Brevet FR2827993A1 — publié le 20030131

chacune des parties. Dispositif d'émission d'un signal sonore. La présente invention concerne un dispositif d'émission d'un signal sonore, et en particulier, un transducteur à large bande et de forte puissance, ainsi qu'un procédé d'émission d'un signal sonore utilisant un tel dispositif. Une application particulièrement intéressante de ce type de transducteur est l'évaluation des caractéristiques ou performances acoustiques de locaux de travail pour laquelle il est nécessaire de disposer d'une source de bruit artificiel présentant des caractéristiques acoustiques précises et connues. Aussi, le but de l'invention est de fournir un dispositif d'émission d'un signal sonore à large bande et de forte puissance, c' est-à-dire capable d' émettre un signal sonore selon une plage de fréquence comprise entre environ 100 Hz et 5000 Hz et ce avec un niveau d'intensité acoustique élevé, c'est-à-dire supérieur à 100 dB, tout en ayant une densité spectrale d'énergie acoustique répartie sensiblement uniformément dans le spectre d'émission. Ainsi, selon l'invention, il est proposé un dispositif d'émission d'un signal sonore comprenant une chambre de compression débouchant dans l'air ambiant et un équipage mobile adapté pour engendrer un train d' ondes acoustiques dans l' air emplissant la chambre de compression. Selon un aspect de ce dispositif d'émission d'un signal sonore, l'équipage mobile comporte un piston mobile en communication avec la chambre de compression et un marteau déplaçable selon un mouvement alternatif de va-et-vient sous la commande de moyens moteurs pour venir percuter le piston et engendrer ainsi le train d'ondes acoustiques. Selon une caractéristique avantageuse de ce dispositif, les moyens moteurs comportent des moyens élastiques sollicitant le marteau vers le piston et au moins un galet fou animé d'un mouvement circulaire, le marteau comportant une tête s'étendant sur le trajet du galet, et le galet fou est déplacé de manière à provoquer un déplacement du marteau à l'encontre de l'effort exercé par les moyens élastiques sur ce dernier. Par exemple, le ou chaque galet est porté par un support rotatif monté sur un arbre moteur et est désaxé par rapport à ce dernier. Selon une autre caractéristique de ce dispositif, il comporte en outre un plot élastiquement déformable sur lequel repose le piston. La raideur du plot constitue un moyen de réglage du spectre d'émission du signal sonore. Selon encore une autre caractéristique de ce dispositif, la raideur des moyens élastiques et la fréquence du mouvement alternatif du marteau constituent un moyen de réglage de la puissance du signal sonore. De préférence, le piston comporte une structure en nid d'abeille. Par exemple, ce piston est réalisé en aluminium. Avantageusement, la face du piston tournée vers le marteau est pourvue d'une enclume délimitant une surface de percussion du marteau. Selon une autre caractéristique de ce dispositif, il comporte en outre un conduit acoustique de révolution assurant la mise en communication de la chambre de compression avec l'air ambiant. De préférence, ce conduit acoustique est pourvu d'un pavillon d' adaptation d'impédance acoustique. Selon un autre aspect de l' invention, il est proposé un procédé d'émission d'un signal sonore, comprenant la production d'un train d'ondes acoustiques dans une chambre de compression en communication avec l' air ambiant, selon lequel le train d'ondes acoustiques est produit en déplaçant un piston en communication avec la chambre de compression selon un mouvement alternatif de va et vient. Selon une caractéristique de ce procédé, le piston est déplacé au moyen d'un marteau entrâîné selon ledit mouvement alternatif. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif d'émission d'un signal sonore conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe sagittale du dispositif de la figure 1; - la figure 3 est un histogramme représentant les niveaux d'intensité acoustique du signal délivré par le dispositif de la figure 1;et - la figure 4 est une courbe montrant l'indice de directivité du dispositif d'émission conforme à l'invention. Sur la figure 1, on a représenté un dispositif d'émission d'un signal sonore conforme à l' invention, désigné par la référence numérique générale 10. I1 est destiné à l' émission d' un signal sonore relativement puissant, c'est-à-dire avec un niveau d'intensité acoustique de 116,1 dB, et ce avec une densité spectrale d'énergie acoustique répartie uniformément dans toutes les bandes de fréquence comprises entre 100 Hz et 5000 Hz. Une application de ce type de dispositif est l'émission d'un signal sonore permettant la réalisation de mesures d'évaluation des caractéristiques et de la performance acoustique de locaux de travail, pour laquelle il est nocessaire de disposer d'une source artificielle de bruit ayant des caractéristiques précises, connues et reproductibles. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, le dispositif 10 comporte un axe de symétrie de révolution X-X', supposé vertical. Il comporte essentiellement un corps 12 constitué par l'association de deux parties 14 et 16, respectivement inférieure et supérieure, assemblées l'une sur l'autre. Comme on le voit sur la figure 2, la partie inférieure 14 a une forme globalement évasée, tandis que la partie supérieure 16 présente une forme complémentaire. En effet, la partie inférieure 14, qui constitue la base du dispositif 10, comporte un pied 18 à partir duquel s'étend une paroi périphérique dressée 20 comportant une surface périphérique externe 22 généralement concave, à concavité tournce vers 1'extérieur du dispositif, et une surface interne 24 s'évasant, de bas en haut, de façon radialement externe. En ce qui concerne la partie supérieure 16, celle-ci a la forme générale d'une couronne et vient coiffer la zone d'extrémité libre de la paroi périphérique 20. Elle comporte, en son centre, un pied 26 rapporté, de forme générale tronconique complémentaire de celle de la paroi périphérique 20 de la partie inférieure 14 dans laquelle il s'engage et servant au montage d'un équipement mobile 28 destiné à engendrer, en fonctionnement, un train d'ondes acoustiques. En se référant en particulier à la figure 2, la partie supérieure 16 est fixée sur la partie inférieure 14 au moyen d'entretoises, telles que 30. Dès lors, les deux parties 14 et 16 délimitent entre elles, d'une part, une chambre de compression 32 avec laquelle communique l'équipage mobile 28 et, d'autre part, un conduit acoustique 34 assurant la mise en communication de la chambre de compression 32 avec l'air ambiant et comprenant un pavillon d'adaptation d'impédance acoustique 36, de type exponentiel, débouchant vers l'extérieur du dispositif. En ce qui concerne l'équipage mobile 28, celui-ci comporte essentiellement un piston mobile 38 en forme générale de disque et monté de manière axialement déplaçable dans la zone d'extrémité libre du pied 26. I1 délimite, conjointement avec la paroi en regard de la partie inférieure 14, la chambre de compression 32. Comme on le voit sur la figure 2, la chambre est conformée de manière à former une lame d'air. Le piston 38 est monté sur un plot de rappel 39 en matériau élastiquement déformable assurant une limitation de son déplacement dans la chambre de compression. Il est associé à un marteau 40 qui est monté de manière déplaçable dans le volume intérieur du pied 26 selon un mouvement alternatif de va-et- vient, de haut en bas, c'est-à-dire selon le sens désigné par la double flèche F. Des moyens moteurs, désignés par la référence numérique générale 42, assurent le déplacement du marteau 40 de manière qu'il vienne percuter le piston 38 et engendre un déplacement consécutif de ce dernier selon un mouvement de va-et-vient apte à engendrer le train d'ondes acoustiques dans la lame d' air emplissant la chambre de compression 32. Les moyens moteurs 42 comportent essentiellement un disque rotatif 44 monté sur un arbre moteur 46 et portant un ensemble d'au moins un galet fou, tel que 48, disposé au voisinage du bord périphérique du disque 44, de manière à être désaxé de l'arbre moteur 46, et être entraîné selon un mouvement circulaire selon la flèche F'. Le marteau 40 porte, quant à lui, au voisinage de sa zone d' extrémité libre SO située à l' opposé de l'extrémité venant percuter le piston 38, une tête 52, laquelle s'étend sur le trajet du ou de chaque galet 48. Un ressort 54 s'étend entre la base du pied 26 et la tête 52, de manière à solliciter le marteau vers le bas. Enfin, un guide 56 dans lequel coulisse le marteau 40, assure le guidage de ce dernier. Comme on le conçoit, lorsque le disque 44 est entraîné en rotation, le ou les galets 48 vient successivement prendre appui contre la tête 52 pour lever le marteau 40 d'une position basse jusqu' à une position haute. Sur la figure 2, le marteau est représenté en position intermédiaire. Au cours de ce déplacement, le galet roule contre la surface inférieure de la tête SO jusqu'à une position dans laquelle il est dégagé de la tête et libère cette dernière. Dans cette position, le ressort 54 propulse le marteau 40 contre le piston 38, lequel est propulsé dans la chambre de compression 32 et comprime la lame d'air emplissant cette dernière à l'encontre de l'effort de rappel exercé par le plot de rappel 39. La rotation du disque 40 et le déplacement consécutif des galets 48 provoquent 1'apparition de phases successives de compression et de détente de la lame d'air dans la chambre de compression 32, et ainsi l'apparition d'un train d'ondes acoustiques, lequel se propage jusqu'à l'extérieur du dispositif par l'intermédiaire du conduit acoustique 34 et du pavillon d' adaptation d' impédance 36. Afin d'éviter une altération du piston 38 au cours de la percussion, on voit sur la figure 2 que la majeure partie de sa surface supérieure, c'est-à-dire la surface tournée vers le marteau 40, est pourvue d'une enclume 58 de section en coupe transversale décroissante du bas vers le haut, de manière à éviter un poinçonnement du piston 38, tout en augmentant la surface utilisée pour transmettre les efforts vers le piston. Comme on le conçoit, les caractéristiques du ressort 54, et en particulier sa raideur et sa course, ainsi que la vitesse angulaire de rotation du disque 44 et, par conséquent, la fréquence du mouvement alternatif du marteau 40, constituent des moyens permettant de régler la puissance du signal sonore ainsi délivrée. De même, la raideur du plot de rappel 39 permet de régler les caractéristiques du spectre d'émission du signal sonore. La technique permettant de régler ces paramètres est constituée par une technique classique à la portée d'un homme du métier. Elle ne sera donc pas décrite en détail par la suite. On notera cependant que ces paramètres sont choisis de manière à obtenir les niveaux de puissance acoustique ainsi que la gamme de fréquences désirés. De même, la nature du piston 38 est choisie de manière à obtenir le spectre à large bande désiré, ainsi qu'une omnidirectionnalité du rayonnement acoustique du dispositif. Ainsi, le piston 38 est. de préférence, réalisé en nid d'abeille, avantageusement en aluminium. Tel est également le cas du pavillon d' adaptation d'impédance 36, dont les caractéristiques sont choisies et optimisées de manière à obtenir le spectre à large bande souhaité, ainsi qu'une puissance acoustique sensiblement uniforme dans cette plage de fréquence. Comme indiqué précédemment, la technique de mise au point de ce pavillon est une technique à la portée de l'homme du métier. On notera à cet égard que, de préférence, on utilise un pavillon de type exponentiel pour lequel le rendement du dispositif est relativement élevé et la directivité correspond aux caractéristiques souhaitées. En se référant à la figure 3, on voit que le niveau de puissance acoustique de l'énergie émise par le dispositif, en tiers d'octave, est sensiblement égal à 100 dB sur toute la plage des fréquences f s'étendant entre 100 Hz et 5000 Hz. De même, en référence à la figure 4, sur laquelle on a représenté les écarts maximums en excursion haute et basse (courbes A et B) de la valeur de l'indice de directivité par rapport à la moyenne par la méthode glissante sur 30 , on voit que le dispositif 10 est omnidirectionnel sur toute la plage de fréquence spécifiée. REVENDICATIONS - 1. Dispositif d'émission d'un signal sonore, comprenant une chambre de compression (32) débouchant dans l' air ambiant et un équipage mobile (28) adapté pour engendrer un train d'ondes acoustiques dans l' air emplissant la chambre de compression, caractérisé en ce que l'équipage mobile comporte un piston mobile (38) en communication avec la chambre de compression (32) et un marteau (40) déplaçable selon un mouvement alternatif de va et vient sous la commande de moyens moteurs (42) pour venir percuter le piston et engendrer ainsi le train d'ondes acoustiques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens moteurs comportent des moyens élastiques (54) sollicitant le marteau (40) vers le piston (38) et au moins un galet fou (48) animé d'un mouvement circulaire, le marteau comportant une tête (52) s'étendant sur le trajet du galet, et en ce que le galet fou (48) est déplacé de manière à provoquer un déplacement du marteau (40) à l'encontre de l' effort exercé par les moyens élastiques (54) sur ce dernier. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou chaque galet est porté par un support (44) rotatif monté sur un arbre moteur (46) et qui est désaxé par rapport à ce denier. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un plot (39) élastiquement déformable sur lequel repose le piston (38). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la raideur du plot constitue un moyen de réglage du spectre d'émission du signal sonore. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les caractéristiques des moyens élastiques (54) et la fréquence du mouvement alternatif du marteau (40) constituent un moyen de réglage de la puissance du signal sonore. 7. Dispositif selon l'une quelcouque des revendications l à 6, caractérisé en ce que le piston comporte une structure en nid d'aboille. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le piston est réalisé en aluminium. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la face du piston tournée vers le marteau est pourvue d'une enclume (58) délimitant une surface de percussion du marteau. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un conduit acoustique (34) de révolution assurant la mise en communication de la chambre de compression avec l' air ambiant. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le conduit acoustique est pourvu d'un pavillon (36) d' adaptation d'impédance acoustique exponentiel. 12. Utilisation d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 11 pour l'émission d'un signal sonore pour l'évaluation des caractéristiques acoustiques d'un local. 13. Procédé d'émission d'un signal sonore, comprenant la production d'un . train d'ondes acoustiques dans une chambre de compression en communication avec l' air ambiant, caractérisé en ce que le train d'ondes acoustiques est produit en déplaçant un piston en communication avec la chambre de compression (32) selon un mouvement alternatif de va et vient. 14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que le piston est