Brevet FR2491281A1 — publié le 19820402

La présente invention concerne d'une façon générale les transducteurs électro-acoustiques, elle se rapporte plus précisément aux pavillons dits pavillons acoustiques destinés à être couplés à ce type de transducteurs. Les pavillons sont couramment utilisés pour assurer une adaptation d'impédance entre la partie émissive d'un transducteur et un milieu extérieur où les ondes acoustiques doivent être transmises. Ils sont constitués par un élément tubulaire évasé comportant deux embouchures dont l'une, appelée gorge, est couplée au transducteur et l'autre, appelée bouche, est ouverte sur le milieu de transmission. La section interne de cet élément tubulaire, à l'intérieur duquel les ondes émises se propagent, va en s'accroissant de façon continue depuis la gorge jusqu'à la bouche et permet ainsi une adaptation de l'impédance de rayonnement du milieu vue par le transducteur.L'impédance ramenée au niveau du transducteur est fonction de la loi reliant l'accroissement de la section intérieure du pavillon à la distance parcourue par l'onde dans la direction de propagation, cette loi étant le plus souvent à caractère exponentiel. Un pavillon donné est caractérisé par sa dispersion angulaire en fonction de la fréquence, autrement dit par la directivité de son rayonnement laquelle dépend essentiellement de la forme géométrique du pavillon. L'utilisation de pavillons adéquats permet d'obtenir, ce qui est très souvent recherché, une source acoustique possédant une directivité bien contrôlée c'est-a-dire rayonnant la majeure partie de sa puissance à l'intérieur d'un faisceau d'angle d'ouverture plus ou moins réduit. Le rôle d'adaptateur d'impédance joué par les pavillons permettant l'obtention de rendements acoustiques sensiblement accrus, leur emploi est particulièrement avantageux dans tous les cas ou des puissances acoustiques importantes doivent être délivrées. Dans bon nombre de ces-cas, il s'avere nécessaire de recourir à l'utilisation de plusieurs transducteurs semblables et ceci fait apparaître un certain nombre de problèmes, d'ordre économique, pratique et technique. De fait, la solution consistant simplement à charger chacun des transducteurs par un pavillon identique, autrement dit à utiliser autant de pavillons que de transducteurs, présente des inconvénients majeurs. Les inconvénients sont en premier lieu d'ordre économique et pratique : coût élevé, encombrement important. Parallèlement, cette solution comporte d'un point de vue technique plus d'inconvénients que d'avantages. La possibilité de pouvoir disposer de plusieurs sources indépendantes les unes des autres ne présente qu'un intérêt pratique limité : une diffusion homogène du message acoustique dans l'espace (absence d'annulation de phase ponctuelle par interférence) commande généralement que les différentes sources, c'est-à- dire en l'occurence les bouches des pavillons, soient le plus rapprochées possible.Enfin la morphologie des pavillons conçus pour charger un seul transducteur, pavillons dont la surface intérieure possède une forme symétrique par rapport à un axe central, ne permettent pas d'obtenir par une simple juxtaposition un système présentant des caractéristiques directionnelles satisfaisantes. Ce qui précède montre que, lorsque l'utilisation de plusieurs transducteurs similaires est rendue nécessaire, il est de différents points de vue avantageux d'avoir recours à des pavillons qui permettent de charger plusieurs transducteurs simultanément. Un certain nombre de pavillons présentant ce caractère particulier ont été réalisés auparavant. Dans la plupart des réalisations antérieures, le pavillon se rapproche dans sa conception des pavillons de type classique destinés à un transducteur unique, à ceci près qu'il comporte plusieurs gorges dont chacune permet de connecter un transducteur. Un exemple typique de ce genre de pavillons est représenté schématiquement à la figure 1. Ce pavillon considéré comporte deux gorges 3a et 3b auxquelles sont couplés les diaphragmes la et lb de deux transducteurs, la figure représentant une coupe du pavillon suivant le plan comprenant les axes principaux d'émission 2a et 2b des transducteurs, axes qui sont ici coplanaires ; les parois du pavillon sont représentées par les traits gras.Ainsi qulil apparait sur la figure, dans ce type de pavillon l'espace interne - délimité par les parois - ne comporte pas à proprement parler de cloisonnement, sinon au niveau des gorges (3a et 3b) et les ondes générées par chaque transducteur ont donc à se propager dans un espace commun sur la plus grande partie de leur trajet entre la gorge et la bouche (4). Etant donnee la section interne importante - induite par le nombre de transducteurs utilisés - ceci entraine une propagation mal guidée des ondes et favorise ainsi l'existence d'ondes stationnaires à l'intérieur du pavillon lorsque la longueur d'onde diminue, provoquant une dégradation rapide des performances du système aux fréquences supérieures en altérant en particulier sa directivité.Le seul procédé qui permette de réduire la section du pavillon consiste à faire en sorte de pouvoir disposer les transducteurs de manière à ce que leurs axes (2a et 2b) convergent en faisant entre eux un angle (a sur la figure) relativement important. Cet anglage a cependant pour conséquence néfaste d'entrainer une mauvaise addition des ondes de pression et d'accentuer la rupture d'impédance résultant du brusque changement de section au niveau du raccordement des gorges. Par opposition au type de pavillonsdécrit précédemment qui ne comportent pas de séparation interne, il existe des pavillons dits multicellulaires caractérisés en ce que leur espace intérieur est divisé en plusieurs parties correspondant chacune à l'espace interne d'une cellule, ces différentes cellules ayant elles-mêmes la conformation d'un pavillon. L'utilisation de pavillons multicellulaires pour charger plusieurs transducteurs permet d'éviter les problèmes précédemment mentionnés, puisqu'ils assurent un guidage convenable de la propagation à l'intérieur du pavillon.Toutefois les réalisations de ce type de pavillons présentent des inconvénients notables, dans la mesure ou ils sont constitués de cellules identiques dont la forme est symétrique par rapport à un axe central (voir un exemple de ce genre de pavillon à la figure 2, représentant une coupe transversale). Le premier inconvénient en est l'encombrement important, puisque le systeme se ramene en fait a un assemblage de pavillons identiques juxtaposés, ce dont résulte en outre l'impossibilité d'obtenir une bonne directivité comme cela a éte déjà dit précédemment. La présente invention a donc pour objet un pavillon permettant de réaliser une adaptation d'impédance acoustique entre plusieurs transducteurs électro-acoustiques semblables fonctionnant simultanément et un milieu de transmission, l'objectif de l'invention étant de permettre la réalisation d'un tel pavillon répondant en outre aux exigences suivantes - permettre un bon contrôle et une bonne homogénéité de la directivité du rayonnement sur une bande de fréquence étendue, offrant ainsi une large bande utilisable, - présenter un encombrement réduit par rapport au nombre de transducteurs utilisés. Le pavillon de l'invention comprend plusieurs cellules, il est autrement dit constitué de plusieurs éléments tubulaires juxtaposés et solidaires, chacun d'entre eux comportant une gorge permettant de connecter un transducteur. Le couplage des transducteurs avec les différentes gorges peut être assuré suivant divers procedés convenables adaptés au type de transducteur, tels que les transducteurs soient fixés de façon à ce que leur partie émissive puisse rayonner dans l'espace intérieur au pavillon. De par la constitution du pavillon, son espace interieur est divisé en plusieurs parties délimitées par les parois des différentes cellules et correspondant donc aux espaces intérieurs à celles-ci. Cette particularité propre aux pavillons multicellulaires permet ainsi d'obtenir une propagation bien guidée des ondes générées par les différents transducteurs. Le principe essentiel de l'invention se rapporte aux caractéristiques géométriques des cellules du pavillon. Ainsi qu'il a été dit précédemment, l'assemblage de cellules de forme analogue aux pavillons conçus pour charger un seul transducteur, c'est-à-dire ayant -un axe de symetrie, ne permet pas de répondre de manière satisfaisante aux exigences définies ci-avant. Le pavillon de l'invention se caractérise en ce qu'il comporte des cellules dont les parois présentent une surface interne possédant certaines particularités géométriques. Ces particularités s'appliquent aux cellules situées de telle façon que leurs parois ne se raccordent à une cellule voisine que d'un seul côté, la paroi formant du cote opposé un bord extérieur du pavillon ; il s'agit là en d'autres termes des cellules extrêmes du pavillon. Ces cellules, suivant le principe de l'invention, présentent les propriétés géométriques suivantes - La surface interne des parois de la cellule ne possède aucun axe de symétrie. - Sa forme est telle que, l'axe principal d'émission du transducteur con necté à la gorge étant pris comme référence pour la cellule, celle-ci présente un évasement plus important du côté ou s'opere son raccordement . que du côte opposé, c'est-à-dire correspondant au bord extérieur du pavillon. Les principes de l'invention qui viennent d'être exposés définissent donc une famille de pavillons de conception nouvelle, spécifiquement adaptée à l'utilisation de plusieurs transducteurs. Les pavillons réalisés conformément à ces principes présentent tout à la fois des performances optimales, en particulier au niveau de leurs caractéristiques directionnelles, et un faible encombrement. Dans le but d'obtenir une réduction accrue de l'encombrement, il y a avantage à recourir à un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, suivant lequel les cellules constituant le pavillon se raccordent entre elles en deçà de la bouche. Les principes de l'invention apparaitront plus clairement en étant illustrés par un exemple de réalisation conforme à ces principes. Les figures 3A et 3B se rapportent àun pavillon de l'invention selon le mode de mise en oeuvre particulier évoqué ci-avant, ce pavillon permettant de connecter deux transducteurs. La figure 3A représente une vue en coupe dans le plan P comprenant les axes principaux d'émission 8a et 8b des transducteurs de diaphragmes respectifs 7a et 7b. La figure 3B montre le pavillon vu de face.Ainsi que le montrent ces figures, chacune des cellules est caractérisée par sa forme dissymétrique et son évasement plus prononcé du côté intérieur au pavillon, ce à quoi correspond le fait que, sur une quelconque perpendiculaire à l'axe 8, la paroi intérieure 9 soit plus éloignée de cet axe que la paroi extérieure 10 (figure 3A). Le pavillon représenté (figures 3A et 3B) a en outre pour particularité que la surface intérieure de ses parois a une forme géométrique telle qu'elle posède 2 plans de symétrie perpendiculaires P et P' dont l'intersection constitue elle-même un axe de symétrie 12. Ces particularités géométriques sont destinées a ce que le rayonnement du pavillon présente des caractéristiques directionnelles symétriques par rapport à l'axe central 12. Conformément au mode de mise en oeuvre particulier de l'invention suivant lequel le pavillon représenté est réalisé, le point M correspondant dans le plan de coupe au raccordement des deux cellules est situé en deçà de la bouche matérialisée par le trait 11. Ainsi donc l'espace intérieur au pavillon ne comporte dans ce cas plus de séparation dans la partie terminale. Cette caractéristique ne nuit pas à la validité de l'invention, à la condition cependant que le raccordement des cellules voisines s'effectue de façon à ce que les ondes générées par les divers transducteurs puissent être gui dées à l'intérieur des différentes cellules au moins pendant la plus grande partie de leur trajet jusqu'a la bouche. L'invention ne concerne pas uniquement les pavillons comportant deux cellules, présentés en exemple par souci de clarté et de simplicité, ses principes peuvent être appliqués à des pavillons permettant de connecter un nombre quelconque de transducteurs. La figure 4 représente à titre d'illustration une coupe d'un pavillon comportant 3 cellules A, B et C, dont les cellules extrêmes A et C présentent les caractéristiques géométriques propres à l'invention. Lorsqu'un pavillon est réalisé selon le mode de mise en oeuvre particulier évoqué précédemment, il pourra éventuellement être procédé à l'adjonc tion d'une paroi interne simple établissant une séparation de l'espace intérieur au niveau de la jonction des cellules. Cette variante est illustrée par le schéma de la figure 3C, ou le pavillon représenté est de forme analogue à celui-ci de la figure 3A et comporte en outre une paroi de séparation 14. Par ailleurs il est possible de recourir à l'emploi de tous procédés, ou aménagements susceptibles d'améliorer les performances d'un pavillon conforme aux principes de l'invention, comme par exemple l'adjonction de pièces de mise en phase, de diffracteurs, de déflecteurs, de septas, de cloisons, ou de tout autre dispositif adapté à l'utilisation. Bien évi dament cela ne saurait pour autant faire sortir le pavillon considéré du domaine de l'invention. La réalisation de pavillons suivant l'invention peut être exécutée aisément et suivant un mode de production à caractère industriel ; un grand nombre de techniques courantes peuvent être pour cela utilisés, le pavillon peut en particulier être moulé en une ou plusieurs parties à l'aide de matériaux adaptés tels la fibre de verre stratifiée par exemple. REVENDICATIONS 1. Pavillon acoustique de type multicellulaire constitué de plusieurs éléments tubulaires évasés juxtaposés et solidaires, ou cellules, comportant chacune une gorge permettant de connecter un transducteur et raccordées les unes aux autres de manière à ce que la propagation des ondes jusqu'à la bouche du pavillon puisse s'effectuer, sur au moins la plus grande partie du trajet de celles-ci, dans les espaces intérieurs aux différentes cellules, les cellules extrêmes du pavillon étant caractérisées en ce que la surface intérieure de leurs parois possède une forme dépourvue de tout axe de symétrie et présente, par rapport à l'axe d'émission principal du transducteur connecté à la cellule considérée, un évasement plus important du côté où s'opère le raccordement de la cellule que du côté opposé correspondant à un bord extérieur du pavillon. 2. Pavillon selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cellules qui le constituent sont raccordées les unes aux autres de façon à ce que ce raccordement s'opère en deçà de l'embouchure de sortie du pavillon. 3. Pavillon selon revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une ou plusieurs cloisons simples établissant une séparation totale ou partielle de l'espace intérieur au pavillon. 4. Pavillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les cellules sont disposées les unes par rapport aux autres de manière à ce que les axes principaux d'émission des transducteurs connectés aux gorges de deux cellules voisines soient coplanaires. 5. Pavillon selon la revendication 4, caractérisé en ce que ses cellules présentent une forme telle et sont raccordées entre elles de telle façon que la surface intérieure des parois du pavillon ait une forme géomé- trique possédant deux plans de symétrie perpendiculaires l'un à l'autre et dont l'intersection constitue elle-même un axe de symétrie.