 1.26 is the permanent magnet with 1:21 symbolic with its
Magnetic poles h and S shown. here the south pole carries the core pole--
Shoe 1.22: It limits the inner diameter of the air gap
1.24. The hinged pole shoe 1.23 limits the in a known manner
Air gap in its width and closes the same-cell magnet
flow to the magnetic pot 1.2.
The microphone 1 is located inside a shotgun
2j which in a known way has a constant inner
Has cross section 2.1. The shotgun 2 carries on his
Jacket, for example, two extending in its longitudinal direction
rows of openings 2.29 with acoustic resistance
Stand coverings 2,3j, for example, in Fora from St tires $
are covered .. The number and / or the cross-sections of the
Openings 2.2 and the acoustic resistance strips 2.3
and that directed at the sound source , not shown
End of the shotgun are in known'wines according to the 1) i-
Dimensioning rules for shotguns designed: The der
Membrane facing end 2.4 of the shotgun is with a.
Closing plate 2.41 completed. This closure plate .
is flat in the interior 2.1 of the shotgun in this example.
Together with the membrane 3, it delimits a collection volume
which the shotgun. recorded sound to the outside '.
diverts the membrane. If necessary, the lock can be flat
2.41 on its surface facing the collection volume 2.11 rzum @
Creation of special acoustic conditions for this volume
be subjected to a special shaping. In the air gap 1.2 4
the vibrating coil 4 is shown symbolically. The Nikrofon ' 1
is for example stripes # in the nriorn with support parts 1:39
of the shotgun 2 attached. That of these supporters in '
Volume left free in the longitudinal direction of the shotgun, `` 'which
from the inner wall of the shot tube 2 and the outer wall of the, Wauß-,
learning is limited, forms one or more sound guides
2.12 # around the sound picked up by the shotgun to the. volume
2.11 between the membrane 3 and the closure plate 241 feed
ten * In this example, the shotgun S and dai-Nilaru.-
fon 1 in the Gegenid of the membrane still Ankopplunasüffntnaen 844`
around the back of the membrane to create a pressure jacket
to couple effects to the external sound field. The pipe 964
connects the external sound field with the volume i` 26 "` * @ Ri4 Rin
entry point of the pipe 2.4 nm volume 1.26 is with an a1a-
stic resistance 2.41 covered. This creates in well-known
ter wines an R / C phase shift. The acuntic inductivity
de-s Rohres 2.4 blocks the entry of high frequency ax, st sn
also any other phase rotations alone or .sätsll: cY @
can be used with the arrangement shown. In accordance with the proposal of the invention, in this example the in the shotgun at. Accelerations in the longitudinal direction of the effective mass are measured so that they keep the mass of the membrane of the voice coil and possibly other masses influencing the vibration system in equilibrium. The embodiment of the inventive idea shown in Figure 1 can also be modified, for example, so that the tube .2 is not designed as a directional tube and that the air mass enclosed by it only serves to keep the entire mass of the oscillation system in balance. In this case, under certain circumstances, the coupling of the rear side of the membrane to the surrounding sound field in order to generate a pressure gradient effect can be dispensed with. Figures 2 a and 2 b show another embodiment of the inventive proposal. They show a directional tube microphone in a “known design” in which one end of the directional tube 2 is directed towards the sound source and the other end is closed off with a transducer system 1. The shotgun has a longitudinal slot 2.2o on its jacket. which in a known manner has a variable cross-section as a function of the distance from the membrane. This longitudinal slot is covered with acoustic resistance material 2.3 in a known manner. The membrane of the transducer system is again designated by 3. An additional tube 5 is coupled to its rear. According to the proposed invention, it is aimed at the sound source and dimensioned in such a way that it compensates for the mass of the oscillation system and the mass of the directional tube attached to it.
aas Richtröhr 2 und das zusätzliche Rohr 5 sind geme^ins-am in ein
Mantelrohr-6 entsprechend dem Erfindungsvorschlag eingebaut. Dies
ixet
-zumindebt im Gebiet "6.1 des Längsschlitzes 2.2o schalldurch-
lässig,
beispielsweise mittels Gaze abgedeckt.
Die Abbildung 3 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel der
in Abbildung 2 a und 2 b
beschriebenen Anordnung. Das Rohr 5 ist in diesem Beispiel durch einen
bogenförmigen Schlitz 5.1 ,ersetzt. Er wird von der Außenseite des
Richtrohres '2
und der Innenseite des Mantelrohres 6 begrenzt.
Im Gebiet des Schlitzes 2.2o des Richtrohres 2 ist das Mantelrohr
mit
einer Mantelabdeckung 6.1o geschlossen' in der sich das
schalldurchlässige
Gebiet 6.1 gemäß Abbildung 2 a und 2 b
befindet. Das zusätzliche
Rohr 5 oder der bogenförmige
Schlitz 5.1 oder eine nicht gesondert dargestellte
Ringschlitzanordnung können im Bedarfsfalle durch entsprechende akustische
Widerstände in beliebiger Art so ausgeführt werden, da.ß sie
akustisch
unwirksam sind. Auch ist es möglich, sie so zu ge-
stalten,
daß sie nur in einem Teil des 14ikrofon'Frequenzgangeav zum Beispiel den
mittleren und hohen Frequenzenv unwirksam sind und somit als Thuras-Rohr
wirken. Es ist nach dem Erfindungsvorschlag auch möglich"
das Mikrofon 1 ohne Richtrohr 2 zu betreiben und an die Rückseite
der Nembran nur das Rohr 5 anzukoppeln. Es muß in diesem Falle
so gemeAsen sein, daß es- die blasse des Schwingungssystemes kompensiert
und auf die Schallquelle gerichtet ist. aas Richtröhr 2 and the additional pipe 5 are geme ^ ins-on built into a jacket pipe-6 according to the inventive proposal. This ixet -zumindebt in zone "6.1 of the longitudinal slot 2.2o schalldurch- permeable, for example covered by means of gauze. Figure 3 shows another embodiment of the in Figure 2 a and 2 b-described arrangement. The pipe 5 is, in this example through an arcuate slot 5.1 . It is limited by the outside of the shotgun tube 2 and the inside of the jacket tube 6. In the area of the slot 2.2o of the shotgun tube 2, the jacket tube is closed with a jacket cover 6.1o in which the sound-permeable area 6.1 according to Figure 2 is a and 2 b is located. the additional tube 5 or the arcuate slot 5.1 or a ring slot arrangement not specifically illustrated may be performed if required by appropriate acoustic resistors in any manner so they da.ß acoustically are ineffective. it is also possible, so to design that they only use a part of the microphone frequency range av, for example, the medium and high frequencies nzenv are ineffective and thus act as a Thuras pipe. It is also to be operated according to the inventive proposal possible, "the microphone 1 without directional tube 2 and to couple only the tube 5 at the back of the Nembran. It must be gemeAsen in this case so that es- compensates the pale of the vibration system and directed to the sound source is.