Brevet FR2647621A1 — publié le 19901130

L'invention concerne un microphone sonde comprenant un transducteur acoustique possédant une cavité à laquelle sont rac- cordés un tube de sonde et un tube d'adaptation d'impédance. Un microphone sonde doit être capable de mesurer la pres- sion acoustique dans un point, par exemple dans un environnement très chaud. Un tube de sonde oblong en liaison avec une cartouche à microphone produit cependant des résonances indésirées. On a tenté de résoudre ce problème au moyen d'un tube presque infiniment long, auquel est relié un tube d'embranchement raccordé à une cavité et une cartouche à microphone. Le résultat en est que des résonances indésirées dans une partie de l'intervalle de fréquences sont réduites. Toutefois, la cartouche de microphone et les éléments qui y sont coordonnés, reorésentent une charge indésirée, spéciale- ment aux fréquences élevées. Le but de l'invention est de procurer un microphone sonde ayant une réponse fréquentielle plus uniforme. Le microphone sonde selon l'invention est caractérisé en ce que le tube d'adaptation d'impédance est divisé en plusieurs petits tubes ayant une aire de section totale correspondant sensi- blement à l'aire de section du tube de sonde. Les petits tubes d'adaptation d'impédance améliorent la réponse fréquentielle en raison de leur plus grande perte acoustique. On obtient une amélio- ration supplémentaire lorsque les tubes d'adaptation d'impédance ont des longueurs différentes, de manière que les réflexions déjà réduites se compensent en s'annulant partiellement, ou de manière que les ondes stationnaires de chacun des tubes d'adaptation d'impédance se compensent et s'annulent mutuellement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 représente un microphone sonde selon l'invention; - la figure 2 montre à plus grande échelle la partie supérieure de ce microphone sonde; - la figure 3 est une vue en perspective des tubes d'adaptation d'impédance coordonnés à ce microphone; et - la figure 4 est un graphique montrant la réponse fré- quentielle du microphone sonde. OS Le microphone sonde selon les figures 1 et 2 comprend un tube de sonde 1. Le diamètre intérieur de ce tube est d'environ 3,1 mm et sa longueur est d'environ 174 mm. Le tube de sonde 1 débouche dans une cavité circulaire 2 située devant la membrane d'un microphone à condensateur. La cavité 2 a un volume d'environ 25,5 mm3 et son diamètre est d'environ 9,3 mm. Une contre-éLectrode tronconique 4 est placée sous la membrane 3. Quatre rainures 5, 5' dont deux seulement sont représentées, s'étendent à partir de la cavité 2 et se raccordent à des tubes séparés 6, 6'. Les quatres tubes 6, 6' ont respectivement une longueur de 2 480 mm, 2 790 mm, 3 160 mm et 3 525 mm. Les tubes 6, 6' sont uniformément répartis angulairement par rapport à la cavité 2. Le diamètre intérieur des tubes est d'environ 1,55 mm, sauf à l'endroit o ils se raccordent à la cavité 2, o on a prévu deux petits trous afin d'assurer une bonne adaptation. Les tubes 6, 6' d'adaptation d'impédance tra- versent un corps massif 7 sur leur chemin vers les rainures horizontales 5, 5', elles-mêmes ménagées dans un corps supérieur 8. Les tubes 6, 6' sont ensuite enroulés autour d'un noyau commun et mutuellement emboîtés, comme on peut le voir sur la figure 3. Ainsi qu'il a été indiqué ci-dessus, le microphone à condensateur comporte une contre-électrode tronconique 4, laquelle est placée dans une cavité derrière la membrane 3. La contre- électrode 4 est fixée à un isolateur non représenté. Le boîtier du microphone constitue la seconde électrode. La partie restante du corps du microphone (la cartouche) est visible sous la contre- électrode tronconique 4. Un interrupteur est prévu dans le fond de la cartouche et est connecté à un préamplificateur 9 placé à l'intérieur de la bobine formée par les tubes 6, 6' enroulés. La figure 1 montre le microphone sonde dans son ensemble. On voit que le sommet est coiffé d'une bonnette antivent 10. Celle- ci est faite d'un matériau mousse à pores ouverts. Ce matériau laisse passer le son. La mesure du bruit du vent susceptible de régner autour d'un microphone nu ne présente pas d'intérêt. La bonnette 10 réduit la circulation d'air et donc le bruit généré par le vent. Le tube de sonde 1 s'étend depuis une pointe de sonde - recouverte par la bonnette 10 jusqu'au microphone dont le signal est appliqué au préamplificateur 9. Une tension électrique est utilisée pour l'étalonnage électrique du système. Le corps de mesure influence le champ acoustique à mesurer. Pour réaliser une mesure absolument exacte, le microphone devrait donc être absent du champ. De plus, le système de sonde possède une réponse fréquentielle qui s'écarte d'une réponse fré- quentielle plate. Celle-ci influence également le système. La réponse fréquentielle du microphone n'est pas plate non plus. Un filtre 11 assure la compensation de tous ces facteurs. Une adapta- tion pour obtenir une faible impédance de sortie est fournie en plus par un étage d'attaque de câble, de sorte que l'on peut uti- liser des câbles relativement longs. Tout le système est encapsulé et maintenu sec, pour des motifs de fiabilité, au moyen d'un dessi- cateur 12. Une indication est fournie lorsque ce dessicateur est épuisé. Le microphone est placé sur une canne ou une perche. Celle-ci est relevée et un chapeau est vissé au sommet de la perche, de manière que l'ensemble à microphone devienne partie de la perche. De cette manière, le champ acoustique est perturbé le moins possible. Une variante consiste à placer le microphone sur un trépied, avec prévision d'un adaptateur spécial pour la fixation du microphone au trépied. Il est préférable de réaliser l'étalonnage à l'aide d'une pression acoustique connue pour vérifier si le microphone réagit de manière adéquate. Cependant, il est pratiquement impossible de se procurer une source sonore suffisamment bonne. La source sonore d'essai 13, prévue dans l'appareil, sert à fournir un son connu permettant de vérifier la transmission du son par le système. La figure 4 montre un exemple des caractéristiques en champ libre du microphone sonde selon la figure 1. La courbe est presque plate dans l'intervalle de 0,2 à 15 kHz. L'empLoi de plu- sieurs petits tubes d'adaptation de différentes longueurs améLiore considérabLement La réponse fréquentielle, surtout dans le domaine audessous de 5 kHz. Au point de raccordement du microphone, l'impédance n'est pas parfaitement adaptée à l'impédance du tube de sonde 1. La discontinuité ainsi créée, provoque des réflexions à des fréquences plus élevées. Cependant, les fluctuations de la réponse aux hautes fréquences sont relativement petites, ce qui est dû notamment à la forme de la cavité 2 et au fait que cette cavité est traversée par un écoulement, si bien qu'elle constitue en quelque sorte une partie du tube. Les réflexions indésirées aux hautes fréquences sont ainsi réduites. Le microphone à condensateur peut être remplacé par un autre transducteur de mesure de pression, basé par exemple sur un éLément en céramique. REVENDICATIONS 1. Microphone sonde comprenant un transducteur acoustique possédant une cavité à laquelle sont raccordés un tube de sonde et un tube d'adaptation d'impédance, caractérisé en ce que le tube d'adaptation d'impédance est divisé en plusieurs petits tubes (6, 6') dont l'aire de section totale correspond sensiblement à l'aire de section du tube de sonde (1). 2. Microphone sonde selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tubes (6, 6') d'adaptation d'impédance ont des longueurs différentes, de manière que les ondes stationnaires de chacun des tubes (6, 6') d'adaptation d'impédance se compensent et s'annulent au moins partiellement. 3. Microphone sonde selon la revendication 1 ou 2, carac- térisé en ce que les tubes (6, 6') d'adaptation d'impédance sont enroulés autour d'un noyau commun (9). 4. Microphone sonde selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le tube de sonde (1) possède un diamètre intérieur d'environ 3,1 mm. 5. Microphone sonde selon l'une quelconque des revendica- tions 1 a 4, caractérisé en ce qu'il comprend quatre tubes (6, 6') d'adaptation d'imepédance, ayant chacun un diamètre intérieur d'environ 1,5 mm. 6. Microphone sonde selon la revendication 5, caractérisé en ce que les quatre tubes (6, 6') d'adaptation d'impédance ont respectivement une longueur de 2 480, 2 790, 3 160 et 3 525 mm. 7. Microphone sonde selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que la cavité (2) est circu- laire et possède un diamètre d'environ 9,3 mm. 8. Microphone sonde selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le volume de la cavité (2) est d'environ 25,5 mm3.