Brevet FR2461422A1 — publié le 19810130

-1- La présente invention concerne des transducteurs électro- statiques du type à capacité à la fois transmetteurs et récepteurs susceptibles de transmettre et de recevoir une impulsion d'énergie ultrasonore, et plus particulièrement la configuration des rainures dans la plaque arrière de tels transducteurs. Un transducteur électrostatique du type à capacité suscep- tible de transmettre une énergie ultra-sonore et de détecter une réflexion ou un écho de ladite énergie transmise est décrit dans le brevet U.S. n 4.081o626. Dans un tel transducteur un film plastique mince métallisé sur une surface pour former urn électrode est tendu sur une contre-électrode métallique relativement massive appelée ci- après plaque arrière avec la surface non conductrice dudit film en contact avec ladite plaque arrière. La surface métallisée du film séparée par le film isolant de la plaque arrière définit un conden- sateur tel que, lorsqu0une tension continue de polarisation est appliquée à ces électrodes, les irrégularités à la surface de la plaque arrière engendrent des champs électriques concentrés local lisés dans le film. Lorsqu'un signal est superpose à la polarisation continue en mode de fonctionnement de transmission0 le film est contraint et des formations oscillatoires se developpent provoquant la propagation d'énergie ultra-sonore ou d'un front d'ondes "acous- tique" depuis le film avec sa surface métallisée2 cette combinaison étant également appelée ici un diaphragme. En mode de réception, des ondes de pression ultra-sonores variables sur le diaphragme défor- ment le film isolant0 ce qui produit une tension variable auxdites électrodes. La surface irrégulière susmentionnée de la plaque arrière du transducteur ccmprend une pluralité de rainures circulaires con- centriques régulièrement espacées l'une de l'autre dont les dimen- sions affectent matériellement le schéma de transmission d'énergie ultra-sonore du transducteur. Lorsque de grandes quantités de trans- ducteurs électrostatiques sont fabriqués pour être utilisés dans des systèmes produits en série tels que les systèmes télémétriques ultra-sonores des appareils de prise de vues mis au point automa- tiquement décrits dans la demande de brevet U.S. Serial n 3.371 déposée le 15 Janvier 1979, il est essentiel que les schémas de transmission de tels transducteurs soient uniformes ou homogènes de sorte qu'à peu près le même schéma de transmission d'énergie ultra- sonore résulte d'un signal particulier d'excitation de transducteur d'un transducteur à l'autre. Un schéma de transmission qui -2- est par exemple plus fort ou plus faible qu'un schéma de transmission souhaité ou attendu, peut rendre inopérant un système incorporant le transducteur ultra-sonore avec un tel schéma. Les plaques arrières de transducteurs électrostatiques connus jusqu'à présent sont, normalement, produites par une opération de formage à la presse dans laquelle une pièce métallique ayant généralement la forme d'un disque et moins dur que le métal de la presse a ses rainures concentriques pressées d'un de ses côtés. Un lubrifiant est appliqué au poinçon pour faciliter le mouvement de la partie formée à la presse de ladite pièce métallique en forme de disque penuant ladite opération de formage à la presse et pour enlever ladite pièce après réalisation de ladite opération de for- mage. Comme une forme de gorge annulaire ou circulaire est pressée dans le disque métallique lors de l'opération de formage, le lubri- fiant de la presse et de l'air sont retenus dans chaque gorge circu- laire entre l'outil formant la gorge et ladite pièce. Ce lubrifiant enfermé est relativement incompressible et du fait de cette proprié- té, le lubrifiant pressurisé et dans une moindre mesure l'air pres- surisé enfermé provoquent une augmentation non uniforme et non prévisible de la taille (essentiellement la profondeur) de la gorge lorsque les gorges sont formées à la presse. Cette dimension accrue des gorges peut avoir un effet nuisible sur la dimension, la forme et/ou la prévisibilité du schéma de transmission d'énergie ultra- sonore d'un transducteur électrostatique utilisant une telle plaque arrière. Selon la présente invention, la plaque arrière d'un trans- ducteur électrostatique du type à capacité comporte des gorges li- néaires ouvertes de leurs extrémités pour éviter un agrandissement de la forme des gorges provoqué par le lubrifiant de presse néces- saire et l'air qui sont enfermés entre l'outil de presse et la plaque arrière lorsque lesdites gorges sont formées à la presse sur ladite plaque arrière. Les gorges forment des plages ou saillies espacées qui s'étendent entièrement en travers de la plus grande partie de la surface de la plaque arrière. En utilisant une configu- ration de gorges de plaque arrière à extrémités ouvertes, le lubri- fiant de presse en excès et l'air peuvent s'échapper entre l'outil de presse et la plaque arrière par les extrémités de gorges ouvertes étant donné que la forme de gorge est formée sur ladite plaque arrière, ce qui donne un transfert plus précis de la forme des gorges de l'outil de presse vers ladite plus grande partie de la -3- surface de la plaque arrière. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif des formes de réalisation de l'invention, en référence aux dessins sché- matiques annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation partiellement en coupe d'un transducteur électrostatique comportant la configuration de gorge de plaque arrière de la présente invention, la figure 2 est une vue éclatée du transducteur électro- statique de la figure 1, la figure 3 est une vue de dessus d'une plaque arrière de transducteur à gorges concentriques de l'art antérieur, la figure 4A est une vue en coupe agrandie en élévation selon la ligne 4A-4A de la figure 3, la figure 4B est un détail agrandi d'une des gorges de la figure 4A, la figure 5A est une vue de dessus d'une plaque arrière de transducteur comprenant des gorges linéaires selon un mode de réali- sation préféré de la présente invention, et, la figure 5B est une vue en coupe agrandie en élévation selon la ligne 5B-5B de la figure 5A. Comme représenté aux dessins, et plus particulièrement aux figures 1 et 2, la référence 10 désigne un transducteur électrosta- tique comportant un mode de réalisation préféré de l'invention. La figure 1 est une vue en élévation partiellement en coupe d'un trans- ducteur 10 complètement assemblé et la figure 2 est une vue en pers- pective éclatée du transducteur 10. Le transducteur 10 comporte un couvercle 12 possédant une extrémité ouverte 14 et un écran d'extré- mité 16, le couvercle 12 possédant deux parties cylindriques 18 et 20 dont les sections ont des diamètres différents avec un épaulement 22 entre ces deux parties cylindriques dans un plan parallèle à l'écran dans l'extrémité d'écran 16 du couvercle 12. Un diaphragme circulaire 24 est formé d'un film diélectrique plastique relativement mince tel que le film vendu sous la marque Kapton ou équivalent, ledit film étant métallisé d'un côté. Un anneau intérieur en plastique 26 qui est le principal logement de support du transducteur 10 est de forme cylindrique de section circulaire et possède un rebord 28 s'étendant latéralement vers l'extérieur à partir d'une de ses extrémités. Une paire de fentes , 32 de montage de ressort en forme de T pour monter et retenir le ressort de tension 34 du diaphragme font saillie à travers la paroi -4- cylindrique dudit boîtier 26 et sont situées diamétralement opposées l'une de l'autre sur la paroi dudit boîtier 26. Le diaphragme 24 est inséré dans l'extrémité ouverte 14 du couvercle 12 avec sa surface métallisée faisant face à l'extrémité d'écran 16 dudit couvercle 12 au point o la zone annulaire dudit diaphragme 24 repose sur l'épaulement 22. L'extrémité formant rebord 28 de l'anneau interne 26 est ensuite insérée dans ladite extrémité ouverte 14 du couvercle 12 jusqu'au point o ladite extrémité en forme de rebord 28 presse uniformément la surface métallique du diaphragme 24. La périphérie du diaphragme 24 et l'extrémité en forme de rebord 28 de l'anneau interne 26 ont été placées de façon fixe par rapport au couvercle 12 en sertissant ou pliant l'extrémité ouverte du couvercle 12 jusqu'à ce que la périphérie du diaphragme et le rebord 28 de l'anneau interne soient bloqués de façon fixe entre l'épaulement 22 du couvercle 12 et la partie repliée ou sertie du couvercle 12. La plaque arrière métallique 36 qui est un disque circulaire sensiblement rigide et relativement massif possède une surface concave d'un de ses côtés et une surface convexe munie d'une pluralité de gorges linéaires du côté opposé à sadite surface concave. La raison de la surface convexe de la plaque arrière 36 est d'accroître le contact uniforme ultérieur avec le diaphragme 24. La surface convexe de ladite plaque arrière 36 avec sa pluralité de gorges linéaires est le site des caractéristiques structurelles de la présente invention et sera par conséquent décrite ci-dessous plus en détail. La plaque arrière 36 avec sa surface convexe munie de gorges faisant face au diaphragme 24 est insérée à travers l'extrémité non munie de rebord du boîtier 26 et en contact avec la partie non métal- lisée dudit diaphragme 24. Avec la plaque arrière 36 maintenue en contact avec le diaphragme 24, le ressort à lames 34 de tension du diaphragme est inséré dans les fentes en T 30, 32 jusqu'au point o les extrémités 38, 40 en forme de languettes tombent dans les parties verticales desdites fentes en T 30, 32 de sorte que le ressort à lames 34 devient enfermé dans la paroi cylindrique du boîtier 26, position o il maintient la plaque arrière 36 en contact avec le diaphragme 24, et fournit la tension et le support approprié pour ledit diaphragme 24. Comme expliqué dans le brevet U.S. no 4.081.626, un système télémétrique du type décrit dans la demande de brevet U.S. Serial no 3.371 fournit une tension de polarisation continue et un signal alter- natif à la surface métallisée du diaphragme 24 par une connexion 42 -5sur le couvercle métallique 12 et à la plaque arrière métallique 36 par l'extrémité de connexion du ressort a lames 34 ce qui provoque la transmission d'énergie ultra-sonore vers un objet dans un but de détection de cet objet. Une réflexion ou un écho de ce signal transmis frappant le transducteur 10 provoque l'apparition d'un signal de détection d'objet entre le connecteur 42 sur le couvercle 12 et l'ex- trrmité de connexion du ressort à lames 34. Ce signal de détection d'objet est utilisé par le reste du système télémétrique pour déter- miner la distance de l'objet. Les surfaces des plaques arrières de transducteurs élec- trostatiques en contact avec le dlaphragme de leart antérieur com- Drennent une pluralité de gorges circulaires concentriques réguliè- rement espacéeso La placque arrière 4a représentée dans les figures 3, 4A et 4B illustrent de telles plaques arrières de luart antérieuro On tente de contrôler soigneusement les dimensions des gorges des plaques arrières afin d&assurer qu'à peu près le même schéma de transmission cd énergie u! traesonore résulte dun grand nombre- de transducteurs électrostatiques lorsqu ils sont soumis à uin meme signal d"entraine- ment de transducteurs électrostatiqueso Un schéma de transmission qui est plus grand ou plus petit qubun schéma de transmission souhaité ou attendu, ou plus ou moins intense en un point particulier dudit sché- ma, peut détecter de façon erronnee ou nile pas dtcter un objet parti- culier en dehors ou en dedans dudit schéma de transmission souhaité ou attendu0 ce qui pc-urrait provoquer!a prodLuctionL duni signal erroné de dctection d6objet dans par exemple le système de mise au point automa- tique dôun apparel1 de prise de vues photographiques décrit dans la cLemande de brevet ci-dessus. La production d gun signal erroné de détection d objet dans un tel système de mise au point pourrait conduire à une mauvaise riseci au point de l objectif de l'appareil de prise de vues. Des plaques arrières de transducteurs électrostatiques ac- tuellement disponibles sont normalement réalisées par une opération de formage à la presse dans laquelle une pièce métallique en forme de disque moins dure que le métal du poinçon a ses gorges concentriques susmentionnées pressée sur une de ses faces. Un lubrifiant de presse est appliqué à la presse pour faciliter le mouvement de la partie estampée de ladite pièce de métal en forme de disque pendant l'opé- ration de formage à la presse et l'enlèvement de ladite pièce de ladite presse. Comme la forme rainurée concentrique, et par conséquent à extrémités fermées, est pressée contre le disque métallique pendant -6l'opération de formage à la presse, le lubrifiant de la presse et l'air sont enfermés dans chaque gorge concentrique entre l'outil for- mant les gorges et la pièce. Ce lubrifiant enfermé est relativement incompressible et du fait de cette propriété le lubrifiant pressurisé et dans une moindre mesure l'air enfermé provoquent une augmentation non uniforme dans la taille (principalement la profondeur) de la gorge lorsque les gorges de la plaque arrière sont formées à la presse. Ce phénomène est illustré dans les figures 4A et 4B de l'art antérieur. La figure 4A est une vue en coupe agrandie en élévation d'une plaque arrière 44 de l'art antérieur munie de gorges annulaire circulaire. La figure 4B est une vue en détail agrandie d'une des gorges circulaires de la figure 4A. En se référant aux figures 4A et 4B, les surfaces de fonds 46 des gorges circulaires de la figure 4A sont de forme irrégulière, ce qui provoque une augmentation dans les dimensions de la gorge essentiellement due à l'utilisation d'un lu- brifiant de presse sur l'outil de presse pendant le formage à la presse de la plaque arrière comme expliqué précédemment. La surface 47 est également réalisée irrégulièrement pendant l'opération de formage à la presse du fait du lubrifiant et de l'air enfermés mais à un moindre degré. Cette augmentation dans la dimension de la gorge peut nuire à la dimension, la forme et/ou la prévisibilité du schéma de transmission d'énergie ultra-sonore et provoquer par exemple un signal de détection erroné d'objet comme mentionné ci-dessus. L'emplacement de ces irrégularités dans les gorges circulaires est aléatoire, de sorte qu'il est impossible de prédire avec un quelconque degré de certitude quel effet ces irrégularités auront sur les dimensions ou l'intensité du schéma de transmission d'énergie ultra-sonore du trans- ducteur dans lequel il est utilisé. Cette surface rainurée irrégulière est représentée de façon très détaillée dans la gorge de plaque arrière circulaire agrandie de la figure 4B. La plaque arrière de transducteur selon l'invention comporte des gorges sur sa surface en contact avec le diaphragme qui s'étendent complètement en travers de ladite surface de plaque arrière en formant des canaux dans la surface de ladite plaque arrière de telle sorte que les deux extrémités de chaque gorge sont ouvertes. La plaque arrière 48 du transducteur dans les figures 5A et 5B est une plaque arrière possédant de telles gorges ouvertes à leurs extrémités. En référence à ces figures 5A et 5B, les gorges formées dans la plaque arrière 48 sont linéaires et régulièrement espacées et sont parallèles les unes aux autres. En utilisant une configuration de gorges à extrémités -7- ouvertes comme dans la plaque arrière 48, le lubrifiant de presse en excès qui est appliqué à l'outil de presse lors de la formation des gorges sur une plaque arrière de transducteur dans une opération de formage à la presse et l'air enfermé peuvent s'échapper par les extré- mités desdites gorges ouvertes à leurs extrémités dans les directions et 52 qui sont schématiquement illustrées à la figure 5A. En per- mettant au lubrifiant de presse en excès et à l'air de s'échapper entre la plaque arrière et l'outil de presse par les gorges de plaque arrière à extrémités ouvertes, le lubrifiant de presse et l'air ne sont pas comprimés lors de l'opération de formage à la presse et une impression plus précise de la forme de gorge de l'outil de presse peut être faite sur la plaque arrière du transducteur. En outre cette configuration de gorges linéaires n'altère pas le signal de trans- mission ou de réception par rapport à celui d'une plaque arrière de transducteur équivalente de l'art antérieur avec des gorges à extré- mités fermées annulaires ou circulaires telle que la plaque arrière 44 de l'art antérieur dans la figure 3. La figure 5B qui est une vue en coupe selon la ligne 5B-5B de la figure 5A représente la forme de gorges améliorée qui résulte de gorges de plaque arrière de trans- ducteur à extrémités ouvertes. Comme montré à la figure 5B, les sur- faces 54 et 55 de la plaque arrière 48 sont relativement lisses et régulières comparées aux surfaces irrégulières 46 et 47 de la plaque arrière 44 de l'art antérieur illustrées aux figures 4A et 4B. Les outils de presse qui forment des gorges linéaires dans une plaque arrière de transducteur peuvent être faits à l'aide d'un outil d'usi- nage aussi bien que par des procédés de formage d'outils de presse traditionnels tel que l'usinage par décharge électrique. En outre, les dimensions de la plaque arrière de transducteur avec des gorges li- néaires peuvent être contrôlées facilement de façon non destructive sur une radiographie ou un comparateur. D'autres configurations de gorges à extrémités ouvertes linéaires ou non linéaires peuvent être utilisées mais la configu- ration de gorges de plaque arrière préférée est la configuration linéaire formée sur la plaque 48. Cependant il est possible de pro- duire en série de grands nombres de transducteurs électrostatiques de type capacitif à la fois transmetteurs et récepteurs possédant des schémas de transmission d'énergie ultra-sonore sensiblement homogènes et/ou prévisibles si une configuration de gorges de plaque arrière de transducteur à extrémités ouvertes est utilisée. -8 - Diverses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention. -9 - REVENDICATIONS 1. Transducteur électrostatique comprenant une plaque de support relativement rigide pour un diaphragme flexible, ladite plaque de support possédant au moins une surface principale irrégulière en matériau conducteur formée par une opération de formage à la presse employant un liquide lubrifiant, caractérisé par le fait que ladite surface principale est formée par une série de saillies espacées par des gorges intercalées s'étendant complètement en travers de ladite surface principale vers ses bords périphériques afin de fournir en travers de la plaque des canaux ouverts entre chacune desdites sail- lies pour éviter d'enfermer le liquide lubrifiant dans ladite surface principale lors de l'opération de formage à la presse. 2. Transducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites saillies et lesdites gorges sont linéaires et paral- lèles entre elles. 3. Transducteur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits bords périphériques forment un cercle. 4. Outil de presse susceptible d'être utilisé pour le for- mage d'une surface principale irrégulière d'un matériau conducteur sur une plaque arrière de transducteur électrostatique sensiblement rigide pour un diaphragme flexible dans une opération de formage à la presse utilisant un liquide lubrifiant, caractérisé par le fait qu'il compor- te une surface principale définie par une série de saillies espacées par des gorges intercalées s'étendant totalement en travers de ladite surface principale dudit outil de presse vers ses bords périphériques de façon à réaliser en travers de ladite surface des canaux ouverts entre chacune desdites saillies pour éviter d'enfermer ledit liquide lubrifiant dans ladite surface principale dudit outil de presse lors de ladite opération de formage à la presse. 5. Outil de presse selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdites saillies et gorges sont linéaires et parallèles entre elles. 6. Outil de presse selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits bords périphériques forment un cercle. M. NONY