Brevet FR2340660A1 — publié le 19770902

L'invention concerne un procédé de sélection de générateurs acoustiques consistant à utiliser, pour exciter ltélément actif que contient chacun des générateurs, un signal de fréquence variable afin d'apprécier le son transmis par rapport a' celui d'un générateur de référence de meme type, et en particulier son application à la sélection d'enceintes acoustiques équipées de haut-parleurs. La qualité d'une enceinte acoustique dépend de la distorsion que subit un signal de fréquence déterminé. Cette distorsion provient à la fois du ou des haut-parleur(s) et de l'enceinte dans laquelle il(s) est (sont) montées} et se traduit par ltémission simultanée du son de fréquence fondamentale et d'harmoniques de rang et de niveau plus ou moins élevés. Certains de ces harmoniques sont inhérents au(x) haut-parleurts) et sont à peu prés constants pour un haut-parleur de type donné, d'autres proviennent de l'enceinte et sont également à peu près constants, pour une enceinte donnée.Lors du montage des enceintes acoustiques, il peut se produire que certains des éléments les constituant tels que haut-parleur, grille avant de protection, coffret, soient défectueux ou mal montes et risquent de rentrer en résonance lors du fonctionnement, crevant ou renforçant certains harmoniques. La méthode la plus couramment employée pour détecter ces harmoniques indésirables consiste simplement en l'emploi de l'oreille humaine. Un générateur de fréquence envoie dans le haut-parleur un signal balayant la plage de 20 à 20.000 Hz et le contrleur, installé dans une cabine insonorisée, écoute le son transmis par ltenceinte acoustique. Avec un certain entratnement, le contrôleur est capable, pour une gamme donnée d'enceintes, de repérer celles donnant un son anormal. Selon l'impression ressentie, il est possible de déterminer avec précision quelle partie de l'enceinte est défectueuse, Cette méthode quoique très empirique est efficace et rapide, toutefois la fatigue du contraleur accumulée au fil des heures modifie sa sensibilite et son pouvoir de discrimination et risque dtamener, dans les cas limites, des erreurs de jugement. Il est connu de contrôler des enceintes acoustiques dites de "haute-fidélité't par des moyens ne faisant pas intervenir le facteur humain. On dresse alors la courbe de réponse de I1 enceinte sur ltétendue de la plage de fréquence de 10 Hz à 25.000 Hz par exemple. Pour ce faire, on utilise un analyseur harmonique qui permet d'établir des courbes de réponses harmoniques. L'apparition sur les courbes globales,harmonique 1, 2 ou 3, de pointes ou de creux, caractérise le système acoustique en lui-mee mais ne peut indiquer la présence de défauts acoustiques insupportables dus à une construction mécanique défectueuse, défauts acoustiques imputables à la présence d'harmoniques très élevés mais de niveau très faible.Comme on le sait, cette méthode est plus particulièrement réservée à la détermination des facteurs geométriques et acoustiques d'une enceinte et au contrôle grossier des enceintes de qualité. Afin de mettre au point une méthode de contrôle plus efficace, on a recherché pour quelle gamme de fréquence les défauts 'tmécaniques" définis précédemment et ne faisant pas intervenir les caractéristiques de conception de ltenceinte, étaient le plus sensibles. Les défauts apparaissent aux basses fréquences, c'est-à-dire aux fréquences pour lesquelles le déplacement de la membrane est grand et en particulier pour des fréquences assez proches de la fréquence de résonance de l'enceinte acoustique. En pratique, ces fréquences se trouvent dans une bande relativement étroite (pour des enceintes de petit volume : 15 à 500 Hz).Il est donc possible dtexciter le haut-parleur avec un signal de fréquence glissant dans cette bande et d'analyser en fréquence et en amplitude le son transmis en supprimant le fondamental et un certain nombre des premiers harmoniques. On a constaté qutentre des enceintes considérées comme bonnes et des enceintes présentant des bruits anormaux, il était impossible de trouver une différence significative dans les niveaux des harmoniques jusqu'au quinzième rang. Ce n1 est que pour les harmoniques de rang supérieur dont le niveau est très faible (inférieur à - 50 dB) par rapport au niveau du fondamental que l'on a pu trouver des différences permettant une caractérisation valable des enceintes. Le procédé de sélection de générateurs acoustiques selon ltinvention consistant à utiliser, pour exciter l'élément actif que contient chacun des générateurs, un signal de fréquence variable afin dt apprécier le son transmis par rapport à celui d'un générateur de référence de même type et en particulier son application à la sélection d'enceintes acoustiques équipées de haut-parleurs, est remarquable en ce que le signal de fréquence variable est limité en excursion aux fréquences susceptibles d'entraîner les résonances des défauts, puis en ce que lton filtre à chaque instant un à un et/ou par tranche les harmoniques de rang élevé de cette fréquence variable et que l'on compare les niveaux aux niveau des harmoniques de meme rang et/ou de meme tranche définis pour un générateur de référence de meme type que le générateur testé, puis que l'on sélectionne lesdits générateurs selon leurs défauts suivant l'écart entre les niveaux par rang d'harmonique et/ou par tranche de rangs d'harmoniques, La mise en oeuvre de ce procédé est réalisée à laide d'un dispositif comportant - un générateur à fréquence variable couvrant la bande cans laquelle les défauts sont susceptibles d'entre mis en évidence, générateur de fréquence variable dont la sortie est reliée directement ou indirectement au:r bornes du générateur acoustique et en particulier aux bornes de l'enceinte à controler, - une chambre de mesure dont le niveau de bruit est situé, pour chaque fréquence, au moins à - 4 dB par rapport au niveau des fréquences 'd mesurer, - un microphone, le générateur ou l'enceinte à contrôler et le microphone étant disposés dans ladite chambre de mesure, - un filtre harmonique réglé sur un ou plusieurs harmoniques de rang supérieur au dixième harmonique de la fréquence d'excitation du générateur acoustique, ou - un filtre passe bande variable dont les fréquences limites sont situées au-delà du dixième harmonique, ou - un filtre passe haut variable à très grande réjection des basses fréquences (d'au moins 50 dB/octave) dont la fréquence de coupure est suffisamment élevée pour ne laisser passer que les harmoniques de rang élevé de la bande de fréquence nécessaire à la caractérisation des défauts, ledit filtre étant relié au microphone et essentiellement commandé par le générateur de fréquence variable, - un générateur de niveaux de référence synchronisé avec le filtre par le générateur de fréquence variable, - un comparateur relié d'une part au filtre et d'autre part au générateur de niveaux, - au moins un indicateur de défauts. Selon différentes formes de réalisation, un dispositif de programmation manuel ou automatique est intercalé entre le générateur de fréquence variable et le filtre. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de mieux comprendre l'invention. La figure 1 représente l'analyse harmonique d'une bonne enceinte. La figure 2 est l'analyse harmonique d'une enceinte défectueuse. Les figures 3a et 3b représentent le niveau des harmoniques 20 et 29 de la plage de fréquence 20 à 650 Hz pour des enceintes équipées de bons haut-parleurs. Les figures 4a et 4b représentent le niveau des mêmes harmoniques que dans les figures 3a et 3b pour des enceintes équipées de haut-parleurs défectueux. La figure 5 donne les courbes statistiques de niveau pour les harmoniques de la plage de fréquence 50 à 150 Hz pour des enceintes équipées de bons haut-parleurs et de hautparleurs défectueux, Les figures âa et 6b représentent respectivement le niveau des harmoniques 20 et 29 de la plage de fréquence 50 - 250 Hz pour des enceintes dont une vis de fixation de la plaque arrière est desserrée. Les figures 7a et 7b représentent le niveau des memes harmoniques pour des enceintes dont la grille avant vibre. La figure 8 donne des courbes statistiques pour des enceintes dont la grille avant vibre et pour des'enceintes sans vibration. La figure 9 rassemble les courbes de niveau pour des enceintes présentant les défauts dus aux fixations et aux vibrations de grille. La figure 10 est un schéma diagramme d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Le procédé, selon ltinvention, a été mis au point pour permettre le contrôle et la sélection d'enceintes acoustiques montées sur chaise. Le procédé est applicable à tout type d'enceinte, ou générateur acoustique, toutefois dans les explications qui vont suivre, un seul type d'enceinte et de haut-parleur ont été testés à titre d'exemple. Les enceintes à contrôler sont du type ouvertes à l'arrière et contiennent un haut-parleur à large bande de 17 cm. Les coffrets sont en plastique moulé et sont munis à l'avant dune grille servant de cache au haut-parleur. Le hautparleur est fixé sur la paroi avant Ce type d'enceinte, malgré sa simplicité, est susceptible de présenter un certain nombre de défauts provenant soit du haut-parleur, soit des éléments entrant dans le montage de l'enceinte. Lorsqu'unetelle enceinte est contrlée par la méthode d'audition directe, consistant à écouter et à apprécier le son produit par l'enceinte lorsque le haut-parleur est excité par un signal de fréquence variable de 20 à 20.000 Hz, quatre défauts peuvent etre détectés - le haut-parleur est défectueux : on entend alors le cognement de la bobine dans l'entrefer. Ctest un bruit fort qui se produit aux basses fréquences (inférieures à 150 Hz), - le haut-parleur est mal fixé : on entend alors une vibration due à la cage du haut-parleur contre sa paroi de fixation, - les vis ou écrous fixant la grille arrière ne sont pas serrés et l'on entend un bruit métallique, - la grille avant de -l'enceinte vibre et l'on entend un bruit "d'abeilles" de faible niveau comparé aux autres vibrations. L'hypothèse de départ a été de pose= que la différence, entre les sons produits par une enceinte acoustique réputée mauvaise et ceux produits par une enceinte bonne, provient d'une distribution des niveaux d'harmoniques différente. L'analyse harmonique du son produit par l'enceinte acoustique, recueilli par un microphone, l'enceinte et le microphone étant placés dans une chambre de mesure à faible bruit (chambre sourde par exemple), a été effectuée avec des appareils en soi connus, en utilisant des filtres à fréquence fixe et à fréquence glissante et selon le procédé classique d'analyse harmonique. Une première analyse réalisée sur des enceintes équipées de bons haut-parleurs et de haut-parleurs défectueux, excités par une fréquence fixe n'a pas permis la mise en évidence d'une différence de niveau significative dans les dix premiers harmoniques. Ce n'est que vers le quinzième qu'une différence sensible apparat. Cette constatation est illustrée par les figures 1 et 2. La figure 1 représente le spectre d'analyse d'une enceinte sans vibration et la figure 2 est celui d'une enceinte défectueuse.L'écart entre les figures 7 et 2 est d'autant plus grand que la fréquence d'excitation est proche de la fréquence caractéristique du défaut ou d'un de ses sons harmoniques Les fréquences des défauts pouvant être différentes entre deux enceintes défectueuses de même type et les niveaux des harmoniques dépendant de la fréquence d'excitation du haut-parleur pour évéler le défaut, on a choisi une fréquence d'excitation glissante comprise entre au moins la fréquence propre du haut-parleur et ses premiers harmoniques. Le générateur basse fréquence alimentant le haut-parleur sous une tension constante de 4,47 volts peut commander également un filtre passe bande réglable. Cette disposition a permis d'augmenter la finesse de l'analyse dans la bande de fréquence située au-delà du dixième harmonique. Les figures 3a et 3b donnent le niveau des harmoniques 20 et 29 d'une enceinte réputée bonne, excitée par une fréquence glissant dans la plage 20 à 650 Hz. Les figures 4a et 4b montrent dans les mêmes conditions les harmoniques pour une enceinte dont le haut-parleur est défectueux et présente des cognements de la bobine. Les différences de niveau sont importantes, de l'ordre de 30 dB, et ces harmoniques peuvent être retenus pour caractériser un défaut particulier des enceintes. L'étude statistique menée sur les différents harmoniques a permis d'établir les courbes de la figure 5 d'où l'on déduit une bande d'harmoniques pouvant etre prise en considération pour caractériser les haut-parleurs défectueux. Dans l'exemple des enceintes à l'origine des résultats exposés dans cette description, la caractérisation ne peut s'effectuer avec suffisamment de précision qu'à partir du vingtième harmonique. Les courbes supérieures 1D à 3D donnent les niveaux des harmoniques pour trois haut-parleurs défectueux tandis que les courbes inférieures 1B à 4B représentent les niveaux des harmoniques pour de bons haut-parleurs.Il apparat donc une plage d'harmoniques qui caractérise les vibrations des haut-parleurs défectueux ; on peut fixer approximativement cette plage, par exemple, du vingt-deuxième au quarantième harmonique. Le niveau maximal admissible, dans cette plage d'harmoniques, pour de bons haut-parleurs excités par des signaux de 4,47 volts s'établit à environ 33 dB. Les exemples ci-dessus donnés concernent plus particulièrement des enceintes dont le défaut provient des haut-parleurs eux-mêmes. On a déterminé de la même manière les niveaux et les plages d'harmoniques correspondant à une mauvaise fixation du haut-parleur dans l'enceinte, à une vibration de la grille avant et au mauvais serrage des vis ou écrous de fixation de la grille arrière de l'enceinte. Les figures 6a et 6b donnent respectivement les courbes de niveau des harmoniques 20 et 29 pour une enceinte acoustique dans laquelle une vis arrière est desserrée. En comparant les courbes de ces figures à celles des figures 3a et 3b d'une bonne enceinte, on s'aperçoit que pour les mêmes harmoniques les différences de niveau sont de l'ordre de 20 dB. Les figures 7a et 7b représentent les courbes d'analyse pour une enceinte dont la grille avant vibre. Le bruit à à la grille ne se produit que sur une plage de fréquence très étroite et pour une excitation du haut-parleur par des fréquences comprises dans la plage 1 50 à 250 Hz. La figure 8 représente les courbes statistiques "1" maximales et minimales d'enceintes dont la grille avant vibre. Les courbes "2" sont celles d'enceintes sans vibration. On staperçoit qu'il est difficile de faire une différence avant le vingt-cinquième harmonique pour une plage de fréquence d'excitation de 150 à 250 Hz et que même dans ce cas les différences des niveaux sont faibles (de l'ordre de 5 dB). La limite entre des vibrations de grilles "acceptables" et "non acceptables" se situe à un niveau de 19 dB environ pour les harmoniques 25 à 30 et atteint 16 dB pour l'harmonique 40, ltécawt des niveaux étant dans ce cas de 10 dB. Du rapprochement des courbes de la figure 5, et de la figure 8, on obtient la figure 9 dans laquelle les courbes "1" r, et 71211 représentent les niveaux des harmoniques pour un haut-parleur mal fixé, les courbes "3" et "4" ceux d'une enceinte dont une vis arrière est desserrée ; la courbe "5" la limite supérieure des vibrations d'une grille avant et enfin la courbe 6 une enceinte sans vibration. Pour sélectionner les enceintes suivant leurs défauts, on établira des niveaux différents selon les plages d'harmoniques représentatives compte tenu d'une excitation électrique constante (4,47 volts dans cet exemple), - pour des défauts dus à des haut-parleurs défectueux et une excitation dans la bande 50 - 150 Hz, le niveau minimum des harmoniques dus à ces défauts est de l'ordre de 33 dB, - pour des défauts dus à des bruits métalliques (haut-parleurs mal fixés, vis arrière desserrée), et une excitation dans la bande 150 - 250 Hz, le niveau minimum des harmoniques dus a ces défauts est de l'ordre de 36 dE, - pour des défauts dus à des bruits de grille avant et une excitation dans la bande 150 - 250 Hz, le niveau minimum des harmoniques dus à ces défauts est de l'ordre de 19 dB. Le procédé de sélection d'enceintes, selon l'invention, consiste donc a exciter le haut-parleur d'unc enceinte à contrôler par un signal d'anplitude constante ct de fréquence variable limité en excursion aux fréquences susceptibles d'entrainer la résoflrae d défauts des enceintes, puis à filtrer à chaque instant, un a 'r ou par tranche, les harmoniques de rang élevé de cette fréquence variable et à comparer les niveaux aux niveaux des harmoniques de même rang, et/ou de même tranche, définis pour une enceinte étalon de même type que l'enceinte testée, puis de sélectionner lesdites enceintes selon leurs défauts suivant l'écart entre les niveaux par rang d'harmonique et/ou par tranche de rangs d'harmoniques. Comme il a été précisé précédemment, les résultats donnés à titre d'exemple correspondent à une enceinte d'un type défini pour un haut-parleur défini. La tension du signal dtexcitation du haut-parleur, soit 4,47 volts dans exemple, dépend de l'enceinte et également de la nature des vibrations que l'on veut mettre en évidence. Cette tension sera aussi grande que nécessaire pour révéler les défauts sans toutefois dépasser la tension maximale admissible. Les défauts rencontrés dans le type d'enceinte pris en exemple peuvent ne pas se retrouver dans d'autres types d'enceintes. Il est, par conséquent, évident que pour une enceinte close et sans grille sur la face avant, les bruits relatifs aux grilles ne se produiront pas. Les niveaux et les tranches de rang d'harmoniques devront donc être définis selon le type d'enceinte, Afin de mettre en oeuvre ce procédé automatique de sélection, le dispositif de contrôle électronique comportera (figure 10) un générateur à fréquence variable 1 couvrant la bande de 20 à 400 Hz dont la sortie est reliée soit directement (en traits pointillés), soit indirectement (en trait continu), par l'intermédiaire d'un amplificateur de puissance 2, aux bornes du haut-parleur de l'enceinte 3 à contrôler. Cette enceinte 3 se trouve placée dans une chambre sourde 4 avec un microphone 5 relié à un filtre harmonique 6 réglé sur un ou plusieurs harmoniques de rang supérieur au dixième de la fréquence d'excitation du haut-parleur ou à un filtre passe bande 6 variable commandé par le générateur de fréquence variable 1, oeà un filtre passe haut variable commandé par le générateur de fréquence variable 1. Il est bien entendu que les filtres variables peuvent être rendus constants ou non suivant la programmation qui a été prévue par le dispositif de programmation 7 (manuel ou automatique) intercalé entre le générateur de fréquence variable 1 et le filtre 6 prévu pour fonctionner suivant plusieurs modes, Le trait en pointillé montre un circuit direct de commande du filtre 6 par le générateur 1. Un générateur de niveaux de référence 8 synchronisé avec le filtre passe bande variable 6 par le générateur de fréquence variable 1, délivre sur l'une des entrées d'un comparateur 9 les tensions de référence choisies pour le type d'enceinte testée, tandis que l'autre entrée est reliée à la sortie du filtre. Enfin le comparateur délivre un signal agissant sur un dispositif indicateur 10 en soi connu pouvant se présenter sous l'aspect d'un dispositif à voyants repérés suivant le type de défaut et allumés en fonction du niveau de sortie du comparateur comme sur exemple de la figure 10, ou être plus complexe et par exemple, sur une chaîne de contrôle, consister en marqueurs appliquant sur l'enceinte des signes distinctifs. REVv > i)ICAT IO2-.TS: 1/ Procédé de sélection de générateurs acoustiques consistant à utiliser, pour exciter ltélément actif que contient chacun des générateurs, un signal de fréquence variable afin d'apprécier le son transmis par rapport à celui dtun générateur ae référence de même type et en particulier son application à la sélection dlenceintes acoustiques équipées de haut-parleurs, caractérisé en ce que le signal de fréquence variable est limité en excursion aux fréquences susceptibles d'entraner les résonances des défauts, puis en ce que l'on filtre à chaque instant un à un et/ou par tranche les harmoniques de rang élevé de cette fréquence variable et que l'on compare les niveaux aux niveaux des harmoniques de même rang et/ou de même tranche définis pour un générateur de référence de même type que le générateur testé, puis que l'on sélectionne lesdits générateurs selon leurs défauts suivant l'écart entre les niveaux par rang d'harmoniques et/ou par tranche de rangs d'harmoniques. 2/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: - un générateur de fréquence variable couvrant la bande dans laquelle les défauts sont susceptibles prêtre mis en évidence, générateur ae fréquence variable dont la sortie est reliée directement ou indirectement aux bornes du générateur acoustique et en particulier aux bornes de l'enceinte à contrôler, - une chambre de mesure dont le niveau de bruit est situé pour chaque fréquence au moins à - 4 dB par rapport au niveau des fréquences à mesurer, - un microphone, le générateur ou 1r nceinte à contrôler et le microphone étant disposés dans ladite chambre de mesure, - un filtre harmonique réglé sur un ou plusieurs harmoniques de rang supérieur au dixième harmonique de la fréquence d'excitation du générateur acoustique relié au microphone et commandé par le générateur de fréquence variable - un générateur de niveaux de référence synchronisé avec le filtre harmonique, - un comparateur relié d'une part au filtre harmonique et d'autre part au générateur de niveaux,; - au moins un indicateur de défauts. 3/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: - un générateur de fréquence variable couvrant la bande dans laquelle les défauts sont susceptibles d'etre mis en évidence, générateur de fréquence variable dont la sortie est reliée directement ou indirectement aux bornes du générateur acoustique et en particulier aux bornes de l'enceinte à contrôler, - une chambre de mesure dont le niveau de bruit est situé pour chaque fréquence au moins à - 4dB par rapport au niveau des fréquences à mesurer, - un microphone, le générateur ou l'enceinte à contrôler et le microphone étant disposés dans ladite chambre de mesure, - un filtre passe bande variable dont les fréquences limites sont situées au-delà du dixième harmonique, relié au microphone et co=nandé par le générateur de fréquence variable, - un générateur de niveaux de référence synchronisé avec le filtre passe bande variable par le générateur de fréquence variable, - un comparateur relié d'une part au filtre passe bande et d'autre part au générateur de niveaux, - au moins un indicateur de défauts. 4/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte: - un générateur de fréquence variable couvrant la bande dans laquelle les défauts sont susceptibles d'être mis en évidence, générateur de fréquence variable dont la sortie est reliée directement ou indirectement aux bornes du générateur acoustique et en particulier aux bornes de l'enceinte à contrôler, - une chambre dems-lre dont le niveau de bruit est situé pour chaque fréquence au moins à - 4 dB par rapport au niveau des fréquences a mesurer, - un microphone, le générateur ou l'enceinte à contrôler et le microphone étant disposés dans ladite chambre de mesure, - un filtre passe haut variable à très grande réjection des basses fréquences (d'au moins 50 dB/octave) dont la fréquence de coupure est suffisamment élevée pour ne laisser passer que les harmoniques de rang élevé de la bande de fréquence nécessaire à la caractérisation des défauts, ledit filtre étant relié au microphone, - un générateur de niveaux de référence synchronisé avec le filtre passe haut variable par le générateur de fréquence variable, - un comparateur relié d'une part au filtre passe haut et d'autre part au générateur de niveaux, - au moins un indicateur de défauts. 5/ Dispositif de sélection de générateurs acoustiques selon lTune des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de programmation, ledit dispositif étant intercalé entre le générateur de fréquence variable et le filtre. 6/ Dispositif de sélection de générateurs acoustiques selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif ae programmation est un dispositif de programmation manuel. 7/ Dispositif de sélection de générateurs acoustiques selon la revendication 5, caractérisé en ce que le dispositif de programmation est un dispositif de programmation automatique.