Brevet FR2349253A1 — publié le 19771118

La présente invention concerne les transducteurs électro-acoustiques travaillant depuis les infra-sons jusqu'aux ultra-sons. Une des principales difficultés rencontrées jusqu'ici dans la réalisation de haut -parleurs de bonne qualité a été de déplacer une membrane la façon d'un piston, de manière que tous les points de celle-ci soient en phase. En effet cette membranes pour reproduire convenablement le spectre acoustique, ou du moins une partie de celui-ci, doit la fois - présenter peu d'inertie, dont être de masse faible, afin de bien reproduire les signaux transitoires et les fréquen- ces élevées sans pour cela nécessiter du systime moteur une puissance rédhibitoire. - présenter une surface importante, afin que le rendement aux fréquences basses soit compatible avec des élongations relativement faibles. - être très rigide afin, d'une part, de fonctionner en piston et, d'autre part, de ne pas créer d'ondulations parasites sur sa surface, car celles-ci sont très défavorables à une reproduction de qualité. Ces trois caractéristiques : légèreté, rigidité et surface importante, sont techniquement difficilement compatibles. Les principales solutions pour pallier ce fait ont été 1) de réaliser des haut parleurs dont le moteur agisse uniformément sur toute la surface de la membrane ; ce sont en particuliers les hautparleurs de type électro- statique. Ceux-ci, excellents dans la reproduction des fréquen- ces aigus et médianes, sont déficients dans la reproduction du bas du spectre sonore, car incapahles de donner ! la membrane des élongations importantes. 2) de réaliser des haut - pareurs sans membrane de type à moteur tonique, l'air ionisé étant pulsé par modulation du champ ionisant ou d'un champ Blectrostatique annexe. Ces types de haut -parleurs sont de technologie délicate et inéfficients pour les basses fréquences. 3) à partir de moteurs électrodynamiques et de membranes contentionnelles ou en accordéon, d'essayer de créer un front d'onde de pression isophase à laide de dispositifs d'accords purement acoustiques, tels que les haut-parleurs à chambre de compression ou les haut-parleurs à transformation de la vitesse de l'air, tous ces-dispositifs ne donnant vraiment satisfaction que dans le haut du spectre sonore. 4) enfin de répartir la reproduction du spectre audible entre plusieurs haut-parleurs spécialisés, chacun étant technologiquement mieux adapté à la bande de fréquences qui lui est propre. Cette solution, certainement la plus répandue, pose de nombreux problèmes dus aux difficultés de raccordement acoustique des haut-parleurs entre eux. Les dispositifs décrits en 1) 2) 3) et 4) souffrent en général d'une mauvaise répartition spatiale des sons, particulièrement sensible dans le domaine des fréquences aiguës. La présente invention vise x remédier à ces divers inconvénients. A cet effet ce transducteur électro-acoustique membrane passive, a-ctionnée par un dispositif moteur et interposée entre ce dernier et le milieu ambiantt,/caracterise en ce qu'il comporte une cavité remplie d'un fluide, située entre le dispositif moteur et la membrane passive , de façon à répartir de manière homogène la pression sur la face interne de celle-ci et à faire se mouvoir tous ses points en phase. Le dispositif suivant l'invention offre un certain nombre d'avantages par rapport aux transducteursélectro-acoustiques connus En premier lieu du fait que la membrane est actionnée de manière isophase, le dispositif suivant l'invention permet de donner à celle-ci une surface importante et une masse faible sans qu'elle ait à présenter une grande rigidité, la membrane se contentant en fait de matérialiser un front d'onde de pression en ne présentant pas d'ondulations parasitaires. Ceci permet d'élargir la gamme des fréquences reproduites par ce dispositif par rapport auxhaut-parleurs conventionnels. Par ailleurs, en donnant à la membrane une forme sphérique l'invention permet d'obtenir une meilleure répartition spatiale des sons autour du système électro-acoustique. L'invention a pour champ d'application principal les transducteurs électro-acoustiques, en particulier les systèmes de haut-parleurs dits à "haute fidélité,Elle peut par ailleurs s'appliquer utilement dans les domaines infraet ultra-soniques, chaque fois que se présente la nécessité de déplacer une membrane de manière isophase et/ou d'obtenir une excellente dispersion spatiale des fréquences produites en donnant une forme sphérique la membrane passive. On décrira ci-après titre d'exemplesnon limitatifs, diverses formes d'exécutions de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel La fig. 1 est une vue en coupe axiale schématique d'un transducteur électro-acoustique suivant l'invention. La fig. 2 est un schéma d'un transducteur électroacoustique suivant l'invention branché dans un circuit comportant un réseau correcteur. La fig. 3 est un schéma d'une variante d'execution de l'-invention. Le transducteur électro-acoustique suivant l'invention dont le schéma de principe est illustré sur la fig. 1, comporte essentiellement un dispositif moteur ou transducteur électro-mécanique 1 faisant varier la pression dans une cavité 2 remplie de gaz, cavité dont l'une des parois est constituée par une membrane passive 3.De ce fait tous les points de la face interne de la membrane passive 3 sont soumis, a un instant quelconque, la même pression, si bien que l'on obtient une répartition homogène de cette pression. I1 en résulte que l'onde de pression créée dans la cavité 2 par le transducteur I la membrane passive 3 laquelle engendre, par le déplacement parfaitement isophase de sa face externe, un signal acoustique au sein du milieu ambiant. Le dispositif moteur 1 du transducteur électroacoustique suivant l'invention peut être constitué par tout dispositif permettant de faire varier la pression au dein d'un gaz, en particulier par un moteur électrodynamique (haut-parleur), un dispositif pneumatique (variations d'un débit d'air permanent), un moteur tonique, un moteur piézo-électrique etc. La cavité intermédiaire 2 est remplie d'un gaz répartissant la pression. Ce gaz peut être sous pression (la vitesse du son est alors plus grande) ou bien être de nature différente de l'air, afin de remonter la fréquence de résonance de la cavité, liée à ses dimensions, à la compressibilité et à la densité du gaz contenu. La cavité intermédiaire 2 peut être munie de systèmes d'aci6xrds tendant soit I éviter certaines résonances, soit à en renforcer d'autres, tels que des évents d'accords, des cavités résonnantes (Helmholtz). Ces systèmes d'accords peuvent être ouverts sur l'extérieur. La cavité 2 peut, pour les mêmes raisons, être fractionnée en plusieurs sous-cavités en série ou en paralèlle. La membrane passive 3 peut être soit rigide avec une suspension souple périphérique de type torique ou annulaire (par exemple une membrane de haut-parleur) soit être entièrement souple et déformable, en ressemblant par exemple à une peau de tambour ou un ballon gnnflé. La matière constitutive de la membrane passive peut être quelconque synthétique, végétale ou animale. Sa forme peut évoluer du plan I la sphère. On peut améliorer le rendement du transducteur électro-acoustique suivant l'invention en asservissant la membrane passive 3 soit en position soit en vitesse soit en accélération ou par une combinaisson de ces diverses solutions, soit encore en asservissant la pression au sein de la cavité au signal électrique de commande de transducteur. On peut ainsi corriger les non- linéarités du système et de la réponse tran sitoire. Dans une forme d'exécution particulière de l'invention illustrée sur la fiq. 2, un amplificateur électronique 5 alimente le dispositif moteur 1 qui est constitué par un haut-parleur électrodynamique classique. Celui-ci crée une pression variable dans la cavité 2 remplie d'air. La variation de la pression sur la face interne de la membrane passive 3 fait que tous les points de celle-ci se déplacent en phase. La membrane passive 3 est soutenue sur son pourtour par une suspension souple de type torique. Ces déplacements sont convertis en un signal électrique par un capteur4.Ce signal électrique sert, après traitement par un réseau correcteur 6, de signal de contre-réaction appliqué I l'amplificateur 5 afin, d'une part, de créer une force élastique de rappel pour l'ensemble moteur membrane 3("suspension pneumatique") et, d'autre part, d'annuler l'onde arrière produite par le dispositif moteur 1. L'ensemble constitué par le dispositif moteur 1, la cavité 2 et la membrane passive 3 est logé dans une enceinte fermée 7, seule la face externe de la membrane passive 3 étant en contact avec le milieu ambiant. Dans la variante d'exécution de l'invention illustrée sur la fig. 3, la membrane passive 3a est constituée d'une matière élastique se déformant de manière isophase sous l'action des variations de la pression produites par le transducteur électrodynamique 1 dans la cavité 2. L'enceinte close arrière 7 sert à équilibrer la pression statique gonflant la membrane passive 3, afin de ne pas nécessitérune grandeétanchéité au niveau du dispositif moteur 1. Cette même enceinte close arrière 7 sert par ailleurs à éliminer l'onde arrière produite par le dispositif moteur 1. La mise sous pression de la cavité 2 et de l'enceinte d'étanche 7 se fait grace à une valve 8. De ce fait, la membrane élastique 3a prend d'elle même une forme sphérique comme il est illustré sur la fig. 3. Comme dans lSeOgsS t schéma de la fig. 2, l'amplificateur électronique 5est une contre-réaction par l'intermédiaire d'un capteur de pression 4 installé dans la cavité 2. Ce capteur de pression est analogue un microphone électrostatique. Un réseau de correction 6 est inséré dans la boucle de contre-réaction afin d'éliminer les résonances parasites et de corriger la réponse spectrale du système. REVENDICATIONS 1. Transducteur électro-acoustique membrane passive, actionnée par un dispositif moteur et interposée entre ce dernier et le milieu ambiant, caractérisé en ce qu'il comporte une cavité 2 remplie d'un fluide, située entre le dispositif moteur 1 et la membrane passive 3, de façon à répartir de manière homogène la pression sur la face interne de celle-ci et I faire se mouvoir tous ses points en phase. 2. Transducteur électro-acoustique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la membrane passive 3 est rigide et est munie d'une suspension souple périphérique. 3. Transducteur électro-acoustique suivant la revendication 1 caractérisé en ce que la membrane passive 3a est déformable et en matériau élastique. 4. Transducteur électro-acoustique suivant la revendication 3 caractérisé en ce que la membrane passive déformable 3a est de forme sphérique. 5. Transducteur électro-acoustique suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le fluide contenu dans la cavité 2 a une pression supérieure I la pression ambiante de manière donner I la membrane passive déformable 3a la forme sphérique. 6. Transducteur électro-acoustique suivant l'une quelconque des revendications 1 5 caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour asservir les déplacements de la membrane passive 3 au signal électrique de commande. 7. Transducteur électro-acoustique suivant l'une quelconque des revendications 1 I 5 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour asservir les variations de pression dans la cavité 2 intermédiaire entre le dispositif moteur 1 e et la membrane passive 3 au signal électrique de commande. 8. Transducteur électro-acoustique suivant l'une quelconque des revendications 1 S 7 caractérisé en ce que la même pression statique moyenne règne de chaque côté du dispositif moteur 1. 9. Transducteur électro-acoustique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce qu'il comporte une valve pneumatique 8 pour la mise sous pression interne.