Brevet FR2493643A1 — publié le 19820507

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR EXTRAIRE UN SON DE FREQUENCE DESIREE D'UN BRUIT DE FOND ET POUR ELIMINER LES BRUITS LOCAUX PARASITES. La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour extraire un son de fréquence désirée d'un bruit de fond et pour éliminer les bruits locaux parasites. On sait que dans un milieu acoustique perturbé, un son est généralement mélangé à un bruit de fond important. Egalement, viennent s'ajouter et se mélanger au son de fréquence désirée et au bruit de fond des bruits locaux parasites lorsque les microphones, ou circuits de détection et autres, sont installés sur un appareil ou instrument constituant un générateur de bruit (engin, machine, etc.). Dans de tels cas, on doit donc extraire du bruit de fond un son de fréquence désirée et éliminer les bruits locaux parasites. On connait déjà, à ce jour, l'utilisation de filtres électriques associés au microphone et circuit de réception et détection. Le son reçu par le microphone et le circuit de réception et détection, comprenant le son de fréquence désirée et le bruit de fond attaque un premier étage d'amplification, suivi en sortie, de filtres sélectifs correspondant à la fréquence du son que l'on cherche à extraire. Ces procédés et dispositifs connus ont comme in convénient de ne pas résoudre ou de résoudre imparfaitement le problème de l'élimination des bruits locaux parasites. En outre, ces dispositifs connus ne résolvent qu'imparfaitement le problème de l'extraction du son de fréquence désirée du bruit de fond, sauf à être extrêmement sophistiqué, comportant plusieurs étages d'amplification et de filtrage. L'invention a donc pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé et un dispositif pour extraire un son de fréquence désirée d'un bruit de fond et pour éliminer les bruits locaux parasites. Dans le procédé suivant l'invention, on applique d'abord le mélange sonore (son de fréquence désirée, bruit de fond, bruits locaux parasites) simultanément et de façon identique à deux microphones ou similaires, eux-memes identiques quant à leur caractéristiques de fonctionnement ; on fait ensuite la différence entre les deux signaux de sortie des deux microphones pour obtenir alors un système "sourd"; on crée enfin entre les deux microphones une différence ou écart de fonctionnement limité à la fréquence désirée. Un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé comporte deux microphones de caractéristique de fonctionnement substantiellement identique ; un corps sert de support pour les deux microphones tel que tout son ou bruit transmis à, reçu ou engendré par ce corps soit transmis de façon substantiellement identique aux deux microphones ; et un organe fixé au corps , associé à l'un seulement des deux microphones, créant entre eux deux une différence ou écart de fonctionnement limité à la fréquence désirée. Selon d'autres caractéristiques, de llinvention, cet organe se présente sous la forme d'un tube d'accord. Le dispositif peut comporter des moyens de réglage des différences éventuelles entre les deux microphones ; il est clair que le dispositif -suivant l'invention peut faire l'objet de nombreuses formes d'éxécution, selon notamment le type de microphone utilisé et la destination du dispositif. Le dispositif suivant l'invention a l'avantage d'être simple à réaliser, efficace avec une bonne précision, moins coûteux, toute chose égale par ailleurs, que les dispositifs connus utilisant plusieurs étages d'amplification et filtres. Le dispositif suivant l'invention est particuliè remuent substituable à la télécangande radio ou infra-rouge, en utilisant des fréquences relativement basses se propageant sous forme d'ondes sonores.L es problèmes posés par les interférences ou l'existence d'harmoniques sont supprimés. L'astreinte à une éventuelle législation de radio-fréquence disparaît. Le dispositif s'applique également aux sonars. Le dispositif peut encore s'appliquer pour toute transmission acoustique de données binaires. Les autres exemples d'application du dispositif suivant l'invention entrent dans le cadre de l'invention. L'invention sera bien comprise grâce à la description qui suivra en référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale et axiale, partielle, du dispositif suivant l'invention. La figure 2 est une vue schématique de connection du dispositif suivant l'invention a circuit de détection et réception associé Suivant l'invention, il est proposé un procédé et un dispositif pour extraire un son de fréquence désirée d'un bruit de fond et pour éliminer les bruits locaux parasites. Les fréquences auxquelles s'applique le procédé et le dispositif suivant l'invention sont les fréquences audibles et ultra-sonores. Suivant l'invention, on applique d'abord le mélange sonore (son de fréquence désirée, bruit de fond, bruits locaux parasites) simultanément et de façon identique à deux microphones eux-même substantiellement identiques quant à leurs caractéristiques électrique et mécanique de fonctionnement. On fait ensuite la différence entre les deux signaux électriques de sortie des deux microphones respectifs. Le mélange sonore etant appliqué comme indiqué aux deux microphones et ceux-ci étant substantiellement identiques, les deux signaux électriques de sortie sont substantiellement égaux et donc leur différence substantiellement nulle. Le dispositif constitue alors un système "sourd". Enfin, on crée entre les deux microphones une difference ou écart de fonctionnement limitée à la fréquence ou à la gamme de fréquence désirée. Le système reste "sourd" pour toutes les fréquences en dehors de la fréquence ou la gamme de fréquence désirée. Pour la fréquence ou la gamme de fréquence désirée, les deux microphones ont des signaux électriques de sortie différents. Leur différence donne un signal électrique qui correspond donc exclusivement à la fréquence ou la gamme de fréquence désirée, à l'exclusion des fréquences correspondant au bruit de fond et aux bruits locaux parasites. Les deux microphones peuvent ne pas être parfaitement identiques quant à leurs caractéristiques mécaniques et/ou électriques de fonctionnement. Dans ce cas, on réalise un équilibrage des deux microphones pour obtenir un système sourd pour toutes les fréquences en dehors de la fréquence ou la gamme de fréquence désirée c'est-à-dire avant création entre les deux microphones d'une différence ou écart limité à la fréquence ou gamme de fréquence désirée. On réalise cet équilibrage entre les deux microphones mécaniquement ou électriquement ou électroniquement. Pour que l'application du mélange sonore aux deux microphones soit réalisée de façon identique, on associe mécaniquement les deux microphones pour que tout son transmis à, reçu par l'un des deux microphones ou support de microphone soit transmis à, reçu par l'autre microphone ou support de microphone. Préférentiellement, on associe rigidement les deux microphones au voisinage immédiat l'un de l'autre, sur un corps support commun . Préférentiellement, on crée la différence ou écart de fonctionnement limite àla fréquence ou gamme de fréquence désirée entre les deux microphones en associant à l'un des deux microphones un organe créant cette différence ou écart de fonctionnement. Comme on le verra par la suite, cet organe est notamment un tube d'accord. La présente invention propose également un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé (figure 1) compor tant un corps support 1, rigide, prenant par exemple la forme d'un organe tubulaire 2, d'axe 2A, notammment sous la forme d'un cylindre ou pseudo-cylindre droit à base circulaire, ayant un espace creux interne 3 et éventuellement des organes de fixation externes 4 notamment à une partie extrême libre 5 tel qu'un épaulement externe 6 venu d'une pièce avec l'organe tubulaire 2, sur lequel peut venir se serrer une molette 7 au moyen d'un filetage 8 ménagé sur la partie extrême libre 5. I1 est clair que toute autre forme de réalisation du corps support 1 entre dans le cadre de l'invention. Le corps support 1 comporte une ouverture 9, 10 à chacune de ses parties extrêmes libres 5, 11. A sa partie extrême libre 11, le dispositif comporte des moyens 12 d'association d'un organe 13 sur lequel on reviendra ultérieurement. Les moyens d'association 12 sont préférentiellement des moyens de fixation, en particulier amovibles. Préférentiellement, les moyens d'assolation 12 sont tels que l'organe 13 est placé dans l'espace creux interne 3 du corps 1 à sa partie extrême libre 11. Les moyens d'association 12 sont constitués par exemple par deux filetages complémentaires portés l'un à l'intérieur de l'organe tubulaire 2, dans sa partie extrême libre 11, l'autre à la périphérie de l'organe 13. L'organe tubulaire 2 comporte dans l'espace creux interne 3 et du côté de sa partie extrême libre 5 un épaulement interne 14 dirigé donc vers l'axe 2a. L'organe tubulaire 2 comporte également dans son espace creux interne 3 une gorge axiale, longitudinale,15 s'étendant entre l'ouverture 9 et au moins la partie médiane 16 de l'organe tubulaire 2. Le dispositif suivant l'invention comprend deux microphones à savoir un premier microphonel7 et un second microphone 18 ou plus généralement deux transucteurs transformant un son en un signal électrique. Ces microphones 17, 18 ont une forme générale cylindrique, pouvant coopérer avec l'espace creux 3. Les deux microphones 17, 18 comprennent respectivement un opercule 19, 20 sur leurs faces frontales, des fils électriques de liaison 21, 22 débouchant de leur faces arrières 23, 24 écartées des faces frontales par les faces latsrales cylindriques 25,26. Suivant l'invention, les deux microphones 17, 18 sont substantiellement identiques notamment rigoureusement identiques quant à leuls caractéristiques mécanique et éléc- trique de fonctionnement. Les deux microphones 17, 18 sont supportés par le corps 1 notamment fixé rigidement, éventuellement de fa çon amovible à celui-ci. Le montage des deux microphones 17, 18 dans le corps 1 est préférentiellement réalisé comme suit : la face arrière 23 du premier microphone 17 vient en blocage sur l'épaulement 14. Les fils électriques 21 sortent du corps 1 directement par l'ouverture 9. La face latérale 25 du premier microphone 1 est placée contre la face interne de l'organe tubulaire 2. L'opercule 19 est tourne vers la partie extrême libre 11, notammment l'organe 13. Une entretoise 27 ou similaire, notamment sous la forme d'une bague fendue est en appui sur la face frontale du premier microphone 17 où se trouve l'opercule 19, sans gêner celui-ci. La face arrière 24 du second microphone 18 est en blocage sur l'entretoise 27. La face arrière 24 est tournée vers l'opercule 19, définissant un espace libre 28 (correspondant à la hauteur de l'entretoise 27) permettant le passage des fils électriques 22, s'étendant radialement pour atteindre la gorge 15-et traverser celle-ci le long de la face latérale 25 pour émerger de l'organe tubulaire 2 par l'ouverture 9. Préférentiellement, l'entretoise 27 est aussi petite que possible, les deux microphones 17, 18 étant aussi rapprochés que possible l'un de l'autre. Préférentiellement, la gorge 15 s'arrête au droit de la face arrière 24. L'opercule 20 du second microphone 18 est donc tourné , de même que l'opercule 19, vers la partie extrême libre 11, notamment l'organe 13. I1 est clair que tout autre mode de solidarisation des microphones 17, 18 au corps 1 entre dans le cadre de l'invention, pourvu que le dispositif ait la structure générale précédemment décrite. En particulier, on peut prévoir la présence d'un média de liaison entre les microphones 17, 18 et l'organe tubulaire 2 telle que matière collante ou colloldale. Comme indiqué précédemment, l'organe 13 crée entreles deux microphones 17, 18 une différence ou écart de fonctionnement limité à la fréquence désirée. Cet organe 13 se présente notamment sous la forme d'un tube d'accord comportant donc un canal interne 29. Préférentiellement, le tube d'accord 13 vient en blocage par son extrêmité arrière 30, au voisinage des filetages, sur la face frontale du second microphone 18, l'ouverture arrière du canal 29 venant entourer le dit opercule 20. Cette forme de réalisation permet un blocage axial des microphones 17, 18 et du tube d'accord 13. Le tube d'accord 13 a une forme générale cylindrique, d'axe 2A et vient prolonger l'organe tubulaire 2 à partir de sa partie extrême libre 11. Le tube d'accord 13 a commefonction essentielle de créer entre les deux microphones 17, 18 une différence ou écart de foncionnement limité à la fréquence ou gamme de fréquence désirée. Le tube d'accord 13 est donc conçu en conséquence, ayant des paramètres acoustiques adéquat, notamment sa longueur entre l'extrêmité arrière 30 et l'extrêmité avant 31, égale au quart longueur d'onde de la fréquence désirée, par exemple. On se réfère maintenant à la figure 2 qui illustre le mode d'association du dispositif qui vient d'être décrit au circuit 32 de réception et de détection associés. A cet effet, les fils électriques de liaison 21, 22 sont associés à deux entréesrespectives 33, 34 du circuit 32 de telle manière que le signal électrique d'entrée du circuit 32 soit la différence entre les deux signaux électriques ap pliqués aux entrées 33, 34, par exemple le signal appliqué à l'entrée 33 étant retranché de celui appliqué à l'entrée 34. Sur chacun des fils de liaison 21, 22 est associée une résistance R. Les deux résistances R sont associées a un potentiomètre P d'équilibrage des deux microphones 17, 18, relié au circuit 32. Le potentiomètre P sert à réaliser l'équi- librage des courants de polarisation dans les deux microphones 17, 18. I1 sert également, éventuellement, à compenser les différences éventuelles de caractéristiques mécaniques et électriques pouvant exister entre les deux microphones 17, 18. L'équilibrage des signaux électriques est fait par le circuit de balance B de l'amplificateur opérationnel généralement associé, de façon à égaler les deux chaines du circuit d'amplification. Pour éviter les bruits électriques, les corps des deux microphones 17, 18 sont également mis à la masse du circuit 32, par les fils électriques 21, 22. A titre d'exemple, on a réalisé un dispositif tel que celui qui vient d'être décrit en utilisant deux microphones 17, 18 à électret du type WM034 fabriqués pas la Société "National", ayant les caractéristiques suivantes Sensitivité : -62 dB Basse impédance 800 Ohm Tension de fonctionnement : 4,5 volt Type : omni-directionnel Bande passante : 20HZ-12kHz Dimension : ss 9,7mm Hauteur 6,7 mm. On a dans ce cas utilisé un dispositif dont la longueur hors tout (y compris le tube 13) était de 80 mm, le tube d'accord 13 étant en matière plastique, notamment en PVC rigide, d'une longueur totale de 50 mm. Pour une vitesse du son dans l'air de 300 m/s cela donne une fréquence d'accord f = 1500 Hz. Les deux résistances R avaient comme valeur 1K. Le potentiomètre P avait comme valeur 500 Q. Naturellement, il est clair que le dispositif peut faire l'objet de nombreuses autres variantes. Par exemple, le tube d'accord peut être borgne à son extrémité, le corps support peut être recourbé. REVENDICAT IONS 1. Procédé pour extraire un son de fréquence dési- rée d'un bruit de fond et pour éliminer les bruits locaux parasites, caractérisé par le fait qu'on applique d'abord le mélange sonore simultanément et de façon identique à deux microphones eux- mêmessubstantiellement identiques quant à leurs caractéristiques électriques et mécaniques de foncionnement ; on fait ensuite la différence entre les deux signaux de sortie des deux microphones pour obtenir alors un système "sourd" ; on crée enfin entre les deux microphones une différence ou écart de fonctionnement limitée à la fréquence désirée. 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé par le fait qu'on associe l'Un à l'autre de façon solidaire et aussi proche que possible l'un de l'autre les deux microphones. 3. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé par le fait qu'on équilibre initialement les deux microphones pour corriger les différences d'identité entre eux. 4. Dispositif pour extraire un son de fréquence dé sirée d'un bruit de fond et pouréliminer les bruits locaux parasites, pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait qu'il comprend deux microphones 17, 18, de caractéristiques mécanique et électrique substantiellement identiques; un corps 1 support pour les deux microphones 17, 18, tel que tout son ou bruit transmis à, reçu ou-engendré par ce corps 1 soit transmis, de façon substantiellement identique aux deux microphones 17, 18 ; et un organe 13 fixé au corps 1, associé à l'un seulement des deux microphones 17, 18, créant entre eux deux une différence ou écart de fonctionnement limité à la fréquence désirée. 5. Dispositif suivant la revendication 4 caractéri- sé par le fait que le corps support 1 se présent sous la forme générale d'un organe tubulaire ayant un espace creux interne 3 avec lequel coopèrent les deux microphones 17, 18, comportant deux ouvertures 9, 10, les fils électriques 21, 22 des deux microphones 17, 18, émergeant du corps 1 par l'ouverture 9 ; l'organe 13 étant associé au corps 1 par l'ouverture 10. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 et Scaractérisé par le fait qu'il comporte un épaulement interne 14 sur lequel vient en blocage un premier microphone 17. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6 caractérisé par le fait qu'il comporte une gorge 15 s'étendant entre 11 ouverture 9 et la partie média- ne 16, traversée par les fils électriques 22 associés au second microphone 18. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé par le fait qu'il comporte une entretoise 27 placée entre la face frontale comportant l'opercule 19 du premier microphone 17 et la face arrière 24 du second microphone 18. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 8 caractérisé par le fait que l'organe 13 se présente sous la forme d'un tube d'accord comportant un canal interne 29, dont l'extrêmité arrière 30 vient en blocage sur la face frontale comportant'l'opercule 20 du second microphone 18. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à9 caractérisé par le fait que l'organe 13 est associé au corps support 1 par des moyens d'association 12 notamment de fixation amovible tel qu'un filetage interne de l'organe tubulaire 2 coopérant avec un filetage externe de l'organe 13. 11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 10 caractérisé par le fait que les deux opercules 19, 20 des deux microphones 17, 18 sont tournés en direction de l'organe 13. 12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 11 caractérisé par le fait que l'espace libre 28 entre les deux microphones 17, 18 , définis par l'entretoise 27 est aussi petit que le permet le passage des fils électriques 22. 13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 12 caractérisé par le fait que la longueur du tube d'accord constituant l'organe 13 correspond au quart de la longueur d'onde de la fréquence désirée. 14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 4 à 13 , associé à un circuit de récéption et détection , caractérisé par le fait que les fils électriques 21, 22 sont appliqués aux entrées 33 et 34 du circuit 32, les fils électriques 21, 22 étant associés à deux résistances R, associées à un potentiomètre P de réglage des courants de polarisation donc les deux microphones 17, 18 et le réglage des deux chaînes d'amplification se faisant sur le circuit balance de l'amplificateur opérationnel.