DE1074084B - Dynamic microphone with unidirectional directivity - Google Patents
Dynamic microphone with unidirectional directivityInfo
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Description
Gegenstand der Erfindung ist ein dynamisches Mikrophon mit einseitiger Richtwirkung.The invention relates to a dynamic microphone with unilateral directional effect.
Bekanntlich entsteht bei Schallempfängern, deren Abmessungen klein gegenüber der Wellenlänge des Schalles sind, dann einseitige Richtwirkung, wenn an der Rückseite der Membran eine phasendrehende akustische Einrichtung vorgesehen ist. Diese Einrichtung besteht bei einer bekannten Ausführungsform aus mindestens einem Luftstöpsel in einem Kanal, der mittels der an der, Rückseite der Membran vorhandenen niederen Luftkammer mit der Membran fest gekoppelt ist, während das andere Ende zum äußeren Schallfeld führt. Dieser Luftstöpsel bildet eine akustische Masse und stellt einen Teil der phasendrehenden Einrichtung dar. Den anderen Teil des phasendrehenden Gliedes bildet ein akustischer Reibungswiderstand, der zwischen die niedrige Luftkammer hinter der Membran und eine größere Luftkammer eingeschaltet ist.As is known, arises in sound receivers whose dimensions are small compared to the wavelength of the Sound is then unilateral directivity, if at the back of the membrane a phase-rotating one acoustic facility is provided. This device exists in a known embodiment from at least one air plug in a channel, which by means of the existing on the back of the membrane lower air chamber is firmly coupled to the membrane, while the other end to the external sound field leads. This air plug forms an acoustic mass and is part of the phase-rotating device The other part of the phase-rotating element forms an acoustic frictional resistance, which is switched between the low air chamber behind the membrane and a larger air chamber is.
Für die Größe des Druckgradienten als antreibende Kraft an der Membran ist der Schallumweg um das Mikrophon herum maßgebend. Er ist naturgemäß bei dem geschilderten Mikrophon klein und entspricht etwa der Wellenlänge des höchsten zu übertragenden Tones.For the size of the pressure gradient as the driving force on the membrane, the sound detour around the Microphone around authoritative. In the case of the microphone described, it is naturally small and corresponds about the wavelength of the highest tone to be transmitted.
Es sind weitere Mikrophone bekannt, deren Richtwirkung die Form einer Keule hat, die durch Interferenz des einfallenden Schalles entsteht. Das wesentliche Element eines solchen Mikrophons ist ein geschlitztes Rohr, das einem normalen Mikrophon vorgeschaltet wird. Dabei ist das Mikrophon ein sogenannter Druckempfänger, bei dem eine Seite der Membran dem äußeren Schallfeld zugewandt ist, während die Rückseite der Membran vom äußeren Schallfeld abgeschlossen ist. Da die Wirkung des geschlitzten Rohres auf dem Interferenzeffekt beruht, muß die Rohrlänge etwa der Wellenlänge des zu verarbeitenden Schalles entsprechen, womit Rohrlängen zwischen 100 und 250 cm üblich sind. Die größte Empfindlichkeit des Mikrophons mit Richtwirkung ist vom Mikrophon ausgehend in Richtung des Rohres. Somit muß das Mikrophon einen Abstand von der Schallquelle haben, der einem Mehrfachen der Rohrlänge entspricht, was auch im Wesen des Mikrophons mit' keulenförmiger Richtwirkung liegt.There are other known microphones whose directivity has the shape of a lobe caused by interference of the incident sound. The essential element of such a microphone is a slotted one Tube that is connected upstream of a normal microphone. The microphone is a so-called one Pressure receiver with one side of the membrane facing the external sound field, while the back of the membrane is isolated from the external sound field. Because the effect of the slotted Tube based on the interference effect, the tube length must be about the wavelength of the one to be processed Sound, which means that pipe lengths between 100 and 250 cm are common. The largest The sensitivity of the microphone with directional effect is based on the microphone in the direction of the pipe. Thus, the microphone must be at a distance from the sound source that is a multiple of Tube length corresponds to what is also in the essence of the microphone with a club-shaped directivity.
Die Erfindung bedient sich wohl auch eines geschlitzten Rohres oder mehrerer solcher Rohre bzw.
eines Bündels von in der Länge gestuften Rohren mit geschlossener Mantelfläche. Jedoch sind die Rohre
gemäß der Erfindung viel kürzer und erstrecken sich nicht vom Mikrophon weg in Richtung der größten
Empfindlichkeit des Mikrophons, sondern weisen in die entgegengesetzte Richtung. Dabei beruht der
Richteffekt nicht auf der Interferenz der Schallwellen, Dynamisches Mikrophon
mit einseitiger RichtwirkungThe invention probably also makes use of a slotted tube or a plurality of such tubes or a bundle of tubes stepped in length with a closed outer surface. However, the tubes according to the invention are much shorter and do not extend away from the microphone in the direction of the greatest sensitivity of the microphone, but rather point in the opposite direction. The directional effect is not based on the interference of the sound waves, dynamic microphone
with unilateral directivity
Anmelder:Applicant:
Akustische u. Kino-GeräteAcoustic and cinema equipment
Gesellschaft m. b. H.,Society m. B. H.,
WienVienna
Vertreter: Dipl.-Ing. W. Paap, Patentanwalt,
München 22, Mariannenplatz 4Representative: Dipl.-Ing. W. Paap, patent attorney,
Munich 22, Mariannenplatz 4
Beanspruchte Priorität:
Österreich, vom 7. August und 1. Dezember 1954Claimed priority:
Austria, August 7th and December 1st, 1954
Dr. Rudolf Görike, Wien,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Rudolf Görike, Vienna,
has been named as the inventor
sondern auf anderen im nachstehenden beschriebenen Effekten.but on other effects described below.
Wie schon eingangs erwähnt, ist bei Richtmikrophonen, deren Abmessungen klein gegenüber der Wellenlänge des Schalles sind, der Druckgradient klein. Gemäß der Erfindung wird der Druckgradient durch die Anwendung des geschlitzten Rohres vergrößert. Das Rohr ist mit der Rückseite der Membran mittels einer niederen Lüftkammer gekoppelt. Das Rohr allein würde jedoch noch nicht die einseitige Richtwirkung ergeben. Erst durch die Anordnung einer größeren Luftkammer, die durch einen akustischen Reibungswiderstand mit der niederen Luftkammer hinter der Membran in Verbindung steht und zu dem äußeren Schallfeld hin abgeschlossen ist, bildet sich die einseitige Richtwirkung aus. Dabei liegt die Richtung der größten Empfindlichkeit des Mikrophons in der Achse des Mikrophons an der Vorderseite der Membran, somit entgegengesetzt der bei Verwendung von Interferenzrohren auftretenden Richtwirkung.As already mentioned at the beginning, directional microphones whose dimensions are small compared to the The wavelength of the sound are small, the pressure gradient is small. According to the invention, the pressure gradient enlarged by the use of the slotted tube. The tube is to the back of the membrane coupled by means of a lower ventilation chamber. However, the pipe alone would not be one-sided Directional effect result. Only through the arrangement of a larger air chamber, which is through a acoustic frictional resistance in connection with the lower air chamber behind the membrane stands and is closed to the external sound field, the unilateral directional effect develops. The direction of the greatest sensitivity of the microphone lies in the axis of the microphone on the Front side of the membrane, thus opposite to that which occurs when interference tubes are used Directivity.
In Fig. 1 ist das bekannte Richtmikrophon der Interferenztype mit der erzielbaren Richtcharakteristik strichliert eingezeichnet. Fig. 2 zeigt die Richtwirkung des Mikrophons gemäß der Erfindung.In Fig. 1, the known directional microphone is of the interference type with the achievable directional characteristic Drawn in dashed lines. Fig. 2 shows the directivity of the microphone according to the invention.
In Fig. 1 ist die Membran mit 1 bezeichnet, das Membrangehäuse mit 2 und die darin befindliche akustische Impedanz mit 3. Vor die Membran 1 istIn Fig. 1, the membrane is designated by 1, the membrane housing by 2 and the one located therein acoustic impedance with 3. In front of the diaphragm 1 is
909 727/358909 727/358
3 43 4
mittels einer niederen Luftkammer 4 ein geschlitztes stand von ihr hat, der etwa einem Viertel der Wellen-Rohr 5 gesetzt. Die strichliert gezeichnete Richtwir- länge des höchsten Tones entspricht. Vor der Memkung ist für eine Rohrlänge L gleich der Wellenlänge bran kann ferner in an sich bekannter Weise ein Schalles gezeichnet. Rotationskörper 18 angeordnet sein, der zwischenby means of a lower air chamber 4 a slotted stand of it has set about a quarter of the shaft tube 5. The guide wire length shown in dashed lines corresponds to the highest tone. A sound can also be drawn in a manner known per se in front of the Memkung for a pipe length L equal to the wavelength bran. Rotary body 18 be arranged between
In Fig. 2 ist bei dem erfindungsgemäßen Mikro- 5 seiner gewölbten Bodenfläche und der Membran eine
phon die Membran 6 mit ihrer Vorderseite direkt niedere Luftkammer bildet. Konzentrisch zu diesem
dem Schallfeld ausgesetzt; die Rückseite ist durch Rotationskörper befindet sich der kegelförmige Köreine
niedere Luftkammer 7 abgeschlossen, aus der per 19, der durch Stützen 20 gehalten wird. Dadurch
sowohl eine akustische Impedanz 8 in den größeren entsteht in an sich bekannter Weise ein ringförmiger
Hohlraum 9, der vom äußeren Schallfeld abgeschlos- io Trichter, der beliebige Querschnittszunahme aufsen
ist, als auch ein geschlitztes Rohr 10 zum äuße- weisen kann. Durch diese Einrichtung wird eine
ren. Schaltfeld führt. Die Länge des Rohres ist we- Glättung der Frequenzkurve und eine Verbesserung
sentlich kurzer als die vom Mikrophon zu übertra- der Richtcharakteristik im Bereich der höheren Fregende
längste Wellenlänge des Schalles, jedoch wesent- quenzen erzielt,
lieh länger als die kürzeste Schallwellenlänge. 15 Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform des zurIn Fig. 2, in the case of the micro 5 according to the invention, its curved bottom surface and the membrane is a phon, the membrane 6 with its front side directly forms a lower air chamber. Concentrically exposed to the sound field; the rear side is closed off by a body of revolution, the conical core is a lower air chamber 7, from which by 19, which is held by supports 20. As a result, both an acoustic impedance 8 in the larger one is created in a manner known per se, an annular cavity 9, which is closed off from the external sound field and can face a funnel with any increase in cross section, as well as a slotted tube 10 to the outside. Through this facility a ren. Control panel leads. The length of the tube is much shorter than the directional characteristic to be transmitted by the microphone in the range of the higher frequency curve and an improvement much shorter than the directional characteristic in the range of the higher frequency;
borrowed longer than the shortest sound wavelength. 15 Fig. 7 shows another embodiment of the for
Es können auch an die niedere Luftkammer an der Spirale gewundenen Schallkanals. Die Baßresonanz-Rückseite
der Membran mehrere Rohre angeschossen kammer 21 weist auf ihrem Zylinderumfang eine
sein, deren Länge so gestuft ist und deren Quer- Spiralnut 22 auf, über die ein Rohr 23 geschoben ist,
schnitte gleich oder verchieden sein können, so daß das Löcher oder Schlitze 24 aufweist. Über das Rohr
sich Spitzen und Täler in der Frequenzkurve, hervor- 20 23 ist ein Zylinder 25 aus Dämpfungsmaterial, z. B.
gerufen durch stehende Wellen, in den Rohren korn- Filz, geschoben,
pensieren. Die Fig. 8 bis 11 zeigen verschiedene Ausführungs-It can also be connected to the lower air chamber on the spiral sound channel. The bass resonance back of the membrane shot several tubes chamber 21 has on its cylinder circumference one whose length is stepped and whose transverse spiral groove 22, over which a tube 23 is pushed, cuts can be the same or different, so that the holes or slots 24. Peaks and valleys in the frequency curve emerge over the tube, a cylinder 25 made of damping material, e.g. B. called by standing waves, in the pipes grain felt, pushed,
retire. FIGS. 8 to 11 show different embodiments
In den Fig. 3 bis 7 sind Ausführungsbeispiele von formen der Rohre. Fig. 8 weist ein Rohr mit Schlitz3 to 7 are exemplary embodiments of shapes of the tubes. Fig. 8 has a tube with a slot
Mikrophonen gemäß der Erfindung dargestellt. Die auf, Fig. 9 eines mit Löchern, Fig. 10 zeigt das Rohr,Microphones according to the invention shown. The on, Fig. 9 one with holes, Fig. 10 shows the pipe,
Fig. 8 bis 11 zeigen verschiedene Ausgestaltungs- 25 bestehend aus Drahtgeflecht mit darübergezogener8 to 11 show various configurations consisting of wire mesh with a wire mesh drawn over it
möglichkeiten der Rohre. Fig. 12 stellt ein weiteres Filzhülse, und Fig. 11 stellt einen Hohlzylinder auspossibilities of the pipes. Fig. 12 shows another felt tube, and Fig. 11 shows a hollow cylinder
Ausführungsbeispiel dar. Fig. 13 veranschaulicht in Filz dar.Embodiment. Fig. 13 illustrates in felt.
schematischer Darstellung die für die Funktion des In Fig. 12 ist eine andere Ausführungsform desIn Fig. 12 is another embodiment of the
erfindungsgemäßen Mikrophons wichtigen akusti- Rohres dargestellt, das einen Zylinder aus Dämp-Microphone according to the invention important acoustic tube shown, which has a cylinder made of damping
schen Größen. Das elektrische Ersatzschaltbild ist in 30 fungsmaterial im Inneren enthält. Bei 26, 27 und 28great sizes. The electrical equivalent circuit diagram is contained in the interior. At 26, 27 and 28
Fig. 14 wiedergegeben. sind öffnungen vorgesehen, die durch Dämpfungs-Fig. 14 reproduced. openings are provided, which are provided by damping
In Fig. 3 ist ein Mikrophon mit einseitiger Rieht- material abgedeckt sein können.In Fig. 3 a microphone can be covered with unilateral directional material.
wirkung dargestellt, das ein Rohr enthält, dessen Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen MikroMantel der Länge nach einen Schlitz S aufweist. Da- phone kann an Hand der schematischen, vereinfachbei entsteht eine ähnliche Wirkung, wie bei Verwen- 35 ten Darstellung der Fig. 13 mit äquivalentem elekdung einer Anzahl parallelliegender Rohre verschie- trischem Ersatzschaltbild Fig. 14 erläutert werden, dener Länge. Die Membran M bildet mit Teilen des Die Membran mit der mechanischen Impedanz ZM Magnetsystems eine niedere Luftkammer D1, aus der ist rückseitig mit der Impedanz Z0 gekoppelt. Letzdie Luft dur,ch den Reibungswiderstand R hindurch tere wird in an sich bekannter Weise durch akustische in die Kammer Dz gelangen kann. An die Luftkam- 40 Reibungswiderstände, akustische Massen und Luftmer D1 ist das Rohr M1 angekoppelt, das einen polster, die von der Außenluft abgeschlossen sind, ge-Längsschlitz 61 aufweist. Durch geeignete Bemessung bildet. Mit der Rückseite der Membran ist gleichfalls des Schlitzes und Einfügung von Dämpfungsmaterial eine akustische Leitung gekoppelt, die im Ersatzwird eine sehr gleichmäßige Wirkung erzielt. schaltbild durch die zu Z0 parallelliegenden Impedan-Effect shown, which contains a tube whose mode of operation of the micro-jacket according to the invention has a slot S along its length. With the aid of the schematic, simplified effect, a similar effect can be produced to that which is explained with the use of the illustration in FIG. 13 with equivalent electrification of a number of parallel tubes, different equivalent circuit diagram in FIG. 14, which length. The membrane M, together with parts of the magnet system, forms a lower air chamber D 1 with the mechanical impedance Z M , from which it is coupled to the impedance Z 0 at the rear. Finally, the air through the frictional resistance R will be able to get into the chamber D z in a manner known per se through acoustics. The tube M 1 is coupled to the air chamber 40 frictional resistances, acoustic masses and air chamber D 1 and has a longitudinal slot 6 1 with a cushion that is closed off from the outside air. Forms by suitable dimensioning. An acoustic line is coupled to the rear side of the membrane, likewise the slit and the insertion of damping material, which in replacement produces a very uniform effect. circuit diagram through the impedance parallel to Z 0
Versuche haben ergeben, daß eine weitere Verbes- 45 zen Z1, Z2 und Z3 dargestellt ist. Durch öffnungen in serung der Frequenzcharakteristik und der einseiti- der akustischen Leitung mit den Impedanzen Z1, Z2 gen Richtwirkung dann entsteht, wenn der kürzeste und Z3 wird die Membran auch an der Rückseite von Schallumweg von der Vorder- zur Rückseite der den Schallschwingungen beaufschlagt. Die hierdurch Membran verkleinert wird. Man erhält günstigste an der Membran auftretende antreibende Kraft entVerhältnisse, wenn der kürzeste Schallumweg von 50 spricht der Schalldruckdifferenz zwischen der Vorder Vorder- zur Rückseite der Membran um den derseite der Membran und den Schalleintrittsöffnun-MikrophonkÖrper herum bis zum Beginn des Schlitzes gen der akustischen Leitung. Die Parallelschaltung im Rohr bzw. bis zum offenen Ende des kürzesten von Z0 zu den Impedanzen Z1, Z2, Z3 ermöglicht die Rohres etwa der halben Wellenlänge der höchsten zu Abstimmung in bezug auf den Schalldruck und die übertragenden Frequenz entspricht. 55 Druckgradientenkomponente unabhängig voneinanderTests have shown that a further improvement is shown in Z 1 , Z 2 and Z 3 . Through openings in the frequency characteristic and the one-sided acoustic line with the impedances Z 1 , Z 2 gen directional effect then arises when the shortest and Z 3 the membrane is also on the back of the sound detour from the front to the back of the sound vibrations applied. The membrane is thereby reduced in size. The most favorable driving force ratios occurring on the membrane are obtained when the shortest sound detour of 50 is the sound pressure difference between the front front and back of the membrane around the side of the membrane and the sound inlet microphone body up to the beginning of the slot in the acoustic line. The parallel connection in the pipe or up to the open end of the shortest from Z 0 to the impedances Z 1 , Z 2 , Z 3 enables the pipe to match approximately half the wavelength of the highest with respect to the sound pressure and the transmitted frequency. 55 Pressure gradient components independent of each other
In Fig. 4 ist ein Mikrophon dargestellt, bei dem vorzunehmen. Hierdurch gelingt es, einen Schallder
kürzeste Schallumweg von der Vorder- zur empfänger zu schaffen, der eine geradlinige Frequenz-Rückseite
der Membran verkleinert ist. Der Schlitz charakteristik, frequenzunabhängige einseitige Richtin
dem Rohr beginnt bei 11. Das Rohr ist von einem wirkung und hohen Wirkungsgrad aufweist,
den Schlitz abdeckenden Zylinder aus Filz od. dgl. 60 Dabei kann die akustische Leitung in verschiedener
umgeben, der gegen das freie Ende des Rohres hin Weise aufgebaut sein.In Fig. 4, a microphone is shown in which to make. This makes it possible to create a sound, the shortest sound detour from the front to the receiver, which reduces a straight frequency rear side of the membrane. The slot characteristic, frequency-independent one-sided direction in the pipe begins at 11. The pipe is effective and has a high degree of efficiency,
the slot covering cylinder made of felt or the like. 60 The acoustic line can be surrounded in various ways, which can be built up towards the free end of the tube.
verjüngt sein kann. Fig. 5 zeigt die Konstruktion Ein weiterer besonderer Vorteil der erfindungsge-can be rejuvenated. Fig. 5 shows the construction. Another particular advantage of the invention
nach Fig. 4 im Querschnitt. mäßen Anordnung liegt darin, daß die Grundreso-according to Fig. 4 in cross section. proper arrangement lies in the fact that the fundamental resonance
In Fig. 6 ist eine Abänderung des Erfindungs- nanz der Membran, die durch die Masse der Mem-In Fig. 6 is a modification of the invention of the membrane, which is determined by the mass of the mem-
gedankens mit einem zu einer Spirale aufgerollten 65 bran samt Tauchspule und der Rückstellkraft derthought with a 65 bran rolled up into a spiral including plunger coil and the restoring force of the
Rohr veranschaulicht, das akustisch ähnlich wirkt Halterung gegeben ist, so hoch gelegt werden kann,Tube illustrates that acoustically acts similar to bracket is given so high can be placed
wie das gestreckte Rohr. Auch hier beginnt der daß eine genügende Betriebssicherheit und geringelike the stretched pipe. Here, too, begins that there is sufficient operational reliability and low
Schlitz bereits bei 11. An Stelle des Schlitzes können Stoß- und Windempfindlichkeit des Mikrophons ge-Slit already at 11. Instead of the slit, the microphone's sensitivity to shock and wind can be reduced.
auch nebeneinanderliegende Löcher angeordnet sein, währleistet ist. Diese Grundresonanz liegt zwischenalso be arranged adjacent holes, is guaranteed. This basic resonance lies between
wobei das der Membran zunächst liegende einen Ab- 70 300 und 600 Hz. Durch die erfindungsgemäßen Ein-where that of the membrane is initially located a down 70, 300 and 600 Hz.
richtungen wird der Druckgradient bei niederen Frequenzen vergrößert, so daß trotz relativ hoher Grundresonanz der Membran eine horizontale Frequenzkurve bis in den Bereich der niederen Frequenzen erzielt wurde.directions, the pressure gradient is increased at lower frequencies, so that despite a relatively high basic resonance the membrane achieves a horizontal frequency curve down to the range of the lower frequencies became.
Claims (5)
Österreichische Patentschrift Nr. 164 220;
USA.-Patentschrift Nr. 2 086 834.
Technische Mitteilungen PTT, 1954, Heft 1, S. 27 bis 31.Considered publications:
Austrian patent specification No. 164 220;
U.S. Patent No. 2,086,834.
Technical Communications PTT, 1954, Issue 1, pp. 27 to 31.
Publications (1)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1275342B (en) * | 1966-05-13 | 1968-08-14 | Heinrich Peiker | Microphone for musical instruments |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2086834A (en) * | 1933-11-08 | 1937-07-13 | Willans Peter William | Electroacoustic translating device |
AT164220B (en) * | 1947-01-23 | 1949-10-25 | Henry Radio Heinrich & Co | Electroacoustic speed receiver |
-
0
- DE DENDAT1074084D patent/DE1074084B/en active Pending
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