Brevet FR2542095A1 — publié le 19840907

La présente invention concerne un dispositif électroacoustique du genre détecteur, comprenant essentiellement quatre éléments (fig. 1) - un casque d'écoute stéréophonique (1) à très grande bande passante - une tête artificielle (2) contenant deux microphones à électrets à grande bande passante et très faible niveau bruit de fond - un amplificateur (3) assurant les fonctions d'amplification et de filtrage entre les microphones et le casque avec en complément une sortie d'écoute sur haut-parleur (5) - un système de recherche d'orientation électronique (4) situé dans le coffre amplificateur et simulant la rotation de la tête, celle-ci pouvant ainsi être fixe. L'ensemble d'écoute à distance a pour objet la localisation et la reconnaissance au son par une appréciation du spectre acoustique de toute source sonore émise en un point fixe ou en déplacement, dans les fréquences audibles et appréciées par un opérateur situé en n'importe quel lieu, dans un environnement clos ou non. La surveillance acoustique peut ainsi s'effectuer à partir d'un lieu acoustiquement isolé de la zone d'écoute, soit par l'éloignement, soit par les conditions d'installation par exemple, à l'intérieur d'un véhicule blindé ou d'une forteresse aérienne ou enterrée. La tête artificielle (2) fig. 1, permet de délivrer à l'entrée de l'amplificateur un signal électrique généré par chacun des deux microphones qu'elle contient, permettant une localisation en azimut et une reconnaissance au son des sources sonores. En effet, par suite de l'effet de masque constitué par l'obstacle aux ondes acoustiques, causé par la forme de la tête, les niveaux et les phases des signaux électroacoustiques parvenant à chacun des microphones dépendent de l'angle d'incidence de ces signaux. La recherche de la direction de la source sonore consistera à rendre identiques par une simulation électronique les niveaux et les phases des signaux des voies droite et gauche. Dans un précédent ensemble d'écoute du type précité, cette recherche s'effectuait par une rotation mécanique de la tête microphonique. Comme celle-ci pouvait se trouver située selon les conditions exigées pour l'exploi- tation a' une distance quelconque du local d'écoute, il était donc nécessaire d'établir une liaison bilatérale électrique de télécommande pour, dans un sens, l'envoi de la commande d'orientation et dans l'autre, le contrôle et l'indication de la position de la tête selon l'ordre transmis Cette disposition présente plusieurs inconvénients o structure mécanique de la tête avec moteur et réducteur pour assurer la rotation, liaison électrique entre les microphones mobiles et l'installation fixe, recopie à distance de l'orientation, donc coût de l'ensemble et fiabilité limitée. Les inconvénients susmentionnés Dnt pour conséquence de compliquer l'installation et de rendre l'exploitation moins fiable : entretien des parties mécaniques, bruits du moteur d'entraînement, fragilité ou parasitage électrique selon le système de liaisons des microphones, imprécision de la recopie angulaire. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un ensemble d'écoute a' distance s'affranchissant des inconvénients susmentionnés par le fait de la suppression de toute partie mécanique mobile et du système d ' entraînement qu'elle nécessitait. La recherche de la localisation de sources sonores s'effectue par une simulation électronique dont le principe est représenté fig. 2. Ce système simule électriquement la rotation de la tête en reproduisant le retard entre les signaux issus des deux oreilles. Pour un décalage angulaire O et un diamètre d de la tête, la différence de temps AT entre les sons incidents sur les deux microphones est égale à : AT = Z AL (v vitesse du son dans l'air) v AL = d sur 0 Z soit pour &commat; O = 90 AT = d = 0,16 = 0,5 ms v 330 Pour des raisons de simplicité de réalisation, la loi de variation retenue en fonction de l'angle de rotation est linéaire (fig. 3). Le schéma réalisé utilise deux lignes à retard analogique (BBD) dont l'horloge est reliée à deux oscillateurs commandés en tensions, ces tensions variant chacune en sens inverse en fonction du potentiomètre d'orientation, au total on arrive donc à deux signaux retardés, mais avec une différence de retard dépendant de la position du potentiomètre d'orientation Voir fig. 4 AT = - 256 x 2 x Af fo2 ~ Af2 En réalité Af est petit par rapport à fo (15 80 de fo) et on peut écrire AT = k Af ou fo = 130 KHz et Af = 20 KHz pour O = 900 sur le potentiomètre AT 900 = 0,6 ms e 90 t a été choisi légèrement supeirieur au 1 théorique pour telzir dompte de la non linéarité de la couine réelle et limiter l'erreur pour la déviation inférieurs à 450 Les signaux électriques, de très faible niveau, issue des microphones à électrostatiques(électret), sont envoyés à l'entrée d'un amplificateur à très faible bruit de fond, ayant pour effet d'en permettre l'écoute, soit au casque, soit en haut-parleur. L'amplificateur ne devant causer aucune perturbation susceptible de masquer les sources sonores les plus faibles, comporte les dispositions particulières suivantes fig. 5. Le transformateur d'entée 1 est destiné à symétriser l'entrée pour avoir le minimum de ronflement ramené par le fil de ligne pour limiter le bruit au maximum. L'étage d'ventrée 2 est constitué de 8 transistors en parallèles de façon à avoir une impédance optimale de source (du point de vue bruit) proche de celle présentée par le microphone à travers ie transformateur La stabilité en continu et la rétroaction en alternatif sont assurées par l'amplificateur de sortie et par un réseau R C (3) à faible impédance. En Ex sus de la localisation du son, l'ensemble d'écoute à distance, doit en permettre la reconnaissance. I1 comprend à ct effet un réseau de filtres électriques commutables à volonté par I'opérateur. Par le jeu de ces filtres, l'opérateur peut isoler le bruit à reconnaitre en éliminant les bruits parasites (infra-sons, vent, bruits à fréquence élevée (insectes, oiseaux) etc...) et peut en définir le spectre de fréquence afin d'en faciliter la reconnaissance. L'ensemble est conçu pour être utilisé de deux façons, soit à bord d'un véhicule, l'alimentation se faisant par le réseau de bord de la tête étant montée à l'extérieur du véhicule par un support adéquat, soit au sol, l'ampli ficateur étant alimenté sur pile et la tête se plaçant sur un pied de sol facilement transportable A la place de la reconnaissance au son par un opérateur, il peut être envisagé un système automatique traçant le spectre acoustique exacte de la source sonore envisagée et celui-ci peut être ensuite comparé, en corrélation avec un spectre connu et archivé en mémoire dans un calculateur de façon à pouvoir reconnaître d'une façon fine et précise, la signature de la source sonore. REVENDICATIONS 1 - Ensemble d'écoute à distance, fixe ou mobile, destiné à la localisation et à la reconnaissance de sources sonores et comprenant (fig. 1) un casque d'écoute (1), une tête artificielle microphonique (2), un amplificateur (3) avec ou sans haut parleur d'écoute de veille (5), avec.préamplificateur incorporé à très faible bruît. 2 - Simulation électronique comportant, selon les figures 2, 3 et 4, un système de filtres passe bas et de lignes à retard analogiques. 3 - Préamplificateur à très faible bruit comprenant les dispositions particulières selon schêma(fig. 5). Le transformateur d'entrée est destiné à symétriser l'entrée pour avoir le minimum de ronflement ramené par le fil de ligne. L'étage d'entrée est constitué de huit transistors en parallèle de façon à avoir une impédance optimale de source (du point de vue bruit) proche de celle présentée par le microphone à travers le transformateur. La stabilité en continue et la rétroaction en alternatif est assurées par l'amplificateur de sortie et par un réseau RC à faible impédance pour ne pas introduire de bruit supplémentaire. 4 - Réseau de filtres commutables à volonté par l'opérateur selon fig. 6, permettant l'élimination de bruits parasites et l'appréciation de la définition du spectre de fréquences de la source sonore, afin d'en faciliter la reconnaissance.