Brevet FR2070741A1 — publié le 19710917

î 2070741 L'invention concerne un transducteur électroacoustique, en particulier un microphone pour installations téléphoniques, comportant une membrane sollicitée à la flexion, et enserrée au niveau de son bord. 5 Comme on le sait, il faut veiller, dans les trans ducteurs de ce genre, à ce que la réponse en fréquence, dans la gamme des fréquences destinées à la transmission, corresponde aux exigences posées, lesquelles mettent en particulier l'accent sur une allure régulière. C'est ainsi qu'on équipe les transduc-10 teurs de résonateurs accordés en conséquence, qui agissent dans le sens voulu sur la réponse en fréquence, par exemple par aplatissement des points maximum de réponse. En ce qui concerne la construction du transducteur, cela signifie le cas échéant la nécessité de complications de fabrication qui ne sont pas négli-15 geables. Le but de la présente invention est de parvenir par des dispositions simples, dans un transducteur du type ci-dessus défini, à ce que sa réponse en fréquence, notamment dans la gamme des fréquences qui est utilisée pour la transmission de la parole 20 dans la technique téléphonique, puisse être influencée de manière à présenter l'allure requise. Ce but est atteint par le fait que la bande de fréquence du microphone, destinée à la transmission contient, outre la réponse maximum correspondant à l'oscillation fondamentale 25 de la membrane, au moins une réponse maximum correspondant à une oscillation harmonique de la membrane dont la ligne de noeuds est située dans la partie libre de celle-ci, et en particulier celle de la première oscillation harmonique (mode 0,1). Il s'est avéré que, grâce à l'utilisation selon 30 l'invention d'au moins la première oscillation harmonique de la membrane, on peut obtenir une allure de la réponse en fréquence ayant la régularité qui correspond aux conditions requises, dans des gammes de fréquences dans lesquelles on observe une chute plus marquée lorsqu'il s'agit de transducteurs dans lesquels 35 1'oscillation harmonique ne peut pratiquement pas se former sans entrave. Cela peut se révéler particulièrement efficace dans la bande de fréquences qui est intéressante pour la transmission de la parole dans la technique téléphonique et se situe approximativement entre ÎOO Hz et 3500 Hz. Une chute à la limite supérieure 40 de la bande de transmission, telle qu'on l'observe avec les BAD ORIGINAL 70 43478 2 2070741 transducteurs connus et qui doit être éventuellement corrigée par des dispositions coûteuses, peut être évitée de manière extrêmement simple par le dispositif selon l'invention. Le comportement oscillant de la membrane, nécessaire 5 selon l'invention, peut être obtenu de manière simple si celle-ci est enserrée entre des profils de montage élastiques, présentant des caractéristiques appropriées et la saisissant des deux côtés Le caoutchouc de silicone convient ici particulièrement à titre de matériau. 10 On a déjà proposé de sertir des membra^-s de trans ducteurs électro-acoustiques au moyen de couches intermédiaires en un matériau élastique,au niveau de leur bord. C'est ainsi que, dans les microphones à charbon, la membrane est placée entre deux feuilles minces de caoutchouc. Ces feuilles ont pour rôle d'isolsr 15 la membrane par rapport au boîtier du transducteur. Elles remplissent, ce but lorsque, comme tel est le cas dans les transducteurs connus, elles sont très minces. Toutefois, comme on peut facilement le comprendre, ce mode de montage et de tension ne permet pas de mettre à profit la première oscillation harmonique avec iras-20 ligne de noeuds située dans la partie libre de la membrane. On connaît par ailleurs le procédé applicable aux transducteurs électro-magnétiques, consistant à enserrer la membrane métallique, au niveau de son bord, entre deux petits tubes de caoutchouc ayant une épaisseur de paroi réduite. Toutefois, 25 ce montage a pour but de maintenir la membrane, dans chacune de ses positions possibles, exactement comme si elle était en position de repos, c'est-à-dire que ce montage vise à éviter que la membrane soit sollicitée à la flexion. Ce mode de montage connu ne convient donc pas, lui non plus, pour résoudre le problème qui 30 est à l'origine de l'invention. Par ailleurs, il a été proposé de maintenir au niveau de son bord une membrane à plusieurs épaisseurs, qui est munie de plusieurs couches de matériau electrostrictif, entre un support fixe et un support élastique» Avec d'autres caracté-35 ristiques de la membrane elle-même, cette disposition sert à . accroître la sensibilité du transducteur en faisant intervenir une simplification de la fabrication de la membrane, mais elle ne convient pas non plus pour résoudre le problème ici posé. Grâce au montage élastique mentionné, il est possi-40 ble que la membrane présente une oscillation fondamentale qui BAD ORIGINAL 70 43478 3 2070741 comporte, dans la zone du montage, une ligne de noeuds d'oscillation dont le diamètre correspond par exemple à celui de la membrane, tandis que le premier harmonique présente une ligne de noeuds d'oscillation qui est située dans la partie libre de la 5 membrane, dans la zone voisine de la monture» Les parties de la membrane séparées par les lignes de noeuds d'oscillation se déplacent en sens opposés. Dans les deux modes d'oscillation, le matériau des pièces de montage est déformé par le mouvement de la membrane dans la zone de la monture ; cela signifie que les 10 réponses maximum sont aplaties comme on le désire et que de l'énergie est soustraite aussi aux autres points de résonance qui apparaissent, de sorte que la courbe de fréquences est plus lisse. Le montage élastique de la membrane peut être réalisé de façon particulièrement simple si l'on exécute les profils 15 de montage ou d'appui précédemment mentionnés, qui saisissent la membrane des deux côtés, sous la forme de saillies d'une pièce en un matériau élastique qui engaine le bord de la membrane. Cette pièce, qui présente alors essentiellement la forme d'un anneau fendu sur sa circonférence interne dans le cas d'une membrane 20 circulaire, peut être engagée de manière simple sur le bord de la membrane et être mise en place avec cette dernière dans un transducteur. Pour que 1'.oscillation de la membrane dans la bande de fréquences voulue ne soit pas entravée ou ne le soit pas plus qu'il ne faut, la pièce élastique précitée qui saisit le bord de la membrane est adaptée à cette dernière de manière que la face marginale de la membrane, qui est perpendiculaire au plan de celle-ci, soit libre par rapport à la pièce élastique qui engaine la membrane. 30 Le comportement oscillant voulu, particulièrement marqué, peut être obtenu très simplement, avec le montage élastique de la membrane selon l'invention, si l'on forme sur les pièces d'appui, des deux côtés de la membrane, des saillies annulaires dirigées vers la membrane et portant contre celle-ci. On 35 a obtenu des résultats particulièrement satisfaisants avec une forme d'exécution dans laquelle il est prévu, sur les pièces d'appui, deux saillies annulaires, celle qui présente le plus grand diamètre ayant un diamètre légèrement inférieure à celui de la membrane. On*peut parvenir au montage avec l'élasticité voulue 70 43478 4 ii) / y / 4 « des pièces d'appui, de manière pratiquement indépendants d© leurs dimensions - pour lesquelles leur fonction de liaison entre la membrane et le boîtier du transducteur joue un rôle déterminant - si l'on forme les saillies en prise avec la membrane sur 5 des segments des pièces d'appui comparables à des membranes h faible section transversale, résultant de la formation d'entailles dans ces pièces d'appui. En même temps, on peut de cette manière compenser les tolérances relatives à la fixation de la monture de la membrane, laquelle s'effectue ordinairement par 10 coincement. On peut donner divers profils aux saillies mentionnées des pièces d'appui, qui portent contre la membrane. Le profil triangulaire ou trapézoïdal s'est révélé avantageux. A la place des saillies annulaires des pièces 15 d'appui, qui portent contre la membrane, on peut aussi faire appel à des pièces d'appui annulaires et indépendantes, en un matériau élastique, qui présentent des diamètres différent . Le comportement oscillant de la membrane selon l'invention convient en particulier pour les transducteurs élec-20 tro a cou s tiqu es dans lesquels la membrane est munie d'au moins une couche d'un . tériau présentant des propriétés piézoélectriques ou piézorésistantesc Du fait du comportement d© la couche piézoélectrique, les membranes de ce genre sont sollicitées à la flexion. De préférence, on utilise dans un tel cas une mem-25 brane de métal, et en particulier une membrane en titane„ L'oscillation fondamentale d'une telle membrane peut être située dans une gamme appropriée, en particulier avec les dimensions couramment adoptées dans la technique téléphonique, du fait des propriétés élastiques du matériau d@ la membrane. A titre de couche 30 piézoélectrique ou piézorésistant®„ il est à conseiller d'utiliser une couche de piézo-céramique, qui peut être notamment collée sur la membrane. Dans un transducteur du type défini ci-dessus, on peut réaliser une structure favorisant le montage et 1'utilisa-35 tion d'une pièce annulaire à propriétés élastiques pour enserrer la membrane, avec une plaque, de préférence en métal, s5étendant dans une direction essentiellement parallèle à la membrane, plaque qui est munie d'une saillie marginale, dirigée vers la membrane. Sur cette plaque, la pièce qui sert à enserrer la membrane 40 peut être placée de manière à porter contre la plaque ©t contre iAD ORIGINAL s 70 43478 5 2070741 la saillie marginale. L'invention est ci-après décrite plus en détail à propos de l'e.xemple d'exécution représenté au dessin annexé dans lequel : 5 La figure 1 est une coupe d'un microphone piézo électrique construit selon l'invention. La figure 2 représente, également en coupe, une partie d'un microphone de ce type, au niveau de la monture de la membrane. 10 La figure 3 représente en coupe une monture de membrane selon l'invention, avec une membrane piézoélectrique dans l'état du premier harmonique. Le microphone est équipé d'une membrane 1 en titane, sur laquelle est collée une couche 2 en piézo-céramique. Con-15 formément à l'invention, la membrane est maintenue au moyen d'une pièce élastique annulaire 3, en caoutchouc de silicone. Cette pièce coiffe le bord de la membrane par des éléments d'appui 4 et 5, dont chacun comporte deux saillies annulaires 6, 7 et 8, 9 respectivement, au moyen desquelles il porte contre la membrane. 20 Ces saillies se situent au droit des positions des éléments d'appui 4 et 5 dont la section transversale est réduite du fait de la présence de gorges 10, H et 12,13 etquise comportent approximativement comme des membranes. La tranche circulaire 14 de la membrane, qui s'étend perpendiculairement au plan de celle-ci, 25 est libre a l'intérieur de la pièce élastique. La pièce en question est montée sur le bord de la membrane et elle est placée avec la membrane sur un disque 15 muni d'un rebord annulaire 16. Le disque qui sert au montage de la membrane est maintenu par le couvercle 17 contre le boîtier 30 18, à la partie inférieure duquel est insérée une pièce 19 en un matériau isolant, qui est traversée par un contact central 20» Les électrodes de la couche de céramique sont connectées à des jonctions 21 et 22 qui sont à leur tour connectées à un amplificateur 23. On a désigné par 24 une diode. L'amplifi-35 cateur et la diode sont supportés par une pièce 25 en un matériau isolant, qui est fixée au disque sus-mentionné. La membrane a un dismètre de 43 mms la couche piézo-élecirique un diamètre de 30 mm pour une épaisseur de 0,15mm. Les sailliôs 6, 7 et 8, 9 de la pièce élastique 3, qui portent 40 contre la membrane, ont un diamètre de 41,5 et 38 mm respec- 70 43478 6 207074 tivement. La figure 2 montre une pièce désignée par 26, dotée de propriétés élastiques, qui a une forme semblable à celle de l'exemple d'exécution de la figure 1, mais ne comporte 5 pas les gorges destinées à réduire la section des deux pièces d'appui 31, 32, Dans ce cas également, il est formé quatre saillies 27, 28 et 29, 30 qui portent contre la membrane. Elles ont une section transversale de forme approximativement trapézoïdale. Sur la figure 3, sur laquelle est indiquée schéma-10 tiquement une pièce de montage L, qui est engagée s"r une membran -M munie d'une courba piézoélectrique P, on a repré&^r.cé la manié- -par laquelle se forme le premier harmonique de la membrane, ici utilisé. On a constaté qu'il se forme une ligne de noeuds dans la partie libre de la membrane, voisine de la zone de montage. 15 En outre, on peut voir sur ce schéma que la membrane quand elle oscille, déforme la pièce de montage L. BAD ORIGINAL 70 43478 7 2070741 - REVENDICATIONS - 1. Transducteur électro-acoustique, notamment microphone pour installations téléphoniques, comportant une membrane qui est pincée au niveau de sa zone marginale et qui est 5 sollicitée à la flexion, caractérisé par le fait que la bande de fréquences du microphone destinée à la transmission contient, outre la réponse maximum correspondant à l'oscillation fondamentale de la membrane, au moins une réponse maximum correspondant à une oscillation harmonique de la membrane dont la ligne de 10 noeuds est située dans la partie libre de la membrane, et notamment celle du premier harmonique (mode 0,1). 2. Transducteur électro-acoustique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la membrane (1) est enserrée ou pincée entre des éléments d'appui élastiques (4, 5, 15 31t 32) ayant des caractéristiques appropriées et saisissant la membrane par ses deux faces. 3. Transducteur électro-acoustique selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un caoutchouc de silicone sert de matériau pour les éléments d'appui (4, 5, 31, 32). 20 4. Transducteur électro-acoustique selon la re vendication 2, caractérisé par le fait que les éléments d'appui (4, 5 ou 31, 32) qui maintiennentla membrane sur ses deux faces sont exécutés sous forme de saillies d'une pièce (3 ou 26) réalisée avec un matériau élastique, et coiffant le bord de la 25 membrane. 5. Transducteur électro-acoustique selon la reven--dication 4, caractérisé par le fait que la membrane (l) est pincée dans la pièce (3) de matériau élastique de manière que sa tranche marginale (14) qui s'étend perpendiculairement à son 30 plan soit libre à l'intérieur de la pièce élastique. 6. Transducteur électro-acoustique selon les revendications 2 et 4, caractérisé par le fait que l'on prévoit sur les éléments d'appui (4, 5, 31, 32), des deux côtés de la membrane (1), des saillies ou nervures annulaires (6-9 ; 27-30) 35 dirigées vers la membrane et portant contre celle-ci. 7. Transducteur électro-acoustique selon la revendication 2 ou 6, caractérisé par le fait que deux nervures annulaires (6, 7 ; 8, 9) sont prévues sur les éléments d'appui (4, 5), la nervure annulaire (6, 8) qui a le plus grand diamètre 40 ayant un diamètre légèrement inférieur à celui de la membrane (1). BAD ORIGINAL 70 43478 2070741 8. Transducteur électro-acoustique selon la revendication 2 ou 6, caractérisé par le fait que les nervures (6-9) qui saisissent la membrane (1) sont prévues au droit de positions des éléments d'appui (4, 5) ayant une section transversale rédui- 5 te, comparable à des membranes» et formées par des gorges (10-13) ménagées dans les éléments d'appui (4, 5). 9. Transducteur électro-acoustique selon l'une quelconque des revendications 1, 25 3, 4, 5, 6, 7, 8, caractéx-isé par le fait que les nervures (6-9) des éléments d'appui (4, 5) qui 10 saisissent la membrane (1) présentent une section triangulaire. 10. Transducteur électro-acoustique selon l'une quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, caractérisé par le fait que les nervures (27-30) des éléments d'appui (31, 32) qui saisissent la membrane (1) présentent une section trapézoïdale. 15 11. Transducteur électro-acoustique selon la revendi cation 2, caractérisé par le fait que les éléments d'appui qui saisissent la membrane des deux côtés sont constitués par des anneaux de diamètres différents en un matériau élastique. 12. Transducteur électro-acoustique selon l'une 20 quelconque des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, caractérisé par le fait que la membrane (1) est munie d'au moins une couche (2) d'un matériau ayant des caractéristiques piézoélectriques ou piézo-résistantes. 13. Transducteur électro-acoustique selon les' reven-25 dications 4 et 12, caractérisé par le fait que les dimensions de ladite couche (2) dans le plan de la membrane sont choisies de manière que la ligne de noeuds d'oscillation se forme dans la partie libre de la membrane (1), en dehors de cette couche. 14» Transducteur électro-acoustique selon les reven-30 dications 4 et 12, caractérisé par le fait que la pièce (3) en matériau élastique est disposée sur une plaque (15) s'étendant dans 15 ensemble parallèlement à la membrane (1), fabriquée de préférence en métal, munie d'une collerette ou jupe saillante (16) formant rebord, dirigée vers la membrane et prévue sur son 35 bords de manière que cette pièce porte contre la plaque et contre le rebord. 150 Transducteur électro=»acoustique selon la revendication 12s caractérisé par le fait qu'on utilise à titre de membrane (l) une membrane de métal, de préférence une membrane 40 d© titane» BAD ORIGINAL i 70 43478 9 2070741 16, Transducteur électro-acoustique selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la couche (2) est formée en une matière'piézo-céramique. 17, Transducteur électro-acoustique selon la revendication 16, caractérisé par le fait que la couche (2) est collée sur la membrane (l).