Brevet FR2581496A1 — publié le 19861107

1. La présente invention concerne un microphone piézoélectrique de contact. Ce capteur peut être utilisé en laryngophone et en capteur de vibrations solidiennes osseuses ou mécani- ques. Le fonctionnement de la présente invention sera décrit dans son utilisation en capteur de vibrations osseu- ses lorsqu'il est placé sur la tête en haut de la boîte cranienne d'un locuteur, les autres utilisations se dédui- sant d'une manière évidente. Le transducteur objet de la présente invention permet la transmission de la parole d'un sujet placé dans des conditions défavorables d'environnement. Il arrive en effet que dans diverses circonstances, il ne soit pas possible d'utiliser un microphone ordinaire de proximité. Ce sera le cas lorsque par exemple, il existe un niveau sonore très élevé au niveau de la bouche du sujet, ou quand le sujet est plongé dans un milieu hostile. L'objet de l'invention est donc un capteur 2. microphonique de contact comprenant une membrane de piézo polymère à faces métallisées disposée entre une plaquette mince de plastique et une plaquette faisant office "d'en- clume", toutes deux munies de cannelures sur leurs faces en regard qui tendent concentriquement le film de piézo polymère et un circuit électronique préamplificateur, caractérisé en ce que ladite membrane est constituée d'un film de piézo polymère dont les deux faces sont métallisées formant les armatures d'un condensateur de sorte que la dif- férence de potentiel qui s'établit entre les deux arma- tures constitue le signal envoyé à l'amplificateur et de là vers l'extérieur, et caractérisé aussi par le fait que ladite membrane est légèrement prétendue par les cannelures des deu plaques plastiques en regard. Les vibrations des os du crane générées par la voix du sujet sont transmises à la plaquette de plastique dur externe. Cette plaquette externe étantlégèrement en saillie par rapport au boXtier et présentant une zone péri- phérique amincie, se déplace autour de sa position de re- pos lors des vibrations. Par ailleurs, les cannelures des deux plaquettes sont décalées, de sorte que la partie cannelée saillante de la plaquette externe,vient s'emboîter dans le sillon de la cannelure de la plaque interne et réciproquement ce qui maintient le film piézo polymère en contact permanent avec les deux plaquettes. Il en résulte que toute impulsion transmise par l'os cranien tend à enfoncer la partie saillante dans le sillon de la plaquette interne ce qui produit une déformation du film piézoélectrique. Par effet piézoélec- trique, cette déformation génère des charges électriques sur les faces du film piézo polymère. Ces charges, collec- tées par les faces métalliques du film, créent une diffé- rence de potentiel, aux bornes du condensateur à diélec- trique solide polarisé que constitue le film utilisé,qui 3. est amplifiée par le préamplificateur intégré au trans- ducteur. Le signal est ensuite envoyé à l'extérieur dudit transducteur. Dans un tel capteur la plaquette de plastique située à l'extérieur 2 peut être protégée contre toute atteinte externe ainsi que pour des raisons de confort par une couche mince de matière protectrice (caoutchouc par exemple). L'invention sera peut être mieux comprise en se référant à un exemple de réalisation nullement limita- tif dans lequel le capteur affecte la forme cylindrique et dans lequel les cannelures des deux plaquettes sont des cercles concentriques et qui sera décrit ci-dessous en ré- férence à la figure unique. Le film piézo polymère 5 à faces métallisées 4 et 6 est maintenu sur la bague métallique 7 de la plaquette in- férieure 8 (munie de cannelures circulaires 13) par la ba- gue 7.On empile ensuite successivement dans le carter 1, la plaquette supérieure 2 (munie de cannelures circulaires 14),l'ensemble film piézo polymère,boitier, plaquette infé- rieure décrit ci-dessus, une entretoise métallique 9 conte- nant le préamplificateur 11 et une pièce de fermeture 10 percée de trous 12 de sortie des conducteurs issus de l'amplificateur qui transmettent le signal capté vers l'extérieur. Le film sensible piézo polymère utilisé est cons- titué d'une couche de polymère piézoélectrique 5 dont cha- cune des faces est métallisée 4 et 6. La prise de contact sur chacune des faces du film est réalisée par pression mécanique. Le contact de la face inférieure du film est réalisé par une partie métal- lique 7 insérée dans la plaquette 8 alors que le contact supérieur est réalisé par la pièce 3 qui de plus maintient le film. L'ensemble constitué des pièces 2, 3, 4, 5, 6, 7 et 8 prend appui sur une entretoise métallique 9 creuse 4. dans laquelle est installé le préamplificateur 11 et qui assure en même temps la continuité électrique. Le fonctionnement de ce capteur microphonique de contact se comprend aisément. -En réponse à un son émis par le sujet, une vibration se propage à travers les os du crâne et induit un déplacement de la plaquette 2 et de ses parties sail- lantes 14 par rapport à la partie (8 avec cannelures 13) servant d'enclume. De sorte que ces parties saillantes vont tendre à s'enfoncer dans les sillons de la plaquette 8 immobili- sée par inertie par l'entretoise 9. De sorte que la pelli- cule de polymère piézoélectrique 5 va être soumise à une déformation et à un allongement. Cette déformation de la pellicule polymère piézoélectrique va faire apparaître des charges électriques à sa surface qui vont se manifes- ter sur les deux couches métallisées 4 et 5. Une différen- ce de potentiel se manifeste donc aux bornes isolées l'une de l'autre par la pellicule polymère piézoélectrique. On vient de voir qu'à un signal sonore émis par le sujet nous avons fait correspondre une tension. A une suite de sons correspondant à une phrase, il correspondra une succession de signaux électriques. En règle générale, le signal ainsi obtenu sera trop faible pour être exploité directement. Ce signal est donc dirigé vers un préamplificateur correcteur à très haute impédance d'entrée. Le signal issu du préamplifica- teur sera prélevé par des conducteurs traversant la plaque de fermeture par une ou deux ouvertures telles que 12. La couche sensible- est constituée par un film de polymère piézoélectrique du type polyfluorure de vinylne. Elle aura une épaisseur de quelques dizaines de microns. On trouve dans le commerce des films de ce type recouvert de part et d'autre d'une couche métallisée (AR, Ni, Au, etc...) présentant une adhérence au polymère très satis- faisante dans la plupart des cas. 5. La présente invention n!est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de va- riantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 258149d 6. REVENDICATIONS 1 - Capteur microphonique de contact à membrane en film de polymère piézoélectrique comprenant une membra- ne en piézo polymère disposée entre deux plaquettes min- ces de plastique munies de cannelures alternées sur leurs faces opposées qui prétendent légèrement ladite membrane piézoélectrique et un circuit amplificateur, caractérisé en ce que ladite couche est constituée par une pellicule polymère piézoélectrique isolante dont les deux faces IO sont couvertes de couches métalliques conductrices formant les armatures d'un condensateur de sorte que la différen- ce de potentiel qui s'établit entre les deux armatures forme le signal transmis à l'amplificateur et de là à l'extérieur. 2 -,Capteur microphonique de contact, piézoélec- trique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les cannelures de la plaquette en plastique dur située à l'entrée du capteur sont décalées d'un demi-pas par rap- port aux cannelures de la plaquette en plastique dur située à l'intérieur. 3 - Capteur microphonique de contact, piézoélec- trique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il affecte une forme de révolution de sorte que les plaquet- tes en plastique dur et les cannelures qui y sont gravées sont circulaires. 4 - Capteur microphonique de contact, piézoélec- trique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la membrane en film polymère piézoélectrique à faces métallisées est légèrement prétendue par les cannelures de chacune des deux plaquettes cannelées même en l'absenc( de vibrations. - Capteur microphonique de contact, piézoélec- trique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la membrane de film piézo polymère peut être constituée de la superposition de deux films piézo polymère à faces 7. métallisées, réalisant ainsi une structure bimorphe à plus haute sensibilité. 6 - Capteur microphonique de contact, piézo- électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que la plaquette externe présente une zone périphérique amin- cie lui permettant une meilleure souplesse lors de son déplacement sous l'effet des vibrations, et en ce que la- dite plaquette externe constitue un filtre mécanique de vibrations destiné à éliminer les fréquences basses du spectre.