Приспособление для приема и передача звуковых сигналов Советский патент 1928 года по МПК G01S3/80 

Предлагаемое изобретение касается устройства приспособления, с помощью которого, с одной стороны, можно установить направление поступления звуковых импульсов от какого-либо отдаленного звукового источника, а, с другой стороны, оказывается возможность посылать вдаль звуковые импульсы в определенном изолированном направлении в виде пучка параллельных лучей.

Служащие для этой цели слуховые определители направления или мегафопы не дают удовлетворительных результатов вследствие применения в них звуковых приемников или же передатчиков произвольной воронкообразной или грушевидной формы, от действия которых звуковые лучи понадают к месту назначения после многократного отражения и отклонения в интерферированном виде, а, следовательно, уже утратив акустическую чистоту.

Хотя, в качестве звуковых приемников и передатчиков применялись также

и правильные, с точки зрения акустики., параболоиды вращения, в фокусе которых устанавливались микрофоны или телефоны, в особенности в тех случаях, когда по шуму, исходящему от движущегося ночью, а, следовательно, невидимого летательного аппарата требовалось определить пространственное положение этого аппарата, но и в этом случае, достижение поставленной цели не вполне безупречно, так как при применении телефонов, поступающие звуковые импульсы дают лишь очень слабые импульсы тока, при пользовании же микрофонами, необходимые изменения наклона телефонной мембраны для отыскания направления звука, сопровождаются неизбежными перемещениями графитовых шариков, вредно отражающимися на звуковом приеме вследствие вызываемого ими побочного шума.

Предлагаемое приспособление для приема и передачи звуковых сигналов предназначается для устранения подобных недостатков, для каковой цели звуковые лучи, в случае поступления ах параллельным пучком из одпого направления, собираются в фокусе приемного параболоида и направляются далее при помощи устанавливаемого, по возможности конфокально с первым, второго полого рефлектора таким образом, чтобы они попадали в ухо наблюдателя или на мембрану микрофона, поворачиваемого лишь в азимутальном направлении, в виде пучка параллельных или сходящихся лучей, при чем для облегчения определения направления приходящих звуковых лучей, входному отверстию для этих последних в рефлекторе может быть придаваемо такое очертание, чтобы при малом угловом отклонении поступающих звуковых лучей от оси приемного рефлектора в одном направлении, получались лишь незначительные, а в другом направлении-гораздо большие потери в силе звука. В то время как. для приемного рефлектора наиболее подходящей формой оказывается единственно лишь параболоид вращения, в качестве отводящего рефлектора может быть применяем возможно более вытянутый параболоид, дающий пучки параллельных звуковых лучей большой силы, или устанавливаемый опять-таки конфокально с приемным параболоидом, эллипсоид вращения, при котором возможно соединение звуковых лучей во втором его фокусе.

Если при помощи подобных комбинаций рефлекторов отводить звуковые импульсы в противоположных направлениях, то при этом получаются приспособления, могущие быть применяемыми для отправления пучков параллельных звуковых лучей.

Формы осуществления предлагаемого изобретения представлены на схематическом чертеже, при чем фиг. 1 изображает боковой вид, фиг. 2-план устройства с параболическим отводящим рефлектором, фиг. 3-боковой вид, фиг. 4-план устройства с эллиптическим отводящим рефлектором, фиг. 5- вид спереди комплектного определителя направления звука с поворачиваемою вокруг вертикальной и горизонтальной оси звуковой базой, в соединении с оптическим визирным приспособлением для отыскания звукового источника, а также

для установки направления передачи звука в отнравительных устройствах, и фиг. 6-7-варианты приспособления.

На всех фигурах линией Fg-x обозначено направление оси приемного пли передаточпого отражателя А линией Fg-у-направление оси отводящего или подводящего рефлектора В, при чем буква F, означает общий фокус обоих рефлекторов, в котором пересекаются все звуковые лучи, приходящие из направлении ж-Fg или, наоборот, посылаемые в этом паправлении. На фиг. 3 и 4 буква -Fj означает второй фокус отводящего или подводящего эллипсоида.

Если указанные комбинации рефлекторов служат для отыскания направления приходящих звуковых лучей, то предпочтительно ограничивать поверхность приемного отражателя А, и входное отверстие отводящего отражателя В плоскостью, проходящею перпендикулярно к плоскости через общий фокус F и через расположенную по главному меридиану точку пересечения Н„ обоих отражателей. Этим достигается то, что даже при совершенно незначительном отклонении направлений звука от оси xF получаются весьма заметные ослабления звука в паправлении оси 3/, между тем как даже более значительные отклонения от названного направления дают в противоположном направлении у совершенно незаметные ослабления звука.

Если описываемое приспособление служит для передачи направленных звуковых импульсов, то следует ограничение передаточного отражателя А, а также выходного отверстия из подводящего рефлектора В, расположенного по оси Fy X выполнять коническою поверхностью , для которой образующею служит . При атом рекомендуется устанавливать направление звуковой передата при помощи простого, расположенного своей осью параллельно диоптра или другого какоголибо визирного прйспосооления.

Также и в приемных звуковых устройствах является полезным, для нахождения звукового источника, присоединять к комбинации рефлекторов кольцевой пли какой-либо другой диоптр.

визирное направление которого соответствует линии .

Если источник звука связан с новерхностью земли, то для отыскания его положения достаточно азимутальной поворачиваемости оси укрепленной на штативе комбинапии отражателей, при чем укрепление это должно допускать также и поворачивание вокруг оси FJ, у. Если, однако, источником звука является невидимый летательный аппарат, то одновременно должны быть определяемы его акустический азимут и угол высоты, для чего можно пользоваться изображенной на фиг. 5 комбинациею рефлекторов при участии двух наблюдателей, из которых один должен определить азимутальную, а другой- вертикальную плоскость звука.

На вертикальной цапфе 1 штатива укреплена со свободою азимутального вращения вилка 2, образующая собой опору для горизонтальной опорной рамы 3, на которой накрепко насажены втулки 4, 5 для отражателей. Для достижения высокой чувствительности, звуковые отражатели в данном случае попарно обращены в разные стороны.

Обе образующие собою азимутальную звуковую базу комбинации отражателей состоят, при описываемой форме выполнения, из попарно соединенных между собою рефлекторов 7, 8, обе же, применяемые в качестве вертикальной звуковой базы, комбинации отражателей состоят каждая из трех, попарно конфокально установленных отражателей 9, 10, 11, а именно, из параболоидальных входных рефлекторов 9, к которым конфокально примыкают перпепдикулярные к оси вилки 3, эллиптические отводящие отражатели 10, связанные, в свою очередь, с внутренними эллипсоидальными или параболоидальными отводящими рефлекторами 11, нанравляющими звуковые лучи либо в слуховой орган наблюдателя, либо к вертикально расположенной мембране микрофона 13, который при таком устройстве не подвергается никаким изменениям наклона, а потому не дает мешающих побочных шумов ни при азимутальном, ни при вертикальном поворачивании рефлекторов. Ероме того, на опорной раме 3, для облегчения отыскивания источника звука, установлена зрительная труба 12.

Если дело идет о восприятии помощью микрофона импульсов, исходящих от находящихся на большом расстоянии источников звука, значительного протяжения, например, целых театральных оркестров и сценических нредставлений, то для этой це.1и оказывается пригодной форма выполнения, при которой к приемному параболоиду конфокально примыкают не одна, а две, расположенных по одной оси отводящих полых поверхности (в виде эллипсоидов или параболоидов), так, чтобы с фокусом приемного параболоида, как показано на фиг. 6, совпадало по одному фокусу обоих отводящих эллипсоидов, в плоскости вторых фокусов которых устанавливается по микрофону. Звуковые лучи, поступающие параллельно оси приемного параболоида, воспринимаются поровну каждым из отводящих эллипсоидов, между тем как вся совокупность лучей, поступающих параллельно направлению 1, воспринимается эллипсоидом -В, совокупность же лучей, поступающих параллельно направлению П, воспринимается и отводится к микрофону эллипсоидом В. Вместо отводящих рефлекторов эллипсоидальной формы. в данном случае могут быть, конечно, применены и параболоидальные отражатели с наставленными цилиндрическими трубчатыми частями (фиг. 1, 2). К приемнику параболоиду могут быть также конфокально присоединяемы четыре полых отводящих поверхности (эллипсоидальные или параболоидальные) таким образом, что все они образуют прямоугольный крест.

На фиг. 7 схематически представлена еще другая форма выполнения, соответствующая фиг. 3. Собственно приемное устройство составлено нри этом из двух зеркально отражающих одна другую половин. На штативе S укреплена поворотная дуга R, соединенная с достаточным зазором при помощи вертикальных цапф Z, с отводящими отражателями В. Корпус каждого из обоих отводящих рефлекторов накренко связан с сегментами червячных колес Z. и Z.. находящихся в зацеплении с червячным шпинделем Sp, приводимым во вращение при помощи маховичка h. При поворачивании этого маховичка, оба отводящих рефлектора В поворачиваются вокруг своих соответствующих цапф Z в противоположных направлениях, вследствие чего оси обоих приемных рефлекторов А устанавливаются под сходящимися углами друг к другу.

При отсутствии такого устройства получалось бы, например, при передаче исполнения оркестром музыкальных произведений, то неудобство, что пространство между вертикальными плоскостями, проходящими через оси приемных рефлекторов, оказалось бы мертвым пространством. Звуковые волны, которые направлялись бы из этого пространства к описанному приспособлению, не воспринимались бы последним, так как в приемном рефлекторе они отражались бы в ту сторону, где не имеется отводящего отражателя. Если, поэтому требуется принять звуковые волны из подобного звукового источника, то толькочто описанное приспособление может быть установлено таким образом, чтобы оси приемных отражателей пересекались перед центром звуковых волн, в этом случае можно быть вполне уверенным, что все звуковые волны, выходящие из упомянутого источника к приспособлению, будут восприняты этим последним. Описанное приспособление может быть использовано и для того, чтобы по величине сходимости осей приемных рефлекторов и по расстоянию их фокусов определить удаление звукового источника.

Предмет патента.

1.Приспособление для приема л передачи звуковых сигналов, состоящее из отра/кающихзвук вогнутых поверхностей, характеризующееся тем, что одна ив отражающих поверхностей А (фиг. 1 и 2), служащая приемным или передаточным отражателем и выполненная в виде параболоида вращения, соединена с конфокально с нею устанавливаемою второю полою поверхностью вращения В, применяемою в качестве отводящего или приводящего отражателя.

2.В охарактеризованном в п. 1 приспособлении устройство отводящего или подводящего отражателя, отличающееся тем, что присоединенный к параболоидальному приемному или передаточному отражателю А, конфокальпо с ним, отражатель 5 выполнен 1ли в виде эллипсоида вращения и служит для отведения звуковых лучей к одному центру, или выполнен в виде параболоида вращения и служит для получения параллельного пучка звуковых лучей.

3.Приспособление, охарактеризованное в п. п. 1 и 2, отличающееся тем, что поверхность приемного и отводящего отражателе ограничена плоскостью, проходящий через общий их фокус Р„ и через лежащую в плоскости обеих осей отражателей точку пересечения В главных меридианов, перпендикулярво к названной плоскости (фиг. 3 и 4).

4.Видоизменение охарактеризованного в п. 3 приспособления, отличающееся тем, что поверхность подводящего и передаточного отражателя ограничена по имеющей с ним общую ось конической поверхности, вершина которой расположена в фокусе F, производящею же которой служит прямая, соединяющая этот фокус с точкой пересечения Я„ главных меридианов обеих поверхностей (фиг. 3).

5.Применение охарактеризованных в п. п. 1-4 приспособлений в виде комбинации двух отражателей для каждого направления, обращенных в противоположные стороны, укрепленных па поворачивающихся опорах и служащих для более точного определения направления поступающих лучей (фиг. 5).

6.Видоизменение охарактеризованного в п. 1-3 и 5 приспособления, отличающееся применением добавочного, эллипсоидального или параболоидального отражателя 11, расположенного копфокально с отражателем 4 и служащего для соответственного отклонения звуковых лучей (фиг. 5).

7.При охарактеризованном в и. п. 1-6 приспособлении применение располагаемых параллельно оси отражателя А или 9 оптических визирных приборов 12, служащих для обнаружения источника звука или определения направления передачи (фиг. 5).

8.Видоизменение .охарактеризованного в п. 1 приспособления, отличающееся применением, с целью восприятия звуковых сигналов от отдаленных источ