专利名称：3d立体声缝隙式传声器的制作方法
3D立体声缝隙式传声器本发明涉及根据权利要求I的前序部分的3D立体声缝隙式传声器。为记录和重放声音和音调ー个多世纪以来就已知机电转换器，其作为传声器把空气分子的运动转换成电信号，该电信号然后被处理和存储。在一个可选择的时点该存储的信号可以被调出，并且通过另ー个机电转换器-称为扬声器-还原成声音-亦即还原成空气分子的运动。自2006年3月以来就存在来自于位于柏林(邮政区号13355) Volta大街5号10-6栋的德国声学协会的DEGA建议101 :声波和声场。其中从页AlO看到关于听力学这样的记载“然而如果要评价复杂的感觉，例如在评价扬声器箱品质时，可以和先前一祥不能去掉主观的测试。”关于人的感觉有多种多样，当前在物理的、电气的和机械的专业领域中用于表示的通常的专业术语相当混乱。因此在该专利申请中作为用于听力学表示的上位概念优选使用单词“信息”，根据它的拉丁语语源的翻译是声音事件的“形式变换 (In-Form-Machung) ”。其中包含的人对“位置和形状和声音和环境”的感觉的多重复杂性弥补在大多数专业领域中使用的术语，如信号、消息、图案、形状、流行音乐、噪音、音调、音乐、和空间的/双耳的听觉。最初的目的是，在听的人的耳朵边重放时尽可能准确地产生空气成分的相同形式的运动，该运动在听者个人直接每次听到声音时到达耳边。为此必须以理想的方式完全地并且形状准确地存储并且重放关于空气中的所有单个的运动的信息。然而在当今的现有技术中实际情况始終是在传声器中进行关于电方式的声音信息的处理和存储的第一变换和在扬声器中仅进行或多或少大部分运动信息不失真地返回实际的空气运动的第二变换。感兴趣的是，适应听觉的音频编码方法作为“非曲线形状保存”在文献中记载(Thomas Sporer, Erlangen-Nuremberg-Ilmenau大学技术系，博士论文，1998年，第8页)。为表明传统的扬声器系统和迄今已知的传声器仅能够传输简单的曲线形状，需要以比较的方式非常详细地说明物理基础和迄今实现的技术状态。只有在这一基础上才能够认识和理解本发明的目的，该目的是在涉及方向的形状运动中也保证矢量信息，使得听者能够形状准确地从而生动地在三维中感觉到声音和声调以及它们的发声地点还有形状特征。在当今的现有技术中把转换周期的振荡几乎作为声音转换的唯一任务，确切说无论是在声音到电压的转换-亦即传声器-中还是在电压到声音的转换-亦即扬声器-中。因此声音中的所有曲线形状细节几乎总作为波的重叠或者具有不同的振幅和频率的振荡表不。然而这里忽略，声音已经在空气分子的微小的运动下就已经产生。相应地最新的认识表明，该仅注目于波、振荡和其他周期的运动形式的观察方式过于狭窄，因为严格说，单个空气分子的运动就已经是声音。也就是说完全重要的认识是，迄今的听力学的基础根本上需要扩展，即空气分子的非周期的运动形式也是声音的信息，并且在设计机电转换器时绝对必须一起注意。因此，关于非周期的和周期的运动形式检验和优化声音转换器的特性和能力对于声音转换器的最闻的要求是有意义的。为表征声音，必须详细地检查下面的三个概念即“静止”、“脉冲”和“振荡或者波”的各自的范围。迄今对于声音这个题目首先仅注意作为静态的、有形的和周期的运动形式的振荡。这ー视野显然过于狭窄所以必须补充非周期的运动形式以及该运动形式的对立面，即“静止”。这里“静止”首先通过大气的准静态压カ定义，即1013百帕。其中发生的空气分子的“灰度运动”已经确切采取声音的ー种形式，其也称为“背景声响”。已知背景声响的察觉性属干“舒适”也就是说属于听觉的正常状态。研究表明，长时间避开背景声响的人会感觉到ー种负荷。也就是说人的听觉明显真的接收背景声响，但是在大脑中分析时将其归入不引人注目的环境的直线运动方式声响，因此不作为声音。
仅当声音脉冲作为从背景声响的曲线形状偏离突出时，曲线形状才作为短暂的新的声音信息被评价。由此为地点、形状、音色和环境的四重声音信息在整体的听觉内产生ー种识别“征兆”，这ー在英语中也称为“Onset (突发)”的机械的脉冲变化在声音中超过背景声响，也就是说背景声响也是基本听觉阈值或者监视零线。这ー关系是为迄今显著低估人的听觉器官的能力的明显的证据，特别在也如图I所示的时间序列中在其时间上四层的复杂分析中对于它们在大脑中的分析的能力的低估。上述例子表明，惊人的微小的空气运动已经由人的听觉接收并评价。因此为定义尽可能高质量的声音转换，也就是说这样ー种声音转换，其在理想情况下根本不再可能作为这种由人的听觉觉察，必须再次深入人对声音的觉察的基本的物理原因。这必然导致作为经典力学的基本定律的牛顿定律。“静止”这ー概念与牛顿惯性定律有夫。它表示“所有的物体在不受カ的作用下处于静止的状态或者处于匀速直线运动的状态。”感兴趣的是，惯性定律已经对于声音信息和对于构造声音转换器具有最大的意义。因为在人的内耳的耳蜗内有一个直线段，其由双极性的内毛细胞即IHZ构成，其上作为矢量大小反映所有方向和振幅上的形状偏差。包含身体的质量的运动，在德语中称为“脉沖”，在其他的语言中也称为“动量”。于是像该运动的速度一祥，脉冲是矢量，也就是说除大小外还有方向。在牛顿力学中，粒子的脉冲(动量)7是它的质量m和它的速度^;的积定义脉冲状态ヌ て这里脉冲和速度分别是具有规定大小和规定方向的矢量。然而与脉冲状态相反，脉冲变化在产生声音运动方面具有决定性的意义，因为仅仅由此发出声音的物体才在它的质量体积方面变形和/或加速，因为カ以第二种方式対物体施加它的作用。对于声音运动-变化重要的是牛顿的动力学定律即作用定律。它也称为动力学基本定律，并且在为力学的大量的系统建立运动方程时构成基础，也就是说也为空气中的声音运动“质量的运动的变化与运动的力的作用成正比，并且在该力作用的直线的方向上出现。”或者用ー个公式表示引起运动变化的力ア在恒定质量m的情况下与时间变化上的脉冲变化成正比
F = -^ (m 恒定)
dt其中カ单位的定义F = m a
或者力=质量 加速度通过IN的カ冲击，引起物体Ikg m/s的动量变化。在牛顿的公式中清楚地表示，特征量是矢量，也就是说是空间中的向量。这也适用于声音运动。为能够评估传统的声音转换器中的信息损失，还必须基本上澄清人耳在“听”时究竟获得哪些信息以及如何评价它们。人的听觉能够从具有不同频率和振幅的正弦声波的混合中彼此区分不同的音调，这些正弦声波的混合例如由乐器产生，这是一般知识的一部分。以这种方式在听觉中区分小提琴与双簧管的声波图。越来越多地认识到，人的听觉绝不仅限于检测空气的静态的、周期的振荡。相反听觉的ー个同样有意义的任务是识别短时的、动态的空气压カ变化，即所谓的瞬变。它们在声响中出现，如树枝的喀喳声或者发射子弹的声音。当今普遍认可，人也具有对于这种声响的识别机构。值得注意的是，这种识别比在正弦振荡的情况下反应更快并且导致非常早地觉察“听到的信息”。 静态的空气压カ分布中的极小的变化，其例如通过折断的树枝或者冲撞的物体的力作用产生，已经由人不仅立即识别，而且还可以在一段-否则不可察觉的短的时间-时间后准确地根据方向判断对此的解释是ー种通过听觉和大脑的许多发展阶段构建的报警机制。人的原来的听カ成就是报警，其用于定位危险和确定其特征。在灵长目动物的进化中，能够早期发现它们的“捕食者”，而能够及时定位的个体能够成功地从捕食者逃脱。因此，现代人的大脑作为ー种用于识别初始声响的方向的“特技”进行控制，使得基本的声响脉冲的电平在它到大脑的行程中由其上专门的神经细胞放大到30倍。该脉冲在该时间期间显著从正常电平上升并且在几毫秒之后重新返回到正常状态，在该正常状态下听觉主要注意察觉周期的信号，例如音调。同时，在大脑中能够彼此比较和评价左耳和右耳的信号，使得能够定位声响脉冲的方向。这种能力也被称为双耳听觉。在所有不是从前面正面到达人的头部而是从另ー个方向到来的信号的情况下，产生所谓的耳间运行时间差(ITD)和所谓的耳间电平差(ILD)。运行时间差已经可以通过人的听觉从10 s的大小起为定位方向而评价，这相应于约I度的定位锐度。直到630 s的运行时间差定位约与运行时间差成正比地升高。630y s的运行时间差相应于声音的21. 5cm的行程路段差。该大小也称为“Hornbostel-Wertheimer常数”,并且相应于人的头部两耳的平均距离。在脉冲上升较慢的情况下大脑主要评价两耳的信号之间的相位差，并且由此确定耳间运行时间差(ITD)。在脉冲上升非常快的情况下定位基于耳间电平差ILD的评价，以及基于耳间组运行时间差，也就是说信号包络线的运行时间差。在位于其间的区域内的中间陡度的情况下，參与的效果的作用区域重叠。随着脉冲的陡度増加，可以评价耳间相位差的角度区域越来越小。对此耳间电平差的大小上升。对于这些处理F. Pfander也在“声响创伤”，Springer, 1975,柏林和“声音创伤”，BMdV波恩，1994中记述。根据这些记述图I表示空气压カ依赖于时间在听者的耳朵处的曲线，当在对该人的一定的距离处通过一次矩形的力作用产生动态的空气压カ变化时，下面也简称为“动态压カ变化”。ロ语中这种动态压カ变化也称为“声响”。它在所谓的发动时间点t0有它的原点，从那里起空气压カ首先在时间间隔to-tl内上升到最大压カ值Pm。随之有ー个非周期的压カ平衡，同时空气压カ从时间点t2起降低到大气的空气压カPa之下,并且仅在时间点tv才重新上升到大气的空气压カPa。该压カ变化的曲线可以分为四个不同的特征时间区，它们的特征在于以不同的现象学效果影响人。在时间间隔to-tl内的第一压カ变化区期间，在发动时间点t0作用的力加速相关的空气质量。
该加速也称为速度的时间变化。根据最大压カ值Pm的大小，以可变的速度运动的空气分子在人的听觉中引起“声响”或者“破裂声”的印象。在特别听到声响的信息之外，人的听觉从两个耳朵之间的声音的时间差导出关于该声音的空间的原点的信息，这通过确定声音来自的方向实现。为此已经在时间间隔to-tl之内就能够做到，因为，如上所述，当平均的耳间隔为21cm、声速为343m/s和正好从两耳之间的一条假想的连接线的侧面的方向声音进入为前提时，声音的最大可识别的运行时间差在通过两耳评价时可以约为630 S。在測量声音的方向后大脑在第二时间区tl-tv内集中在识别声脉冲的原因。对该时间区典型的是最大达到的空气压カ值Pm的平衡。该压カ平衡产生另ー个声音,其相似于所谓的“消逝的基音”。术语“基音”涉及音乐，其主要关心“音调”，即周期的振荡。该振荡在实践中几乎从来不是精确的正弦形，但是能够分解为大量正弦振荡的和，这称为富立叶分析。由此产生的具有最低频率亦即具有最长周期持续时间的振荡称为“基音”。所有其他具有较高频率的振荡是所谓的“泛音”。“基音”规定察觉到的音调高度，而一同振荡的“泛音”规定音调的音色。如果发出的泛音非常微小，则称为“基音的”声音。在第二时间区tl-tv内由听觉器官接收到的基音首先依赖于跳跃激励的在时间上传输的能量。研究取得了惊人的成果，即在第二时间区tl-tv内形式为“消逝的基音”的压カ变化在大脑的听觉区域内几乎不引起任何的音调高度感觉，尽管相同曲线的压力变化在第四时间区内-在t0后约30ms-作为音调感觉非常舒适。因此，tO-tv的两个时间区也称为“遮盖时间”。尽管在第二时间区tl-tv内压カ变化周期地并且非跳跃式地进行，但是在到达时间点tv前不能感觉到任何音调高度。代之为大脑主要注意识别声音的种类。在该第二时间区内成人已经能够例如区分小号和小提琴。因此这点特别值得提起，因为在这两种类型的乐器的连续的音调中在它们的声音中存在非常微小的区別。在该时间内在大脑中与学习到的声音模式比较具有优先级。遮盖时间的持续时间根据激励例如取IOms到22ms，这在正弦或者余弦形发动激励的情况下相应于IkHz的正弦振荡的约9到22个周期。在该时间区间tO-tv经过前根据发明人的确切的经验方面的知识仅可察觉声源的地点和类型。
第三时间区是围绕时间点tv的模糊区。在该时间区内大脑在评价压カ变化时不再限干与声音模式的比较，而进行音调高度的感觉。该模糊区取决于个人在发动时间点to后约IOms开始，最晚在t0后约30ms结束。仅在后继的、第四时间区内亦即t0后约30ms内大脑才分析压カ变化，主要就其中包含的频率和它的频谱分量。仅在该时间点之后大脑中才开始迄今经常单独理解的“听”。然而事实上听从第一时间区就存在，该第一时间区从时间点t0的发动开始，并且其约到时间点tl完全为大脑为声源的位置识别先天的处理而预定。“听”的第二部分是第ニ时间区tl-tv，其首先为与学到的声音模式比较使用。仅在第三时间区内，即在t0后约IOms到30ms的模糊区内该处理才结束并且开始识别音调高度和音色的第四时间区。在听的这四个时间区内前三个即使在当今也还认识不清，为此的解释是，在该三个时间区期间音调高度和音色几乎完全不被察觉，也就是说在大脑中评价时被“遮盖”。迄今主要注意的音调和声音的频率分析仅在由声音触发的遮盖时间tv经过后才进行，其从发动时间点to开始。 下面说明“听”时另ー个重要的效应，其明显地使得人的听觉具有远超越察觉均匀的周期的运动的能力。已知听觉给谐音分配音调高度，它的频率相应于已经提到的基音。在把声音分解为许多正弦振荡也称分音调时，所谓的基音是具有最低频率的分音调。在听包含声音的所有分音调时，精确地把最低的分音调作为引导音调，其然后通过它的音调高度给整个声音施加印记，这可以如下解释，在大多数声音的情况下基音是具有最大振幅的分音调。并且通常在分音调中基音实际上占主导地位。因此直到几十年前人们相信，基音由于它的谱的统治地位规定整个声音的音调高度。下面要说明的试验印象非常深刻地表明，即当通过扬声器放出一个以电子方式产生的锯齿形的音调时，耳朵感觉到该和弦音的音调高度并非如所希望的具有基音的频率。而事实上这里在声音谱中也包含具有最大振幅的基音。当在研究的下一步骤中以电子方式滤除基音吋，产生ー个音调，它的最低的分音调现在具有基音的双倍频率和最大的振幅。事实上在第一步骤中曾期望，这ー残缺的声音因此将是比原来的、锯齿形的音调高八度的声音。但是不是这种情況。虽然该声音失去了许多低的、完整的音色，但是它的声音音调高度明显相同地保留，亦即是现在不再在谱中包含的基因的音调高度。也就是说认为，听觉能够从分音调的整体确定声音音调高度。在大脑的听觉中心内存储经验，以便始终从分音调产生和谐的声音并且使得在ー种声音中多由基音占主导地位，因此基本上给该声音分配基音的音调高度。如果现在对于听觉出现ー种声音，其中基音不占主导地位或者甚至干脆没有基音，则还是会从存在的信息亦即从其余的分音调重建通常的声音。通过从存在的谐音推断基音的存在，听觉在一定程度上外推失去的基音。人的其他的感觉器官也具有相似的能力，确切说尤其对于时间上静止的事件。例如人的大脑对于图像印象具有良好的记忆力，然而对于时间序列记忆カ就差ー些。与此相应，“听觉光谱仪”也和每ー种其他的光谱仪一祥用于作为静止的事件表示时间的变化。也就是说可以是这样的，耳朵内的声音运动的光谱分析的花费用于获得静止的从而可学习的和可存储的信息。当声音事件撞击在人耳的鼓膜上时，这些声音事件通过锤骨、砧骨和镫骨以机械的方式放大22倍作为机械振动传递到耳蜗。耳蜗包括-彼此分开盘绕的并且简化说-三个平行延伸的柔韧的软管，也称斯卡拉(Scala)。三个软管的中间的ー个是斯卡拉血管中膜(Media)，它在ー侧与斯卡拉前庭阶邻接，在相対的ー侧与斯卡拉鼓阶邻接。在耳蜗的末端斯卡拉前庭阶与斯卡拉鼓阶彼此连接，并且两者都充满液体的淋巴液。位于中间的斯卡拉血管中膜和斯卡拉前庭阶之间的连接面是Reissner膜,位于斯卡拉血管中膜和斯卡拉鼓阶之间的连接面是基底膜。后者在耳蜗的开始处狭窄而僵硬，而在末端宽而柔软。进入的声音脉冲从镫骨通过椭圆窗被导入斯卡拉前庭阶并且在那里在液体的淋巴液中作为行波继续培植。它的压カ通过Reissner膜向斯卡拉血管中膜内并且从那里通过基底膜向斯卡拉鼓阶内传递。通过基底膜的上述特性在整个耳蜗的长度上行波的速度减小，而柔软的基底膜的 变形因此增加。也就是说变形沿斯卡拉血管中膜行迸，该变形在声脉冲非常陡峭上升的情况下或者相应地在频率非常高的情况下在耳蜗的前面的部分内已经具有它的最大傾斜度，而在脉冲上升非常缓慢的情况下或者在频率非常低的情况下仅在耳蜗的后面的部分内达到最大值。因此展开的31. 5毫米的耳蜗的长度也相应于由人作为音调能够感知的16赫兹的振动的下限频率。毛细胞用于通过该变形传输信息，它在一端与覆膜即盖膜连接，而在另一端在基底膜上与神经细胞连接。覆膜是狭窄的条，其平行于基底膜通过斯卡拉血管中膜延伸，并且在那里在纵长边上可摆动地生长。软管形的斯卡拉血管中膜在两个软管斯卡拉前庭阶和斯卡拉鼓阶之间的中间也充满液体，即内淋巴液。因此斯卡拉前庭阶和斯卡拉鼓阶的运动也向斯卡拉血管中膜的内淋巴液内传递。通过这些运动覆膜和基底膜同样彼此相对倾斜，并且这样激励内耳中的实际的声音传感器，即毛细胞，其随后把它在小囊中储备的信使作为信息通过神经细胞传递给大脑。这里毛细胞信息以最大的时间精度传输信息并且表示在整个神经系统中的最大传输速率。仅从2005年以来才清楚，毛细胞如何能够实现如此高的速率。Freiburg 的 Albert-Ludwigs 大学的生理学研究所 II 的 Claudius P. Griesinger与伦敦的大学学院的研究人员发现，例如大脑皮层或者大脑海马区通过囊泡倒出它们的信息质，它们不断地回收并且重新填充这些信息质，与此相反，毛细胞在囊泡的缓慢的回收中仅支持约到百分之十。它们的大多数囊泡由它们在它们的细胞体内连续地产生，使得始終有大量储备的信息质包可用于快速的并且准确的信号传递。在传统的神经细胞的情况下每秒最多仅释放大约20个囊泡，因为循环不允许更高的传输速率。耳内的毛细胞通过它们对囊泡的库存生产使最大可能的释放上升到大的数量级。由此它们能够以高得多的速度传输信息。这首先特别使得能够进行声学信息的时间上的精细结构的精确地传输。毛细胞被分为两组，即内毛细胞(IHZ)和外毛细胞(AHZ )。斯卡拉血管中膜中的毛细胞由于它们在基底膜上的机械的直线排列从其他方面同样的直线的声运动中识别正和负方向上的ー个曲率，作为在从静止起的声音开端或者在它的声音延续中的加速的运动变化的绝对的物理的时间点原因。毛细胞的该矢量传感技木通过下述事实而可能，即它们与外毛细胞相反，不与覆膜连接。相反它们可以自由地在耳蜗的内淋巴液体中漂浮移动。迄今它们在文献中和外毛细胞同样作为在覆膜上的对接物表示。作为可用的分析区域存在31. 5mm的纤毛路径长度可供使用。该路径长度由カ冲击脉冲在约5ms内从椭圆形窗ロ传到Heliokotrema。用它的根从耳蜗内的弯曲波机制的速度进行的分散把IOy s到IOms即I : 1000的时间范围的比扩宽到I : 31. 6ms的持续时间。因此走完的路径长度也是31. 6mm。在该路径距离上在直线的序列中存在约3200个双极的毛细胞(IHZ)，它们能够检测方向和超过听阈值的振幅(最大30dB)，在作为信息的声音中作为变化的脉冲形成(拉丁语dn-Form-Machung)。ー个例子是钟的所谓的“打击音调”。其理由是，它仅是ー个カ冲击脉冲，没有周期性并且具有瞬时的性质(Trendellenburg :声 学，p 59, Springer 1961)。对于完整的脉冲区间-与用于规定地点(定位)的发动时间点对立-存在横向矢量圆可用。它的周长相应于2X5msX3. 14()，这产生31. 4ms的运行时间识别范围。由此存在31. 4ms为产生声音的物体在它的图像中作为源地点和源形状可供听觉使用(见图I)。在该时间段内，当为IOii s的持续时间的中心成像可能性的最小的点(3200 31.4ms ^ 10ms)可在人的听觉世界的技术世界中他的听カ内提供使用时，在识别中图标表示的单个图像下意识地在人的感觉中作为听事件表示。新的3D立体声缝隙式传声器技术服务于这一目的。人HZ感觉在覆膜上对接的感觉细胞根据它们的半正弦波形的设置，也称为V或W-成形，分析周期的声音振荡，后者根据它们的音调高度以其最大振幅在基底膜上的一个规定的地方成像。在三行人HZ中产生30dB的最大振幅值，其与IHZ—起导致直到120dB，即疼痛的阈值(WolfD. Keidel, Erlangen,Physiologie des Gehors, Thieme Verlag,Stuttgart 1975)。在科学文献中对此从亥姆霍兹(Helmholtz)以来公开了许多建议和模型。声音传输时人的听觉的这种重要的特性也必须在用作声音转换器的扬声器中考虑，因为仅在那时高品质的传声器才有用处。该高品质的传声器的电输出信号提供所有信息，这些信息在声响或者音调产生的地点在运动脉冲中包含。因为声响脉冲或者声音脉冲通过空气分子的运动、通过产生两个电信号的传声器和通过从这些信号重新产生空气分子的运动的两个扬声器直到人耳的链条传输的品质仅能和该传输链中最薄弱的环节一祥高，所以下面也必须深入探讨根据当前的现有技术的扬声器的传输质量。因为在传输声音时基本的需求在构建大多数声音转换器时在当今也被忽略，所以对于许多制造商即使在当今还认为这样的扬声器是最佳的，即其在可听的频率范围内具有同样的振幅-频率响应并且能够足够良好地重现连续的，准静态的正弦振荡。相反，在很大程度上仍然没有考虑，是否用某个扬声器也能够实现相应于根据图I的动态的压カ-时间曲线的曲线图，其为完全地传输所有在时间区间tO-tv内存在的信息从而为准确地动态追随该信号的变化所需要。也就是说如果要记录和再现声响和音调，则必须由作为传声器把空气分子的运动变换成电信号的机电转换器、以及从称为扬声器的把该信号重新变换为声音即重新变换为空气分子的运动的另外的机电转换器以理想的方式传输上面说明的全部信息。在当今的现有技术中，一般扬声器包括ー个中空圆锥体，它在它的边缘用ー个环绕的、弹性的条固定拉紧，在其中心由电气驱动装置使前后运动。要检验这种传统的扬声器也能在多大程度上准确地重现声音脉冲，使其经受ー个跳跃式激励，这通过把它的驱动装置与直流电压连接实现，由此引起动态的压カ变化。如果扬声器的保真度相应于上面说明的需求，则它在它的驱动装置的动态的、跳跃式激活的情况下产生一条压カ变化依赖于时间的曲线，其与图I相同。然而在扬声器的当今最普遍的现有技术中产生完全不同的曲线图，其在图2中示范地表不。图2左上角表不用于驱动扬声器的矩形的电气输入信号,其侧表不在声音发生 器前某个地点的理论的理想的压カ变化。在下面的两行中表示当六个任意选择的、传统的工作室监听扬声器用作产生空气的动态的压力变化源时实际得到的并且用测量传声器测量的曲线图。图中表明，这些曲线图在根据图I的第一时间区tO-tl和第二时间区tl-tv内极大地失真。特别在第二时间区tl-tv内通过跳跃激励实际要产生的、理论的理想的“消逝的基音”被大量的、由各扬声器产生的完全短的声响重叠，这些声响持续约0. I毫秒到20毫秒并且由扬声器膜在每一声音产生的开始时发展。扬声器膜是ー种相对惰性的材料，它通过电气驱动装置在ー个方向上被冲击，其时它一直反抗膜片的弹簧カ和它的悬挂偏转，直到该材料静止。然后弹簧作用重新在另ー方向加速膜片并且此时超过它的原来的静止位置摇动。以这种暂态过程扬声器以规定的频率振荡。也就是说传统的扬声器不仅重现频率非常忠实的音乐，而且它们也不断地产生大量非常短的持续约0. I毫秒到20毫秒的噪声。高音、中音、和低音扬声器的划分在传统的转换器的通常的质量/弹簧系统中还决定不同的本征振荡。在传统的三路径机盒中顺序听到高音、中音、和低音扬声器的三种完全不同的暂态噪声。这些失真是在跳跃式激励传统的扬声器的情况下声压随时间的曲线从非常忠实的音乐和声响重现的理想的曲线明显偏离的原因，这ー效应当今在“脉冲保真”的概念下讨论。作为脉冲保真指扬声器的ー种可能性尽可能完全没有暂态或者衰减过程实现脉冲形信号。相反当前现有技术的大多数扬声器自身以低的、中等的和高的频率振荡，它们首先通过部分振荡在膜片上、一个总体硬悬挂的膜片被弓I起和在扬声器机箱和听音室内弓I起空腔共振。如果用传统的扬声器膜片发出ー个脉冲，则其触发扬声器膜片的运动，该运动以波形向外运行。由此仍然发出声音，尽管该脉冲早已结束。在通常情况下膜片的边缘并非用正确的波阻封闭，使得波被反射而使脉冲延长。由此声音信号的完美再现和为此需要的压カ变化是不可能的，因为在声音脉冲的第一时间区tO-tl内和在第二时区tl-tv内人的听觉和大脑的听中心实际上检测声音脉冲的地点和类型，该声音脉冲完全不可能听见，而仅能听到暂态的扬声器的运行声响。由此听者的注意力集中在扬声器、它们的大小和它们的放置地点。
然而在J. W. Manger许多年的研究和开发工作后现在做到，创造ー种电声转换器，其在跳跃激励的情况下基本上产生相应于图I的曲线图。该研究和开发的结果是称为MSW的弯曲波转换器，如特别在 DE PS 18 15 694.DE 22 36374C3、DE25 00 397A1 和 DE 27 25346C3中所说明的那样。这些弯曲波转换器的作用原理与具有圆锥形膜片的通常的转换器不同。这里ー个柔软弯曲的、黏弹性的的膜片用于发射声音，其在它的激励方向几乎不具有任何返回弾性。它产生弯曲波或者行波，该波从中心向边缘行进并在那里停止，不产生本征振荡和/或驻波。此外，可以实现相应于第一时间区tO-tl的到14毫秒的范围内的极短的上升时间。通过这种弯曲波转换器首次能够几乎不失真地重现根据图I的曲线图。这点图3用类似于图2的画面表示。在測量地点得到的空气压カ变化比较接近在中间区域内表示的理想状況。特别在使用弯曲波转换器的情况下干扰的、由扬声器決定的压カ变化几乎完全不存在，由此扬声器不再由听觉作为扬声器识别，原来的信号能够几乎 被不失真地传输和感觉。两种转换器类型之间的上述差别特别在用两个扬声器的立体声音响的重现时可非常明显地感觉到。在使用传统的扬声器时立体声的传输不管上述基本的缺陷仅在听者正好在两个扬声器之间的轴线上也就是说位于所谓的立体声中心时明显没有干扰。如果听者仅少许离开该轴线，则立刻极可能识别干扰，因为那时离的近的扬声器以其缺陷被下意识地和直觉地识别。所谓“直觉地”指大脑中的信息处理，从该处理仅感觉結果，而不注意处理过程。然而，根据J. W.Manger的原理弯曲波转换器基本上没有本征振荡，以致在听者从立体声中心离开时要求高的听的感觉也不改变，因为那时放置在近处的扬声器由于缺乏重要的本征振荡而不作为干扰感觉。由此许多人能够同时享受相同的表示内容。并且这特别在声音振荡的评价中也是为在听者的大脑中几何地定位每一声响的决定性的重要部分。使用MSW转换器听音乐的人接近这样ー种印象，好像坐在乐器自身前面，因为MSW转换器不发射暂态声响，重现实际上不再可以听见。代替扬声器自身的声响，听觉仅还感觉到乐器的暂态过程，听觉在音乐大厅中定位该乐器，并且重现它的特征图像。决定性的特征是薄的和柔软弯曲的板式膜片，其由三层组成。它不存储任何通过驱动装置或者回弹产生的力。代之为消除膜片自身内的它的存储器部分的相互作用的质量力和弹簧力。它们通过声音作为热量被带走。膜片在仅为0.014毫秒的上升时间内振荡到信号频率并且保持该音调直到音乐上预先规定的信号变化。使用ー个唯一的膜片覆盖从80赫兹到33千赫的全部传输范围。由此能够避免在传统的多重扬声器的情况下必需的分频网络和在声音图像规定的频率范围内的相位不同的重叠。相反，这里声音在ー个唯一的、相对非常小的面上产生，其与迄今的系统相比已经非常接近在ー个点处产生声音的理想情況。定义它的所有的波在膜片前构成ー个声压波形，因为高频和低频同时在该ー个膜片的不同的位置发生。与传统的扬声器比较，输入信号几乎完美地被映射，使得原始的和完整的声压图像到达人耳，该声压图像曾经由传声器响应产生。然而惊人地表明，非常敏感的听众也在使用弯曲波转换器的情况下根据刚才说明的原理总当他位于立体声中心外时能够识别声音重现的不可清楚定义的变化。測量示出，这直接归因于，听众从弯曲波转换器的中轴线离开越远，发动点to越被強烈地移动并且从Pa到Pm的上升缘(參见图2)越強烈地变形。这在图4中表示，其中使用和图3中同样的测量方法。也就是说扬声器以矩形电压激励并且它的跳跃应答用测量传声器检测。在把测量传声器设置在中轴线上的情况下为空气压カ在弯曲波转换器上随时间的变化产生曲线A0-B0。当测量传声器然后以每次约15°的步长从中轴线移动时，由测量传声器測量压カ变化Al-Bl到A4-B4。随着测量传声器离开中轴线的距离在极端的情况下增加到60°的距离，弯曲波转换器上的压カ上升的曲线愈来愈趋向ー个S曲线。也就是说该上升不是线性的。图4中在时间轴上以每一格子単元50微秒的比例尺重现测量結果。图4表示，曲线A4-B4的压カ上升的非线性的变化在约ー个格子长度也就是说约50毫秒上延伸。与图I比较，显然人的听觉的用于声源定位的“第一时间区tO-tl”在这样长的时间之后已经几 乎过去。因此使用根据J. w. Wanger的原理的弯曲波转换器也仅当听众停留在弯曲波转换器的中轴线上时才能够不用其他的辅助工具实现声源定位的完美的重现。图5重现和在图4中同样的测量的結果，然而这里使用了一个声学偏转元件，其覆盖弯曲波转换器的一半。在该测量中测量传声器也再次首先被设置在弯曲波转换器的中轴线上然后毎次以约15°的步长从该中轴线离开。图5作为测量结果完全明显地表示，曲线上升不依赖每次的角度而绝对是线性的。由此保证无失真地重现压カ值的变化，也就是说在带有在一半前设置的声学偏转元件的弯曲波转换器的结构中从人的听觉的实现声源定位的第一时间区也能够正确地进行声音运动。在该结构中一种不再能够察觉失真地重现声音运动的力图实现的理想状況，通过称为扬声器的转换器把通过机械推动的空气分子的声音运动向用线连接的电气信号以及重新向声音运动返回的时间精确的变形而实现。这里介绍的、对于物理基础的相对非常详细的说明和迄今达到的现有技术表明，传统的扬声器系统和迄今已知的传声器仅能传输声音和音调。然而本发明的目的是ー种三维的听觉，用它也传输姆ー个声音信号的矢量信息，使得听众在声音和音调之外也能够识别它的位置和种类。该目的通过用于把电气信号变换为空气分子的运动的MSW弯曲波转换器快速地完全地实现。只有通过这样的声音转换器的可用性才说明了迄今的现有技术已知的传声器的限制。此外并且在大量的实施变型中已知这样的传声器，它们作为电声转换器把围绕它们的空气的通过声响和音调产生的运动脉冲变换为相应的电压脉冲。没有争议的是，在所有已知的变型中所谓的电容式传声器的原理在把声压图像变换为电压时引起最小的失真。在当今的现有技术中电容式传声器包括ー个非常薄的、柔韧的和导电的膜片，它绝缘地并且以非常微小的间隔在ー个金属板前设置。该膜片大多仅具有几微米的材料厚度，使得它通过周围空气的非常微弱的运动动量也能够使之运动。在膜片和金属板之间有ー个空气层，其在膜片每次运动时被压缩。为该空气层不对膜片的运动扭曲地作用，给所述金属板多提供许多孔，通过这些孔，处于压カ下的空气流动，并且流入一个位于金属板后面的同样充满空气的空腔内，其与膜片和金属板之间的空气隙相比非常大。这种设置在电气上和具有空气电介质的平板电容器一祥作用。在实践中容量多约为20至100pF。周围空气的运动脉冲也使膜片运动，由此膜片和金属板之间的间隔从而该电容器的容量变化。为把该容量的波动变换为电压信号，把该电容器通过ー个高欧姆电阻与一个对它充电的直流电压源例如电池连接。当空气的运动向膜片上传输时膜片由此运动，于是被充电的电容器的容量变化并且从直流电压源通过电容和电阻流出ー个电流脉冲。一个与其成比例的电压脉冲在电阻上出现并且供给传声器放大器。该传声器放大器用作阻抗转换器并且为信号传输直接在传声器中使它的阻抗与电缆匹配。信号电压在这里不放大。电阻值必须选择的这样高，使得在下限频率(例如20Hz)的节奏下充电仍然足够恒定，以致电容器上的电压随声音振荡变化。根据盒型电容的不同产生电阻值约到IGQ。 这样的电容式传声器例如在DE 10 2008 013 395A1的公开说明书中解释。其中说明，可以怎样对于用原来仅认为是用于电子电路的板的材料制的膜片制造金属板。在一个机械上非常稳定的载体材料例如陶瓷上淀积ー个薄铜层，其能够以小的花费以为电容式传声器所需要的形式设置。然而仅仅ー个这样的传声器绝对不能提供用于该任务的三维听觉的电信号。此外已知，两个人耳中的每ー个都需要ー个自己的信号。只有从在两个听觉器官中所有成形的空气运动的信号的比较中人的大脑才能够识别声音中的所有矢量信息。因此需要两个传声器，它们总共产生两个电信号。每ー个电信号各自被供给ー个自己的声音转换器，也就是说总共使用两个声音转换器。这种传声器也称为立体声传声器。DE 91 01 371介绍ー种立体声传声器。它总共具有三个传声器，它们彼此并排安排，并且彼此可以以不同的角度设置。当这些传声器以某个角度彼此相对取向时，声音脉冲仅在ー个传声器的前面与之相遇，而其他的在传声器的侧面相遇。因为姆ー个传声器具有方向性，所以两个信号明显区分。由此产生相对失真的缺点。如果所有传声器指向相同的方向，则在所接收的信号的形状中差异非常小。然而在不是准确与两个传声器正交相遇而是对它们的纵轴倾斜的声波的情况下产生非常严重的缺点。这些传声器彼此之间具有间隔。当机械地接触传声器时，该间隔对于声音的那段运行时间的比越来越大，在该段运行时间内人的听觉评价在声音的发生地上的声音信号，也就是说评价在左耳和在右耳听到的声音信号之间的运行时间差。只有通过测量在其他方面相同的左信号和右信号的运行时间差人的大脑才能够导出接收到的信号的方向，正如前面在本申请中作为所谓的“感知声脉冲的第一时间区”详细说明的那样。因此根据DE 91 01 371的原理，由于传声器彼此的距离引起的运行时间差为检测声音信号的方向引起极大的失真。在该申请说明书中作为“感知声脉冲的第二时间区”说明的、评价声音信号的类型的阶段中，人的听觉也评价左耳和右耳之间的电平差。人的“听觉”的该阶段在根据DE 91 01 371的原理设置两个传声器的情况下当这两个传声器不精确相同并且当它们不准确地在同一方向对准时会极大地失真。如果情况确实是通过很大的花费也已经接近这ー要求，在这一方面结果仍然不完美。
为至少大体解决该问题，从当前的现有技术中知道一种所谓的重合传声器，其中两个方向传声器盒彼此紧密并排在ー个公共的传声器外壳内设置。这两个传声器盒在它们的參考轴线上可以以轴线角度相对转动，并且具有最大可变的方向性。这里作为原则性的缺点承认，由于路径差在声音倾斜入射的情况下在两个传声器通道之间已经在低和中频范围内出现相对的相位差。在高频的情况下或者在声音脉冲上升很陡的情况下相位差相对还要大得非常多。因此，这种重合传声器仅可用于纯粹的、单声道兼容的强度立体声音响设备，它在以电的方式相加两个立体声信号为ー个单声道信号的情况下避免频率成分的激活或者影响。 在这种背景下本发明的目的在于，开发ー种立体声传声器，以便把周围空气的运动脉冲和声波变换为两个电压，用这些电压-根据测量的強度-能够控制高价值的扬声器，例如根据J. W. Manger的原理的弯曲波转换器，此外给周围空气授予运动脉冲，该运动脉冲不仅产生作为音乐和音调感知的声波，而且产生空气运动，借助该空气运动人的听觉能够在三维空间内定位运动脉冲源并且在暂态过程开始时就已经能够判断声音信号的种类。也就是说本发明的目的是ー立体声传声器，它把它的周围空气的运动脉冲变换为电压，用这些电压又控制另ー个电的转换器，使得由后者产生的空气运动与在被接收时激励本发明的立体声缝隙式传声器的空气运动相同。也就是说本发明的目的的重要部分是使得能够实现三维空间的听觉。作为解决方案本发明教导，金属板通过一条缝隙分成一个左侧金属板作为左对向电极和一个右侧金属板作为右对向电极，它们彼此电绝缘并且各具有ー个自己的电连接端子。由此机械的形状运动借助等微缝隙分成两个电的形状运动并且由此分成希望的、形状准确的以及无干扰的3D立体声格式。使用这样的、本发明的传声器能够提供这样的电子信号，使用它们两个高品质的扬声器不仅能够正确地播放音乐和音调，而且向人耳另外提供为定位声响源或者音调源所需的信息。这样本发明的3D立体声缝隙式传声器填补在声响和音调的完全的传输、存储和随后播放中的链条。如在开始时详细说明的那样，本发明的传声器还接收极快的形状变化，其为人的听觉检测声响和音调的矢量特征所需。其结果是，不仅例如管弦乐团的听觉上的信息，鼓在戏台的哪ー侧放置和金属管乐器在舞台的哪一点放置，而且还有关于开始某个音调或者从ー个音调切换到另ー个音调等的声音信息的细节都可以接收。仅在声音脉冲开始时-即在约头60微秒内-大脑的听觉中心才关于声音运动的空间取向评估接收到的信息。仅在该时间段内听觉才捕获声音图像的矢量特征。只有用本发明的传声器才能够实现根据任务的三维听觉。重要的是，本发明的传声器接收这ー非周期性的、空间的信息并且以电的方式重放，这些信息也位于每一新的周期振荡的开始，也就是说是声音图像的运行的和始終重新是ー个基本的部分。通过采集该“三维部分”本发明的传声器能够完全接收和变换完整的声音图像。每一音调-由它的基音和它的谐波组成-的该运行的小的和非常快速的变化规定经常被称为“音色”或者“特征”的内容。仅由于该特征就能够区分例如斯特拉地瓦利提琴和其他普通的小提琴的声音。本发明的3D缝隙式传声器的该特征基于本发明的基本特征，即公知的电容式传声器的金属板通过一条缝隙被分成左侧金属板和右侧金属板。两个金属板彼此电气绝缘，由此能够由每ー个金属板截取ー个自己的电信号用于控制各个用于左侧和用于右侧的扬声器。然而两个金属板共同具有ー个唯一的膜片。由此产生两个传声器，它们彼此具有ー个迄今不可能保持的、极小的距离和它们其他方面的差异与迄今的现有技术相比显著减小。本发明的关键的和显著的效果是，通过该缝隙两个金属板从而两个彼此直接并列设置的传声器也已经能够在声音的运行时间内区分和采集最微小的差异。正如人耳ー样两个金属板接收正前方冲击它们的运动脉冲，而没有运行时间差，也就是说正好在同一时间。
因为在实践中两个传声器之间的差异可以忽略不计，在精确垂直入射声脉冲的情况下由本发明的3D缝隙式传声器产生的两个信号完全相同。在声脉冲倾斜入射的情况下运行时间和电平方面的差异可精确测量。关于起始地点和类型的信息在姆一声音信号的前30毫秒内包含，而与它是声响还是自身变化的音调无关。与迄今已知的现有技术不同，该信息也在两个从本发明的3D立体声传声器交付的电信号的前30毫秒内包含。两个金属板之间的缝隙越小，为并不精确地垂直入射左、右半膜片的两个金属板的表面的声波的运行时间差也越小。因此，该缝隙的宽度尽可能小是有利的。然而为在两个金属板之间不发生越过该小的缝隙的电弧，本发明作为ー种实施变型建议，两个金属板之间的缝隙通过电绝缘体被完全填充。这里，该绝缘体的材料应该具有尽可能高的耐压强度，但是尽可能不放大金属板的两个边缘之间的容量，也就是说不具有总体提高有效的寄生电容的高的介电常数。在实践中，每个单个的半传声器盒具有约25-30皮法拉。与此相对，在两个正面边缘之间的寄生容量具有3-4皮法拉的量级，也就是说两个实际的传声器盒的容量的约十分之一。该值会引起本发明的3D立体声传声器的两个通道之间的非常微小的“串扰”，以致它在实践中不起任何作用。因此，用本发明的传声器首次实现电信号不仅包含关于周围空气的运动脉冲，而且包含所有某个音调的瞬态振荡的哪些信息，这些信息由人的听觉使用，以便能够快速和准确地也确定声音信号的方向从而位置以及种类。为能够实现尽可能高的质量，微小的缝隙宽度是有意义的。在第一实施例中本发明建议100微米的缝隙宽度。对于更高品质的本发明的传声器，该缝隙的宽度限定为40微米和10微米之间的某个值。另ー个有利的改进是缝隙具有截头圆锥的轮廓，也就是说两个金属板的指向膜片的ー侧比它的相反侧显著窄。本发明的3D立体声缝隙式传声器在最简单的实施方式中作为压カ接收器构造，它仅有ー个大的开ロ，其用膜片覆盖。由此实现ー个大体球形的方向图。仅对于高和非常高的频率方向图才具有优选方向，因此它对准声源。在一个实施变型中，本发明的3D立体声缝隙式传声器还在它的中空体内具有两个开孔，它们分别用自己的一个膜片封闭。这种传声器盒作为所谓的“压カ梯度接收器”使用。在该传声器的外侧可以看到，在传声器盒的两侧存在用于空气的入口和出口的开孔。由此减弱声音反射，其例如在内室内另外对传声器作用，因为仅检测从ー侧入射的压カ波对从另ー侧撞击的-反射的-波的差。因此压カ梯度接收器基本上具有方向特性。本发明的传声器盒当然也可以以电容器式传声器的所有其他已知的和还将介绍的结构方式使用。在另ー个实施变型中，传声器盒由球、分离板、球板、其他板、用于边界面的悬挂设备、平面体、成型体、球体、方向体如肾形、超肾形或者甚肾形、分离体、方向管体、微型体和/或其他当今现有技术已知的另外的机械元件或者实体形状包围。也就是说在本发明的传声器的外观图像上因此它的表征性特征不容易被直接看到，而大多只有在破坏传声器本身后才能够看到。作为另ー种实施变型，其他方面分开的、两个传声器盒的两个金属板在ー个公共的载体上固定。由此提高机械稳定性和提高为在两个金属板之间形成缝隙的准确性。由此电信号的成分的准确性也提高，该信号在复原回空气的声音运动后能够由人的听觉定位，也就是说构成听觉的三维部分。也就是说通过ー种逼真的“造型”，声音信号的信号内容提 闻。作为进一歩的改进，本发明建议，ー个分隔壁靠近该缝隙邻接缝隙中的绝缘体和/或左侧金属板和/或右侧金属板以及连接传声器盒。由此实现在两个金属板后完全分开中空腔。本发明建议，两个腔甚至彼此气密邻接，因为由此避免从金属板的“背面”来的任何串扰。然后，这两个腔的每ー个都应该通过ー个小的钻孔与外部大气连通，由此腔内的空气不像弹簧那样加载膜片，并且由此空气压カ变化不会像气压计的盒那样把腔压在一起或者使之鼓起。在最一般的情况下金属板和膜片可以以任意角度彼此对准。然而，本发明优选的是，两个金属板平行于膜片定向，因为那时声压向电压变换时错误最小。本发明的3D缝隙式传声器的一种优选的实施变型具有ー个具有极低抗弯强度的膜片。优点是，入射的声运动随着膜片越来越小的抗弯强度失真越来越小。因此对于膜片来说在实践中具有几微米厚度的金薄膜是优选的变型方案。用作传声器盒的中空体的形状原则上是任意的。然而为在所有频率和脉冲的所有陡度的情况下得到良好的传输行为，有规律的形状是有利的。本发明优选，传声器盒作为中空圆柱形成，它的下端面被封闭，而它的上端面是开ロ，其由膜片封闭并且中空圆柱的横截面是圆。然而因为金属板相对于膜片通过一个缝隙分成两半，所以在有些情况下，两个金属板的面形成椭圆也是有意义的。对于传声器盒的每ー种形状，当缝隙穿过传声器盒的几何中心延伸时是有利的。由此缝隙在膜片的抗弯强度最小的区域内设置。由此本发明的传声器也能够检测到两个声运动之间非常小的运行时间差。缝隙的形状在最一般的情况下是任意的。直的缝隙减小两个金属板之间的寄生电容到最小可能的程度。为还检测本发明的3D缝隙式传声器的两个传声器之间最小的运行时间差，尽可能小的、在整个长度上具有相同尺寸的缝隙是优选的。然而通过把缝隙向外扩宽和使其例如具有抛物线的形状能够减小两个相邻的金属板之间的寄生电容。
为电连接本发明的3D缝隙式传声器，优选在膜片的电连接端子和左侧金属板和右侧金属板的各自的电连接端子之间各串联ー个电能源例如电池和ー个负载电阻，并且在每ー个负载电阻上截取ー个电信号，将其首先供给阻抗转换器，然后供给传声器放大器。在ー种较为简单的实施方式中本发明的3D缝隙式传声器也可以作为驻极体传声器制造。驻极体传声器相对于电容式传声器的优点是，代替外部的供电电压使用一个通过驻极体薄膜持续的静电极化作为电容器电压。在与膜片相对的金属板上各设置ー个驻极体薄膜，其负责膜片的预应力。在“后驻极体”的情况下驻极体固定并且膜片是金属蒸镀的、重量轻的薄膜。传声器盒的大小在两毫米和一厘米之间。频率特性在实践中在作为压カ接收器-也就是说具有圆特征的传声器-的实现方式中在20Hz到20kHz的范围内。因为由于驻极体而为膜片不需要高的预应力，所以在实践中约I. 5V的电压给阻抗转换器供电已经足够。在另ー个非常感兴趣的变型中本发明的3D立体声缝隙式传声器被集成在助听器 中。这特别为老人创造极大的方便，它们经常产生平衡器官的老化，无论如何定位已经困难。对于作为助听器的功能有ー种非常感兴趣的实施变型，即把本发明的3D缝隙式传声器例如集成在眼镜的前侧从而能够实现精确定向的听觉，也就是说也能使听カ障碍的人在空间中声学定位。本发明的3D缝隙式传声器的另ー个非常感兴趣的应用是矢量传声器，它接收声速和声压。由此能够检测粒子运动及其強度下面根据例子详细说明本发明的另外的细节和特征。然而这些不应该限制本发明，而仅是说明。附图
中图I示意表示根据当今的现有技术当在离开某个测量地点的一段距离处产生跳跃式的动态的压カ变化时该地点的空气压カ的时间变化，图2示意表示在应用根据当今的现有技术的传统的机电式声音转换器的情况下随时间的不同的压カ变化，图3示意表示类似图2的ー个曲线图，然而是在应用具有根据当今的现有技术的弯曲波转换器的扬声器的情况下，图4示意表示在应用具有根据现有技术的弯曲波转换器的扬声器根据当今的现有技术在不同的、不位于转换器轴线上的測量地点的情况下的类似图3的不同的曲线图，图5示意表示类似图4的曲线图，然而是在半覆盖具有根据当今的现有技术的声学上不透过的偏转元件的弯曲波转换器的情况下，图6不意表不本发明的3D立体声传声器的截面。图6表不表不本发明的3D立体声传声器的截面。这里表不的实施例包括一个中空圆柱形的传声器盒I，它的底面通过ー个成型的平面封闭。传声器盒I在它的上侧具有开ロ 11，其在本实施例中由两个环形的突起镶边。在开ロ 11内的下突起上支承金属板3，它是对于作为第一电极的膜片2的对置电扱。在图6中非常明显地并且一眼就能看到本发明的基本要素，也就是说金属板3通过缝隙4被分成左侧金属板3L和右侧金属板3R。为清楚起见，图6中的缝隙4相对非常大地表示，尽管它在实践中宽度通常为10-40微米很窄，以致在图6中按照比例表示时仅作为虚线标识。
在开ロ 11的最上部边缘上环绕传声器盒I的第二凸起，其上绝缘地固定膜片2。在截面中明显地看到，膜片2平行于两个金属板3L和3R延伸。非常明显地看到的还有，膜片2作为第一电极和左侧金属板3L作为左对置电极和右膜片2R作为右对置电极分别与膜片2的一部分构成ー个板式电容器。这两个板式电容器的电介质亦即在第一电极和各自的对置电极之间的材料在本发明的3D立体声缝隙式传声器中是空气。本发明的3D立体声缝隙式传声器的功能在图6中非常好地领会。当声运动引起空气分子的运动并且从空气分子到空气分子传播时，它在声运动的运行时间结束后到达膜片2的ー个点上并且使其变形。根据它是到达膜片2的左侧区域内还是到达膜片2的右侧区域内，它产生膜片2的一个“凹陷”。由此在作为第一电极的膜片2和两个作为对置电极的金属板3L和3R之间的电容也下降。
图6中没有表示，通过在膜片2的电连接端子2E和金属板3L的电连接端子6L以及金属板3R的电连接端子6R之间与ー个负载电阻串联ー个直流电压源，以电的方式询问容量的这种变化。然后可以在负载电阻作为电压截取在膜片2和两个金属板3L或3R之一之间的容量的任何变化。图6中为清楚起见在缝隙4中没有表示另外作为绝缘体的材料。图6中表具有分隔壁5的实施变型,它在这里表的实施方式中气密地与传声器盒I连接，以及同样气密地与两个金属板3L和3R的各自的边缘连接。由此产生两个腔来代替像在电容式传声器中那样的ー个唯一的腔。图6中示出，两个腔各通过ー个小的钻孔和外部空气连通，以便在周围空气的大气压カ变化时不会像气压计的盒那样被压在一起或者彼此分开鼓起。该钻孔同样用于逸出空气，否则通过膜片2的“鼓起”被压缩。图6中作为左侧金属板3L和右侧金属板3R的一种变型示出细小的孔。通过这些孔使膜片2和左、右两个金属板3L、3R之间的气垫散逸。图6中仅原理示出金属板3L的电连接端子6L和金属板3R的电连接端子6R以及膜片2的电连接端子2E。附图标记列表I传声器盒11 开ロ2 膜片2E膜片2的电连接端子3金属板3L左侧金属板3R右侧金属板4 缝隙5分隔壁6L金属板3L的电连接端子6R金属板3R的电连接端子
权利要求
1.ー种3D立体声缝隙式传声器，用于把周围大气的声运动变换为两个电压，包括ー个传声器盒I，其形状为中空体，该中空体具有开ロ 11，其用一个作为电极的膜片2覆盖，膜片2用柔软且导电的薄膜构成和电绝缘固定，并且对至少ー个作为对置电极的金属板3隔开设置，金属板3在传声器盒I内固定， 其特征在干， 金属板3通过缝隙4分成作为左对置电极的左侧金属板3L和作为右对置电极的右侧金属板3R，它们彼此电气绝缘，并且各具有ー个自己的电连接端子6L和6R。
2.根据权利要求I所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在干，中空体具有另ー个开n 11。
3.根据权利要求2所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，中空体具有两个彼此相对的开ロ 11。
4.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器,其特征在于,传声器盒I由 -球和/或 -分离板和/或 -球板或者其他板和/或 -用于边界面的悬挂设备和/或 -平面体和/或 -成型体和/或 -球体和/或 -方向体如肾形、超肾形或者甚肾形和/或 -分离体和/或 -方向管体和/或 -微型体和/或 其他当今现有技术已知的另外的机械元件或者实体形状包围。
5.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器,其特征在于,在左侧金属板3L和右侧金属板3R之间构造ー个电绝缘体，它能够完全填满两个金属板3L和3R之间的缝隙4。
6.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器,其特征在于,缝隙4的宽度小于100微米。
7.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，缝隙4的宽度小于40微米并且大于10微米。
8.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，缝隙4在两个金属板3L和3R之间接近膜片2处比在金属板3L和3R的对侧要窄。
9.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器,其特征在于，两个金属板3L和3R在ー个公共的载体上固定。
10.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在干，分隔壁5邻接缝隙4内的绝缘体和/或在缝隙4附近邻接左侧金属板3L和/或右侧金属板3R以及与传声器盒I连接。
11.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，分隔壁5在其边缘处气密连接，使得它把传声器盒I分成两个气动的彼此分开的半盒IL和IR。
12.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器,其特征在于，金属板3L和3R平行于膜片2定向。
13.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，膜片2具有尽可能小的抗弯强度。
14.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器,其特征在于,传声器盒I作为中空柱体成形，它的下端面封闭，它的上端面是开ロ 11，其由膜片2封闭，并且该中空柱体的横截面是 -圆形或 -卵形或 -椭圆的。
15.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，缝隙4穿过传声器盒的几何的中点延伸。
16.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器,其特征在于,在膜片2的电连接端子2E和左侧金属板3L和右侧金属板3R的两个电连接端子6L和6R之间各连接一个电能源例如电池和各ー个负载电阻，并且可以在每个负载电阻上截取ー个电信号，该电信号可以首先供给阻抗转换器然后供给传声器放大器。
17.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，缝隙4在两个金属板3L和3R之间直线延伸并且在整个长度上可以具有相同的轮廓。
18.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，缝隙在两个金属板3L和3R之间向外扩大并且例如具有抛物线形的边缘。
19.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，在对着膜片2的金属板3L和3R上分別设置ー个驻极体薄膜，其引起膜片的预应力。
20.根据权利要求19所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，驻极体薄膜在空间固定设立和/或膜片是金属蒸镀薄膜。
21.根据上述权利要求之一所述的3D立体声缝隙式传声器，其特征在于，其在助听器内集成。
22.本发明的3D立体声缝隙式传声器作为矢量传声器的应用，其特征在于，它接收声速和声压。
全文摘要
用于变换周围空气的声运动为两个电压的3D立体声缝隙式传声器包括一个形式为中空体的传声器外壳，该外壳具有至少一个开口，开口用各一个作为电极的膜片覆盖，膜片由柔软的和导电的薄膜制成并且电绝缘固定以及与至少一个作为对置电极的金属板隔开，后者在传声器外壳内固定，其中金属板通过一条缝隙分成作为左对置电极的左侧金属板和作为右对置电极的右侧金属板，它们彼此电气绝缘，并且各具有一个自己的电连接端子。
文档编号H04R1/38GK102972045SQ201180028444
公开日2013年3月13日 申请日期2011年5月9日 优先权日2010年5月21日
发明者达尼埃拉·曼格 申请人:达尼埃拉·曼格