Brevet FR2070812A1 — publié le 19710917

L'invention concerne des transducteurs.du type électrostatique. le haut-parleur de type électrostatique, qui représente un exemple typique de transducteur électrostatique, a ordinairement une structure comparable à celle qui est représentée sur la figure 1 des 5" dessins annexés. Il comprend une membrane vibrante 1 en un matériau diélectrique, une électrode vibrante 2 qui est formée par dépôt ou application d'une couche mince d'un matériau tel que l'aluminium ou l'argent sur l'une des faces de la membrane diéleetx-ique 1, et qui vibre avec celle-ci, ainsi qu'une électrode fixe 3 constituée par une 10 plaque de métal perforée qui s'étend parallèlement à la membrane vibrante 1 pour former un condensateur avec celle-ci. l'électrode fixe 3 et la membrane vibrante sont séparées par une certaine distance, qui * est fonction des caractéristiques acoustiques requises du haut-parleur., par une pièce .d'écartement 5 qui délimite une couche d'air 6 entre ces 15 éléments. Dans le haut-parleur ainsi réalisé, lorsqu'un signal alternatif e est superposé à une haute tension continue de polarisation Eq entre les deux électrodes 2 et 3, la membrane vibrante 1 est mise en vibration pour produire une pression acoustique. 2.0 Etant donné que le transducteur antérieurement connu, du type ; ainsi, défini, nécessite une haute tension continue de. polarisation Eq. pour son fonctionnement, le groupe haut-parleur doit comprendre un générateur de haute tension et un amplificateur, et il nécessite une borne d'entrée pour le signal et une borne de tension de polarisation, ce qui 25 impose des limites au projetage du haut-parleur et se traduit par un coût de fabrication élevé. De plus, la haute tension continue de polarisation produit l'ionisation de la couche d'air comprise entre les électrodes, ce qui rend instable la sensibilité du haut-parleur et se traduit par différents problèmes pratiques. En outre, l'utilisation de 30 la haute tension continue est très dangereuse pour l'utilisateur. Pour éliminer ces inconvénients, inhérents au transducteur de type électrostatique qui nécessite une haute tension continue de polarisation, il a été proposé de faire appel au film "Electret" qui est pré-polarisé et porte une charge électrostatique permanente, en tant 35 que membrane vibrante du transducteur. Toutefois, pour- pré-polariser la pellicule de matière plastique, il est ordinairement nécessaire de chauffer le film en le plaçant dans un champ électrique continu intense5 jusqu'à ce qu'il atteigne son point de ramollissement, de le maintenir à cette température pendant une certaine période de temps, puis de le 40 refroidir à la température ambiante en une certaine période de temps3 de manière à "geler" ou thermo-durcir sa polarisation. Toutefois, cela BAD ORIGINAL . 2 70 44528 2070812 exige, non seulement un équipement spécial, mais aussi des opérations compliquées de fabrication et un temps prolongé (1 à 1/2 h), si bien que la productivité est médiocre et que le coût de fabrication est élevé. En conséquence, l'invention a pour but de fournir un transduc--Leur de type électrostatique qui soit dépourvu des inconvénients inhérents au transducteur classique de ce type et qui puisse être fabriqué facilement. Un autre but de l'invention est de fournir un transducteur électrostatique, utilisable dans des hauts-parleurs, des microphones, des capteurs et similaires, qui utilise une membrane vibrante en un matériau diélectrique, notamment un film en matière plastique, capable d'être soumis facilement à uç.e polarisation permanente par la mise à profit des phénomènes d'induction .forcée et d'attraction de charges, et qui n'exige aucune tension continue de polarisation pour son fonctionnement. Conformément à l'invention, une charge électrostatique permanente peut être établie sur la membrane vibrante en appliquant à celle—ci une tension de polarisation de saturation pendant plusieurs secondes, de sorte qu'il est possible de fabriquer un transducteur électrostatique qui n'exige aucune tension continue de polarisation pour son fonctionnement. Il est ainsi possible de produire un transducteur électrostatique qui ne nécessite aucun générateur de haute tension et aucune borne de tension de polarisation. De plus, l'ionisation de la couche d'air comprise entre les électrodes peut être éliminée, ce qui améliore de façon spectaculaire la sensibilité et d'autres caractéristiques du transducteur. De plus, la tension de polarisation de saturation peut être appliquée à la suite du montage du transducteur dans un haut-parleur, microphone ou similaire» Ce faisant, on peut éviter que la charge primitivement établie soit neutralisée au cours de l'assemblage. Ces buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressorti-ront plus nettement, ainsi que d'autres, de la description suivante, donnée en référence aux- dessins annexés. La figure 1 est une représentation schématique d'un transducteur électrostatique classique. La figure 2 est une représentation schématique ds un transducteur conforme à la présente invention© La figure 3 est un graphique qui représente une courbe d'hystérésis montrant la relation entre la tension de polarisation appliquée à la membrane vibrante et la pression acoustique résiduelles relation q us l»©!» obtient lorsque le transducteur selon l'invention est utilisé comme haut-parleur0 BAD ORIGINAL 70 44528 2070812 Sur la figure 2 qui illustre les principes sur lesquels l'invention est fondée, le numéro de référence 7 désigne un film mince diélectrique vibrant, fait 'd'une matière plastique telle que le "Tétron" (marque déposée), le "Mylar" (marque déposée), un 5 polyimide ou une résine composée de fluor, par exemple le tétra-fluorure d'éthylène ou le fluorure de polyvinylidène, capable d'être soumise facilement à une polarisation permanente. D'tin côté, ce film est muni d'une électrode vibrante 8, de même que dans le transducteur classique. Il fait face à une électrode fixe 9 dans 10 laquelle sont formés plusieurs petits pores 10. l'électrode fixe 9 et le film vibrant 7 délimitent entre eux une couche d'air 11. le dispositif étant ainsi construit, une tension de polarisation de saturation E^ est appliquée entre les électrodes 8 et 9 de sorte que la charge résiduelle sur le film vibrant 7 soit 15 maximale, ce qui donne lieu à la polarisation permanente du film vibrant 7 par des phénomènes d'induction forcée et d'attraction de charges qui s'y manifestent. le sens de la polarisation, au moment où une tension de polarisation E est appliquée entre les électrodes 8 et 9, est in-P 20 diqué sur la figure 2. Même lorsque la tension de-polarisation E^ est supprimée, le film vibrant 7 reste polarisé. On peut penser que cela est dû à une polarisation spontanée pour une attraction de charges superficielles permanentes. la* figure 3 représente une courbe d'hystérésis de la pres-25 sion acoustique de sortie P, obtenue en utilisant un film de "Tétron" de 15 microns d'épaisseur comme membrane vibrante 7 et en appliquant un signal d'entrée e.'après l'application d'une tension de polarisation E^ pendant plusieurs secondes. Si le film plastique était absolument dépourvu de polari-30 sation, la pression acoustique suivrait le tracé en tirets de la figure J. En fait, le film plastique porte ordinairement une légère charge négative. Du fait de la charge naturelle du film, la pression acoustique commence par suivre le segment 1 du tracé, puis les segments 2, 3, 4, 5 et 6 de la courbe d'hystérésis, dans 35 l'ordre indiqué, pour revenir au segment 2, tandis que la.tension de polarisation sur le film non polarisé est augmentée par petits gradins successifs jusqu'à un maximum positif, puis réduite jusqu'à BAD ORIGINAL 70 44528 2070812 lin maximum négatif et ramenée au maximum positif. lorsque le transducteur selon l'invention est utilisé dans un haut-parleur, la tension de polarisation de saturation E qui peut être appliquée pendant plusieurs secondes, est déterminée 5 par la structure du haut-parleur, l'épaisseur de! la couche d'air 11 et le matériau de la membrane vibrante 7. Après suppression de la tension de polarisation de saturation, une pression acoustique résiduelle de 98 db environ peut être obtenue, de sorte que la tension de polarisation devient inutile. iÂD ORIGINAL 70 44528 2070812 - BEVENDICÂTIOÏÏS - 1.- Transducteur électrostatique caractérisé en ce qu'il comprend une membrane vibrante faite d'une matière plastique capable d'être facilement soumise à une polarisation permanente, une électrode vibrante d'un seul tenant avec cette membrane vibrante, et une 5 trode fixe délimitant une couche d'air avec l'électrode vibrante, l'élément vibrant ainsi constitué étant polarisé en permanence du fait des phénomènes d'induction forcée et d'attraction de charges produits par l'application d'une tension de polarisation de saturation entre l'électrode vibrante et 1' électrode fixe, de sorte que la charge résiduelle 10 sur l'élément vibrant soit maximale. 2.- Transducteur électrostatique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la matière plastique de la membrane vibrante est choisie dans un groupe constitué par le "Tetron", le "Kylar", une résine de polyimide et une résine d'un composé fluoré. 15 3.- Transducteur électrostatique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la tens'ion de polarisation de saturation est appliquée pendant plusieurs secondes à la suite du montage de la membrane vibrante, qui est d'un seul tenant avec l'électrode vibrante, et de l'électrode fixe dans un haut-parleur un microphone, un capteur 20 ou similaire. 3AD ORIGINAL rMQlNAL