DE2148704A1 - Schallerzeuger - Google Patents
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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Description
86l3-7l/Kö/S
Convention Date:
October 1, I97O
Convention Date:
October 1, I97O
Nittan Company Limited, Tokyo, Japan
Schallerzeuger
Die Erfindung betrifft einen Schallerzeuger mit einer
Membrane und einem daran befestigten piezoelektrischen elektromechanischen Wandlerelement.
Es sind verschiedene Ton- oder Schallerzeuger mit piezoelektrischen
Schwingerelementen bekannt, die jedoch mit einem schlechten Wirkungsgrad arbeiten und für Alarmvorrichtungen oder
dergl. Geräte, von denen eine starke Schallabgabe verlangt wird, nahezu unbrauchbar sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schallerzeuger
mit piezoelektrischem Schwinger zu schaffen, der einfach aufgebaut ist, jedoch mit hohem Wirkungsgrad und verbesserter
Schallverstärkung arbeitet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schallerzeuger der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane im Bereich eines ihrer Schwingungsknotenkreise abgestützt
ist und daß eine becherförmige zylindrische Resonanzkammer mit einem dem Durchmesser dieses Schwingungsknotenkreises im wesentlichen
gleichen Durchmesser so angeordnet ist, daß der Rand ihrer Wandung mit diesem Schwingungsknotenkreis zusammenfällt.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im
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einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Schallerzeugers;
Figur 2 ein der Erläuterung der Wirkungsweise des Schallerzeugers nach Figur 1 dienendes Diagramm;
Figur3 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schallerzeugers;
Figur 4 eine schematische Schnittdarstellung einer dritten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schallerzeugers;
^ Figur 5 eine schematische Schnittdarstellung einer vierten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schallerzeugers; und
Figur 6 ein der Erläuterung der Wirkungsweise des Schallerzeugers nach Figur 5 dienendes Diagramm.
In den verschiedenen Figuren sind einander entsprechende Bauteile jeweils mit gleichen Bezugsnummern bezeichnet.
Der in Figur 1 gezeigte Schallerzeuger hat ein scheibenförmiges elektromechanxsches Wandlerelement 1 aus piezoelektrischem
Material wie Bariumtitanat, auf dessen beiden Stirnflächen je
eine Elektrode 2 bzw. 3 befestigt ist. Die Elektrode 2 besteht aus einer dünnen runden Metallplatte, die viel größer ist als das
^ Wandlerelement 1, so daß sie als Membrane des Tonerzeugers diert.
Natürlich kann aber die Membrane auch als getrennter Körper ausgeführt sein und ferner aus einem anderen Material wie z.B. Kunstharz
bestehen.
Wird zwischen die Elektroden 2 und 3 ein tonfrequentes Wechselstromsignal entsprechender Frequenz gelegt, so gerät die
Membranelektrode 2 in Schwingung, wie durch die gestrichelten Kurven im oberen Teil der Figur angedeutet, wobei sich auf der
Membrane 2 ein Schwingungsknotenkreis 11 ausbildet.
Der Schallerzeuger hat ferner eine becherförmige zylindrische Resonanzkammer 5 mit einem Resonanzhohlraum j>i, und die Membrane
ist durch eine Anzahl von Stützkanten 4 auf dem offenen Ende der Resonanzkammer 5 am Schwingungsknotenkreis 11 oder in dessen Nähe
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abgestützt. Obwohl durch mehrere zugespitzte Kanten 4 abgestützt, ist die Membrane 2 im übrigen vom Ende der Resonanzkammer 5 durch
einen Spalt G von vorzugsweise ungefähr 1,5 mm getrennt. Aus der
Zeichnung ist deutlich zu ersehen, daß der Durchmesser D des Resonanzhohlraums JjU i* wesentlichen gleich dem Durchmesser des
Schwingungsknotenkreises 11 sein sollte, während jedoch seine Tiefe H experimentell ermittelt werden muß. Figur 2 zeigt das Resultat
experimenteller Messungen der Schall- oder Lautstärke in Abhängigkeit
von der Tiefe H eines Resonanzhohlraums _5_1. mit einem Durchmesser
von 32 Millimetern. Dabei wurden eine metallische Membrane mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Dicke von 0,5 mm, ein
piezoelektrisches Wandlerelement mit einem Durchmesser von 36 mm
undeLner Dicke von 0,5 mm sowie eine Erregerfrequenz von 2,6 KHz
verwendet. Wie das Diagramm zeigt, lag das Maximum der erhaltenen Lautstärke bei ungefähr 10 mm Tiefe. Die optimale Tiefe hängt von
verschiedenen Faktoren ab. Beispielsweise bei einem Membranendurchmesser von 70 mm, einem Resonanzhohlraumdurchmesser von 46 mm
und einer Erregerfrequenz von 1,0 KHz betrug die optimale Tiefe
Um den besten Wirkungsgrad zu erzielen, muß der Durchmesser der Membrane richtig gewählt werden. Auf experimentellem Wege
wurde gefunden, daß der Durchmesser D des Resonanzhohlraums jj[l_
65 % + 1 % des Durchmessers der Membrane 2 betragen sollte.
Es wurde gefunden, daß der Wirkungsgrad des Schallerzeugers nach Figur 1 dadurch noch verbessert werden kann, daß man die Resonanzkammer
5 mit einem zusätzlichen Resonanzhohlraum 52, der konzentrisch zum ursprünglichen Resonanzhohlraum j[! angeordnet ist,
versieht, wenn die Schwingung einen Sekundärknoten hat, wie durch die gestrichelten Kurven im oberen Teil von Figur 3 angedeutet.
In Figur 3 hat die Schwingung zwei Knotenkreise 11 und 12, und es wurde gefunden, daß der maximale Wirkungsgrad dann erhalten wird,
wenn die zylindrischen Wandungen der beiden Resonanzhohlräume _5_1.
und j[2_ so angeordnet sind, daß sie mit den Schwingungsknotenkreisen
11 bzw. 12 zusammenfallen. Die optimalen Prozentverhältnisse der Durchmesser Dl und D2 der Resonanzhohlräume <5_1. und j£ zum Durchmesser
der Membrane 2 betragen, wie auf experimentellem Wege ermittelt wurde, ungefähr 47 % bzw. 90 %. Wie bei der Ausführungs-
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form nach Figur 1 müssen die Tiefen der beiden Resonanzhohlräume
experimentell ermittelt werden.
Nach dem gleichen Prinzip kann der Schallerzeuger auch für Schwingungen mit mehrfachem Wellentyp ausgebildet werden. Beispielsweise
zeigt Figur 4 eine Abwandlung des Schallerzeugers nach Figur 3 für Schwingungen vom Dreifach- oder Tertiärtyp mit drei
Schwingungsknotenkreisen 11, 12 und 13, wie im oberen Teil der Figur angedeutet. Der Schallerzeuger hat eine Resonanzkammer mit
drei Resonanzhohlräumen J[I^ _5_2 und j>3_, die konzentrisch zueinander
so angeordnet sind, daß ihre zylindrischen Wandungen jeweils mit den entsprechenden Schwingungsknotenkreisen 11, 12 bzw. 13 zusammenfallen.
Figur 5 zeigt eine spezielle Abwandlung des Schallerzeugers nach Figur 1, wobei das piezoelektrische Wandlerelement 1, die
Elektroden 2 und 3 und die Resonanzkammer 5 im wesentlichen gleich
artig ausgebildet und angeordnet sind wie in Figur 1, jedoch der Boden der Resonanzkammer 5 offen und im Abstand von einer Reflektorplatte
8 überdeckt ist. Die Reflektorplatte 8 ist durch ein
geeignetes Trägerteil 9 gehaltert, wie gestrichelt angedeutet, und
hat vorzugsweise einen Durchmesser, der etwas größer ist als der des Resonanzhohlraums 51«
Das Diagramm nach Figur 6 gibt das experimentell erzielte Resultat wieder, indem es die dem Wirkungsgrad des Schallerzeugers
^ entsprechende Lautstärke in Abhängigkeit vom Abstand zwischen der
Reflektorplatte 8 und dem offenen Ende der Resonanzkammer 5 zeigt.
Wie man sieht, wird der maximale Wirkungsgrad bei einem Abstand von ungefähr 15 bis 20 mm erhalten und beträgt die Steigerung des
Wirkungsgrades in der Größenordnung von 10 %. Der Wirkungsgrad kann dadurch noch weiter verbessert werden, daß man eine gegen
die Reflektorplatte 8 gewandte zweite Reflektorplatte 10 vorsieht.
Die Reflektorplatte 10 kann vorzugsweise auch als Frontplatte des Gehäuses des Schallerzeugers verwendet werden»
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Claims (3)
1.) Schallerzeuger mit einer Membrane und einem daran befestig
ten piezoelektrischen elektromechanischen Wandlerelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (2)
im Bereich eines ihrer Schwingungsknotenkreise (11, 12, 13) abgestützt ist und daß eine becherförmige zylindrische Resonanzkammer
(5) mit einem dem Durchmesser dieses Schwingungsknotenkreises im wesentlichen gleichen Durchmesser so angeordnet ist, daß der Rand
ihrer Wandung mit diesem Schwingungsknotenkreis zusammenfällt.
2. Schallerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden der Resonanzkammer (5)
offen ist und im Abstand vom offenen Ende der Resonanzkammer eine gegen dieses offene Ende gewandte Reflektorplatte (8) angeordnet
3. Schallerzeuger mit einer Membrane und einem daran befestigten
piezoelektrischen elektromechanischen Wandlerelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane
(2) im Bereich eines ihrer Schwingungsknotenkreise (11, 12, 13) abgestützt ist und daß eine zylindrische Resonanzkammer (5) vorgesehen
ist, die aus mehreren Resonanzhohlräumen (51, 52, 53) besteht, deren zylindrische Wandungen konzentrisch zueinander angeordnet
sind und Durchmesser haben, die im wesentlichen gleich den Durchmessern der entsprechenden Schwingungsknotenkreise sind, wobei
die Resonanzkammer so angeordnet ist, daß die Wandungen der Resonanzhohlräume mit den entsprechenden Schwingungsknotenkreisen
zusammenfallen.
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Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1402290A (en) * | 1971-12-29 | 1975-08-06 | Sumitomo Electric Industries | Piezo-electric acoustic device |
GB1370164A (en) * | 1972-01-30 | 1974-10-16 | Mullard Ltd | Piezoelectric transducer |
US4172253A (en) * | 1972-04-19 | 1979-10-23 | Hermans Albert L | Controlled wave pattern ultrasonic burglar alarm |
JPS4963860U (de) * | 1972-06-26 | 1974-06-04 | ||
US3872470A (en) * | 1973-04-18 | 1975-03-18 | Airco Inc | Audible signal generating apparatus having selectively controlled audible output |
US3873866A (en) * | 1973-11-05 | 1975-03-25 | Sontrix | Piezoelectric transducer assembly and method for generating an umbrella shaped radiation pattern |
US3921016A (en) * | 1973-12-12 | 1975-11-18 | Proctor & Assoc Co | Sonic signal generator and housing |
US3890513A (en) * | 1974-02-14 | 1975-06-17 | Systron Donner Corp | Acoustic transducer |
US4228379A (en) * | 1978-08-28 | 1980-10-14 | American District Telegraph Company | Diaphragm type piezoelectric electroacoustic transducer |
DE3135096A1 (de) * | 1981-02-20 | 1982-09-09 | Apparatebau Wilhelm Heibl Gmbh, 8671 Selbitz | Schallgeber mit piezowandler |
DE3232177A1 (de) * | 1982-08-30 | 1984-03-01 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Piezoelektrischer wandler |
JPS60190100A (ja) * | 1984-03-09 | 1985-09-27 | Murata Mfg Co Ltd | 圧電スピ−カ |
FR2583115B1 (fr) * | 1985-06-10 | 1989-03-10 | Centre Techn Ind Mecanique | Transducteur electrofluidique du type buse/palette et servovalve hydraulique equipee d'un tel transducteur |
GB2234110B (en) * | 1989-05-31 | 1993-04-21 | Seikosha Kk | Piezo-electric transducer |
US5070319A (en) * | 1990-06-22 | 1991-12-03 | Ranco Incorporated Of Delaware | Door ajar alarm for refrigeration unit |
US5063372A (en) * | 1990-06-22 | 1991-11-05 | Ranco Incorporated Of Delaware | Door ajar alarm for refrigeration unit |
US5317305A (en) * | 1992-01-30 | 1994-05-31 | Campman James P | Personal alarm device with vibrating accelerometer motion detector and planar piezoelectric hi-level sound generator |
US5363452A (en) * | 1992-05-19 | 1994-11-08 | Shure Brothers, Inc. | Microphone for use in a vibrating environment |
JP3324593B2 (ja) * | 1999-10-28 | 2002-09-17 | 株式会社村田製作所 | 超音波振動装置 |
US20060126885A1 (en) * | 2004-12-15 | 2006-06-15 | Christopher Combest | Sound transducer for solid surfaces |
US7386137B2 (en) | 2004-12-15 | 2008-06-10 | Multi Service Corporation | Sound transducer for solid surfaces |
MY201278A (en) | 2015-09-14 | 2024-02-14 | Wing Acoustics Ltd | Improvements in or relating to audio transducers |
US11166100B2 (en) | 2017-03-15 | 2021-11-02 | Wing Acoustics Limited | Bass optimization for audio systems and devices |
US11137803B2 (en) | 2017-03-22 | 2021-10-05 | Wing Acoustics Limited | Slim electronic devices and audio transducers incorporated therein |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2967957A (en) * | 1957-09-17 | 1961-01-10 | Massa Frank | Electroacoustic transducer |
US3166730A (en) * | 1959-09-29 | 1965-01-19 | Jr James R Brown | Annular electrostrictive transducer |
US3271596A (en) * | 1963-11-12 | 1966-09-06 | Boeing Co | Electromechanical transducers |
US3331970A (en) * | 1964-09-29 | 1967-07-18 | Honeywell Inc | Sonic transducer |
US3518460A (en) * | 1968-10-30 | 1970-06-30 | Euphonics Corp | Ultrasonic transducer employing suspended piezoelectric plate |
US3578995A (en) * | 1969-09-22 | 1971-05-18 | Dynamics Corp Massa Div | Electroacoustic transducers of the bilaminar flexural vibrating type |
US3638052A (en) * | 1969-09-22 | 1972-01-25 | Dynamics Corp America | Electroacoustic transducers of the bilaminar flexural vibrating type |
-
1971
- 1971-09-20 US US00181720A patent/US3761956A/en not_active Expired - Lifetime
- 1971-09-23 GB GB4439971A patent/GB1330750A/en not_active Expired
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---|---|
GB1330750A (en) | 1973-09-19 |
FR2109894A5 (de) | 1972-05-26 |
DE2148704B2 (de) | 1973-09-13 |
CA928997A (en) | 1973-06-26 |
US3761956A (en) | 1973-09-25 |
DE2148704C3 (de) | 1974-04-04 |
AU3362471A (en) | 1973-03-22 |
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