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Emetteur de son et haut-parleur.
L'invention concerne un émetteur de son du type
convertissant un signal électrique en un signal audible,
c'est à dire en une onde de pression rayonnant dans
l'atmosphère.
On connaît des émetteurs du type comprenant au
moins un haut-parleur monté sur la paroi d'une enceinte,
une face de la membrane rayonnant dans l'air extérieur,
tandis que l'autre face rayonne dans l'enceinte.
L'enceinte est en général pourvue d'un évent met
tant l'intérieur de l'enceinte en communication avec
l'extérieur et permettant le rayonnement vers l'extérieur
d'ondes de pression générées par la membrane rayonnant dans
~1'enceinte.
L'évent forme le goulot d'un résonateur de
Helmholtz, dont le réservoir est constitué par l'enceinte.
Selon une propriété bien connue de ce type de résonateur,
l'onde de pression rayonnée à la sortie de l'êvent est en
opposition de phase avec l'onde de pression rayonnée par la
membrane dans l'enceinte. L'onde de pression rayonnée à la
sortie de l'évent est donc en phase avec l'onde de pression
rayonnée par la face de la membrane tournée vers
l'extérieur de l'enceinte, de sorte que les effets des deux
ondes de pression s'ajoutent pour augmenter la puissance
acoustique restituée.
On sait qu'un tel résonateur possède une fréquence
caractéristique représentant une limite basse pour la fré
quence des sons transmissibles par le résonateur. Cette
fréquence caractéristique varie en raison de la section de
l'évent et en raison inverse du volume de l'enceinte et de
la longueur de l'évent
Pour baisser la fréquence caractéristique du réso-
nateur et ainsi permettre la transmission de sons de fré-
quence très basse, il faudrait augmenter le volume de
l'enceinte, ce qui se révèle encombrant, ou augmenter la
longueur de l'évent, ce qui rend compliqué son positionne-
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ment dans l'enceinte, ou encore diminuer la section de
l'évent. Dans ce dernier cas, on constate que la puissance
sonore de l'émetteur diminue.
Un but de l'invention est de proposer un ëmetteur
de son disposant d'un meilleur rendement que les émetteurs
de son connus, notamment dans les basses fréquences.
A cet effet, on propose un émetteur de son compre-
nant au moins un haut-parleur pourvu d'une membrane vi-
brante et monté sur la paroi d'une enceinte de sorte qu'une
face de la membrane du haut-parleur rayonne dans
l'enceinte, l'enceinte étant pourvue d'un évent formant
conduit entre un débouché dans l'intérieur de l'enceinte et
un débouché à l'extérieur de l'enceinte, l'évent comportant
selon l'invention des moyens d'atténuation de turbulence
aérodynamique au niveau d'au moins un des débouchés, cette
turbulence étant consécutive à un écoulement d'air dans
l'évent provoqué par des déplacements de la membrane de
grande amplitude.
Par grande amplitude, on entend un déplacement de
la membrane suffisant pour provoquer un déplacement de
l'air dans l'évent non négligeable par rapport aux dimen
sions de l'évent.
Dans de telles conditions, et en l'absence des
adaptations apportées par l'invention, l'écoulement en sor
tie de l'évent au nivéau des débouchés est essentiellement
turbulent, ce qui d'une part dissipe inutilement de
l'énergie et d'autre part détériore le rendement de
l'émetteur de son.
L'évent selon l'invention permet de minimiser la
production de turbulences au niveau des débouchés, de sorte
que le rendement de l'émetteur de son s'en trouve amélioré.
Il a été ainsi constaté que l'évent selon
l'invention permet une amélioration spectaculaire de la
restitution du son dans les basses fréquences, permettant
même, à l'encontre de ce qui est habituellement expérimenté
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en acoustique, d'obtenir un excellent rendement pour des
fréquences inférieures à la fréquence caractéristique du
résonateur de Helmholtz formé par l'enceinte et l'évent.
Une analyse attentive de ce phénomène a conduit
l'inventeur à émettre l'hypothèse que l'onde de pression
obtenue en sortie de l'évent dans ces conditions n'est plus
une onde obtenue de manière classique, c'est à dire en met
tant en vibration le ressort formé par l'air de l'enceinte
et la masse que forme l'air dans l'évent. Aux basses fré
quences, l'air dans le résonateur se comporte plutôt comme
un fluide incompressible. Il semble alors que l'onde de
pression générée par un émetteur selon l'invention est le
résultat de déplacements macroscopiques de l'air quasi in
compressible dans l'évent qui crée un rayonnement dans
l'air extérieur.
L'adaptation des formes de l'évent selon
l'invention a ainsi permis de mettre à jour un nouveau mode
de création d'ondes acoustiques ne dépendant pas de
l'élasticité de l'air, ce nouveau mode étant particulière-
ment adapté à la transmission des basses fréquences. Pour
la suite, on donnera à ce phénomène le nom de rayonnement
convectif.
Les moyens d'atténuation de la turbulence sont
avantageusement constitués par des formes internes du con
duit et/ou des débouchés, agencées pour permettre un écou
lement régulier de l'air dans l'évent.
Par régulier, on entend que l'ëcoulement tend vers
un écoulement de type monodimensionnel dans la section de
sortie de l'écoulement. On s'attachera à rendre cet écoule-
ment aussi laminaire que possible, en prévoyant des sec-
tions de passage évoluant progressivement, sans aspérités.
Selon une version préférée de l'invention, au moins
un des débouchés a une forme s'évasant vers son extrémité.
Ainsi, dans le cas d'un écoulement allant de
l'intérieur de l'enceinte vers l'extérieur, le débouché in-
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térieur présente une forme convergente qui permet la mise
en vitesse progressïve de l'air de l'enceinte au voisinage
de l'évent afin qu'il puisse s'y écouler de façon régu
liêre, sans formation de turbulence, et donc en minimisant
les pertes d'énergie.
Pour le même sens d'écoulement, un débouché exté-
rieur s'évasant permet de ralentir l'air s'échappant de
l'évent, et donc de diminuer les turbulences en sortie. On
peut ainsi étrangler le conduit pour diminuer la fréquence
caractéristique du résonateur tout en offrant en sortie une
surface de rayonnement appréciable â l'onde de pression,
non limitée à la section du conduit
Cette possibilité d'étranglement permet, pour une
même fréquence caractéristique, de donner au volume de
l'enceinte des dimensions bien plus compactes que celle des
émetteurs actuels.
Par ailleurs, selon un phénomène bien connu en mé-
canique des fluides, le ralentissement de l'air obtenu par
la forme divergente du débouché extérieur permet de trans-
former la variation énergie cinétique correspondante de
l'air en un supplément de pression. On transforme ainsi une
ênergie cinétique qui n'a aucune utilité acoustique en une
pression qui elle a un effet acoustique, ce qui permet
d'améliorer encore le rendement de l'émetteur de son.
Dans tout ce document, intérieur et extérieur sont
relatifs à l'enceinte, tandis, que convergent et divergent
sont relatifs à un sens d'écoulement de l'air de
l'intérieur vers l'extérieur de l'enceinte, étant entendu
que l'air s'écoule alternativement dans un sens puis'dans
l'autre au rythme des déplacements alternês de la membrane.
Selon un aspect avantageux de l'invention, le dé
bouché s'évasant a un profil en section présentant une con
cavité terminale tournée vers l'intérieur du débouché.
Ainsi, le débouchê forme une tuyère permettant une
sortie de l'air canalisée, sans décrochement des filets
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d'air de la paroi du débouché.
Selon un agencement particulier, l'évent est équipé
entre les débouchés intérieur et extérieur d'une chambre de
tranquilisation.
5 Cette chambre permet de diminuer encore plus les
turbulences de l'écoulement, et ainsi encore augmenter le
rendement de l'émetteur de son.
Selon un aspect avantageux, la chambre de tranqui
lisation forme un renvoi d'angle entre le débouché inté
rieur et le débouché extérieur. Cette disposition permet de
réaliser des évents compacts.
De préférence, au moins l'un des débouchés a un
diamètre adapté pour rendre l'écoulement d'air laminaire au
niveau du débouché.
Pour exploiter au mieux ces phénomènes nouvellement
mis en évidence, l'inventeur en est venu à la conclusion
qu'au lieu de chercher à canaliser le flux uniquement dans
l'évent, il serait bien plus profitable de canaliser le
flux dès l'abord immédiat de la membrane.
L'invention a en conséquence également trait à un
nouveau type d'émetteur de son comportant au moins une mem-
brane vibrante montée dans un corps comportant un conduit
en communication avec l'extérieur par une partie terminale
et dans lequel une face de la membrane rayonne, le conduit
comportant des moyens d'atténuation de turbulence aérodyna-
mique au niveau de la partie terminale lors d'un écoulement
d'air dans le conduit provoqué par des déplacements de la
membrane de grande amplitude.
Ainsi, contrairement aux habitudes universellement
établies dans le domaine de l'acoustique, l'inventeur ne
cherche plus seulement à créer des ondes de pression en
jouant sur l'élasticité de l'air dans le corps, mais égale
ment à guider un flux d'air mis en mouvement par la mem
brane vers l'extérieur avec le moins de turbulence possible
de sorte que ce flux agisse en piston en sortie du corps et
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crée une onde de pression dans l'air ambiant sous l'effet
des déplacements macroscopiques de ce piston d'air, par le
phénomène de rayonnement convectif.
De préfêrence, les moyens d' atténuation de la tur
bulence sont constitués par des formes internes du conduit,
ces formes êtant agencées pour permettre un écoulement ré
gulier de l'air dans le conduit
Selon une première variante de réalisation, le con-
duit possède une partie terminale s'évasant.
Cette partie divergente permet, à l'instar de ce
quï a été expliqué pour l'évent, de transformer en pression
au mois une partie de l'énergie cinêtique de l'air mis en
mouvement par la membrane.
Selon une disposition préférée, l'émetteur de son
Z5 comprend deux haut-parleurs ayant chacun une membrane vi
brante, et montés dans un corps de telle sorte que les mem
branes se font face et soient électriquement reliées en op
position de phase, les faces des membranes se faisant face
rayonnant dans le conduit interne.
Les membranes cumulent leur effet sur le déplace
ment d'air dans le conduit. Pour un déplacement d'air et
donc pour une puissance acoustique donnée, les membranes
ont un déplacement diminué, ce qui permet de reculer le
seuil de puissance au delà duquel les membranes ou les or
ganes mobiles associés arrivent en butée.
L'inventeur s'est aperçu que les haut-parleurs ac-
tuels ont une forme peu adaptêe à permettre un écoulement
laminaire de l'air, spécialement du côté de la membrane
coopérant avec le moteur.
Ainsi, dans le but de mieux contrôler les écoule-
ments d'air générés par la membrane vibrante, l'invention a
également pour objet un haut-parleur comprenant une mem-
brane vibrante montée sur un support et actionnée par un
moteur lié au support, le moteur et le support ayant des
formes aérodynamiques aptes à occasionner le moins de tur-
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bulences possible dans le flux d'air généré par le déplace-
ment de la membrane et baignant le moteur et le support.
Enfin, l' invention a pour obj et un procëdé de pro
duction de son, consistant à provoquer un déplacement al
terné et convectif d'air contenu dans un conduit possédant
une sortie sur l'extérieur et à transformer au moins par-
tiellement l'énergie cinétique ainsi communiquée à P air en
pression au niveau de la sortie du conduit.
. Par déplacement convectif, on entend un déplacement
d'ensemble de l'air d'amplitude non négligeable par rapport
aux dimensions du conduit. Par alterné, on entend un dépla
cement dans un sens puis dans l'autre, au rythme imposé par
l'organe provoquant le déplacement d'air.
D'autres caractéristiques et avantages de
l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la
description qui suit de modes de réalisation particuliers
non limitatifs de l'invention en référence aux figures an
nexées parmi lesquelles .
- la figure 1 est une vue en coupe d'un émetteur de
son selon l'invention.
- la figure 2 est une vue partielle agrandie de la
figure 1 illustrant un évent équipant l'émetteur de son se-
lon l'invention ;
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 2
d'un deuxième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 2
d'une variante du mode de réalisation illustré à la figure
3 ;
- la figure 5 est une vue analogue à la figure 2
d'un troisième mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 6 est une vue en coupe axiale d'un
émetteur de son selon l'invention ;
- la figure 7 est une vue en coupe axiale d'un
émetteur de son selon l'invention ;
- la figure 8 est une vue en coupe axiale d'un
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émetteur de son selon l'invention ;
- la figure 9 est une vue en coupe axiale d'un
haut-parleur selon l'invention.
En référence aux figures 1 et 2, un émetteur de son
selon l'invention comporte de façon connue en soi un haut
parleur 1, ici du type électrodynamique à membrane vibrante
monté sur la paroi d'une enceinte 2 de telle sorte qu'une
face de sa membrane rayonne à l'extérieur, tandis qu'une
autre face rayonne à l'intérieur de l'enceinte 2.
L'enceinte comporte un évent 3 de forme tubulaire d'axe X
et comportant un débouché 4 à l'intérieur de l'enceinte 2,
un conduit 5 ici réduit à un simple col ou étranglement, et
un débouché 6 à l'extérieur de l'enceinte 2.
Le débouché intérieur 4 forme un collecteur conver
gent guidant l'air de l'enceinte 2 forcé à s'échapper de
cette dernière du fait du déplacement de la membrane du
haut-parleur 1 vers l'intérieur de l'enceinte 2. Le conduit
5 forme un col limitant la section de passage de l'évent 3
et jouant le rôle du goulot d'un résonateur de Helmholt~
dont l'enceinte 2 constitue le réservoir. Le débouché exté-
rieur 6 constitue un diffuseur divergent.
Le fonctionnement de l'émetteûr de son est le sui-
vant.
Pour les sons de fréquence moyenne ou haute, les
ondes de pression sont générées essentiellement du fait de
la compressibilité de l'air dans l'enceinte. Le déplacement
de l'air dans l'évent 3 n'est pas notable vis à vis des di-
mensions internes de l'évent 3. L'ensemble se comporte
comme un résonateur classique.
Pour des puissances provoquant des grands déplace-
ments de la membrane, la pression dans l'enceinte varie
dans de grandes proportions et l'air subit alors des dépla-
cements dans l'évent 3 qui ne sont plus négligeables par
rapport aux dimensions de l'évent 3.
Les formes internes de l'évent 3 permettent une
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mise en mouvement de l'air selon un écoulement régulier
sensiblement monodimensionnel. L'air est d'abord mis en vi-
tesse par le débouché intérieur 4, puis passe par le con
duit central 5 en un écoulement régulier, et est canalisé
en jet vers l'extérieur par le débouché extérieur 6.
L'écoulement régulier ainsi réalisé permet d'une
part de minimiser les pertes d'énergie sous forme de turbu-
lences et frottements internes. Il permet d'autre part
d'évïter des turbulences excessives en sortie du débouché
extérieur 6, qui dans les évents classiques sont responsa-
bles d'un bruit de fond détériorant la restitution des
sons. On constate ainsi que la présence d'un évent 3 selon
l'invention a un effet régularisant sur toute la plage de
fréquences de fonctionnement de l'émetteur de son, et aug-
mente ainsi globalement le rendement de l'émetteur de son.
A cet égard, les formes internes de l'évent 3 sui-
vront un profil lentement évolutif, la paroi de l'évent 3
étant aussi exempte que possible d'aspêrités susceptibles
de provoquer des turbulences. Les bords d'entrée des débou-
chés auront un profil adouci, pour éviter les effets de
sifflet .
Selon un aspect remarquable de l'inventïon, le dé-
bouché extérieur 6 a une forme divergente. Cette forme per-
met un ralentissement de l'air en sortie d'évent 3 confor-
mément au principe de conservation du débit de
l'écoulement, et donc une diminution des turbulences de jet
dans l'extérieur. Cette caractéristique permet de diminuer
le diamètre du conduit 5 pour accorder le résonateur
d'Helmholtz à des fréquences très basses, tout en assurant
une faible vitesse d'écoulement de l'air vers l'extérieur
et en gardant le volume de l'enceinte dans des dimensions
raisonnables. La section de sortie du débouché extêrieur 6
pourra ainsi dépasser la moitié de la surface de la mem-
brane du haut-parleur 2, tandis que le diamètre du conduit
5 pourra être diminué dans des proportions considérables.
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La forme divergente permet par ailleurs de conver-
tir en pression l'énergie cinétique correspondant au ralen-
tissement de l'air. Cette caractéristique est spécialement
intéressante lors de l'émission de sons de basses fréquen-
5 ces, pour lesquelles on sait qu'une partie importante de
l'énergie fournie à la membrane du haut-parleur est trans-
formée en énergie cinétique d'ensemble de l'air dans
l'évent. Or cette énergie cinétique ne participe aucunement
aux phénomènes acoustiques. Grâce à cette conversion, on
10 récupère ainsi une partie de l'énergie cinétique de l'air
pour la convertir en pression qui elle intéresse les phéno-
mènes acoustiques.
De façon remarquable, le débouché extérieur 6 a une
portion d'extrémité ayant un profil concave, de concavité
tournée vers l'intérieur du débouché. Le débouché agit ain
si à la manière d'un diffuseur ou d'une tuyère, canalisant
l'air sans décrochement violent des filets d'air de la pa-
roi au moment de sortir de l'évent.
On remarquera que les pavillons exponentiels par
fois utilisés comme adaptateurs d'impédance en sortie des
haut-parleurs ne permettent pas d'effectuer cette conver
sion. En effet, les pavillons de ce type ont un profil con
vexe impropre à assurer un écoulement laminaire monodimen
sionnel. Aux grandes vitesses d'êcoulement atteintes aux
basses fréquences sous forte amplitude, l'air décroche pré-
maturément de la surface du pavillon et part en tour-
billons. Le rendement acoustique s'effondre.
Il a été constaté que l'évent 3 selon l'invention
permet d'améliorer sensiblement le rendement de son pour
toutes les fréquences au delà de la fréquence caractéristi
que du résonateur de Helmholtz. De manière spectaculaire,
l'évent permet également d'obtenir une transmission des
sons de fréquence inférieure à la fréquence caractéristique
du résonateur, avec un réndement excellent. Cet effet sem-
ble pouvoir être expliqué par le rayonnement convectif,
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comme cela a été détaillé dans la partie introductive de la
demande.
La figure 3 est relative à un second mode de réali
sation de l'invention, dans lequel l'émetteur de son est
équipé d'un évent à chambre de tranquilisation.
L'évent 13 comporte un débouché intérieur 14 con
vergent et un débouché extérieur 16 divergent. Une chambre
de tranquilisation 15 est disposée entre les débouchés
14,16 et communique avec le débouché intérieur 14 par un
col 17 et avec le débouché extérieur par un col 18.
La chambre de tranquilisation 15 permet d'une part
de régulariser le flux d'air en le ralentissant après le
passage du col 17 afin d'amortir toute turbulence qui au-
rait pu naître en amont du col 17. L'air est de nouveau. ac-
céléré en sortie de la chambre de tranquilisation 15 par le
col 18 puis ralenti par le débouché extérieur divergent 16.
Selon les dimensions de la chambre de tranquilisation 15,
on pourra provoquer un ralentissement de l'air dans cette
dernière plus ou moins accentué.
La chambre de tranquilisation 15 forme d'autre part
avec le col 18 un second résonateur de Helmholtz en série
avec le premier résonateur formé par l'enceinte 2 et le col
17. On sait qu'un résonateur de ce type a la propriété
d'inverser la phase de l'onde de pression par rapport au
mouvement de la membrane du haut-parleur 1. Le deuxième ré-
sonateur permet d'inverser à nouveau cette phase pour ren-
dre l' onde de pression en phase avec les mouvements de la
membrane.
Le second résonateur rayonne non seulement vers
l'extérieur par le col 18, mais également à l'intérieur de
l'enceinte 2 via le col 17. Ce rayonnement réfléchi a pour
propriété de réguler les mouvements de la membrane du haut-
parleur 1, et permet ainsi d'augmenter le seuil de puïs-
sance au delà duquel les organes mobiles du haut-parleur
viennent en butée, ce qui est particulièrement intéressant
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aux basses fréquences. En quelque sorte, la chambre de
tranquilisation 15 raidit 1.a membrane.
On pourra apporter toute variante à l'émetteur de
son tel que décrit précédemment sans départir du cadre fixé
par les revendications.
En particulier, bien que l'on ait essentiellement
décrit l'écoulement d'air de l'intérieur de l'enceinte vers
l'extérieur correspondant à un mouvement de la membrane
vers l'intérieur de l'enceinte, il est évident que pour un
mouvement de la membrane vers l'extérieur de l'enceinte,
l'écoulement aura lieu de l'extérieur vers l'intérieur
l'enceinte. Dans ce cas, le débouché intérieur de l'évent
joue le rôle du débouché extérieur, et vice-versa. On réa-
lisera de préférence des évents de forme symétrique entre
l'amont et l'aval, bien que des formes non symétriques réa-
lisées selon l'invention fonctionnent également.
Bien que l'on ait décrit ici un évent tubulaire
d'axe moyen rectiligne, on pense également à des évents
ayant une ligne moyenne courbe, la courbure étant néanmoins
assez faible pour garantir un écoulement le plus laminaire
possible.
Si, pour des contraintes d'encombrement, on doit
réaliser un évent franchement coudé, on utilisera de préfé-
rence un évent à chambre de tranquilisation de laquelle
partiront les parties amont et aval selon des directions
arbitraires. Ainsi que cela est illustré à la figure 4 à
titre d'exemple, les parties amont 14 et aval 16 sont is-
sues de la chambre de tranquilisation 15 selon des direc-
tions sensiblement normales entre elles. La chambre de
tranquilisation est ainsi utilisée comme un amortisseur
permettant le renvoi d'angle tout en minimisant les pertes
aérodynamiques.
Bien que l'on ait illustré l'évent comme étant pla
cé essentiellement à l'extérieur de l'enceinte, l'invention
s'applique encore à un évent placé essentiellement dans
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l'enceinte.
Bien que l' on ait illustré l' évent comme ayant une
forme tubulaire, l'invention s'applique encore à un évent
ayant une section annulaire évolutive, ainsi que cela est
illustré à la figure 5 où l'évent 23 est composé d'une par
tie extérieure tubulaire 21 et d'un noyau intérieur 22 lié
à la partie extérieure par des moyens de liaison non repré-
sentés et définissant un canal annulaire pour l'écoulement
de l'air.
Dans les modes de réalisation illustrés en relation
avec les figures 1 à 5, on s' attachera de préférence à ce
que l'écoulement soit laminaire au moins au niveau des dé-
bouchés, ce y compris pour des amplitudes importantes de
déplacement de membrane. A cet effet, on retiendra un dia-
mètre de la section de sortie du débouché assez important
pour obtenir cet écoulement laminaire.
Selon un autre aspect de l' invention, on cherche à
contrôler le flux d'air non plus seulement dans l'évent,
mais dans l'enceinte.
En référence à la figure 6, un émetteur de son se-
lon l'invention comporte un haut-parleur 30 placé dans un
corps 31, le corps 31 ayant des formes internes aptes à
conduire de façon laminaire un flux d'air généré par le
mouvement de la membrane du haut-parleur 30.
Le corps 31 comporte d'un côté de la membrane du
haut-parleur 30 un conduit 32 divergent. Le conduit 32
guide l'air poussé ou aspiré par la membrane du haut-
parleur en un flux sensiblement monodimensionnel, la vi-
tesse de l'air variant par rapport â la vitesse de déplace-
ment de la membrane dans le rapport inverse des sections au
fur et à mesure de l'éloignement de la membrane. Corrélati-
vement, la pression augmente au droit de la section de sor-
tie en relation avec la diminution de vitesse. On récupère
ainsi une partie d'énergie cinétique de l'air que l'on
transforme en pression, tandis que l'on évite les turbulen-
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ces qui naissent généralement au niveau du bord de la mem-
brane lorsque celle-ci rayonne directement dans l'air.
On pourrait ainsi théoriquement envisager des sec
tions de sortie du conduit 32 si importante que la vitesse
de sortie de l'air s'annule et est entièrement convertie en
pression. En pratique, on retiendra des sections de sortie
de l'ordre d'au moins 50% de la surface de la membrane,
avec lesquelles il a été mesuré des gains de plusieurs dé-
cibels aux basses fréquences.
De l'autre côté, le corps 31 comporte un conduit 33
de type convergent/divergent.
Le conduit 33 assure également une fonction de gui-
dage du flux d' air généré par l' autre face de la membrane
lors du déplacement de cette dernière.
La forme convergente/divergente avec un étrangle-
ment intermédiaire 34 permet de créer un volume interne dé-
limité d'une part par la membrane du haut-parleur 30 et
d'autre part par l'étranglement 34 séparant la partie con-
vergente de Ia partie divergente du conduit 33. Ce volume
constitue avec l'étranglement 34 un résonateur de
Helmholtz.
Il faut alors distinguer deux modes de fonctionne-
ment. Lorsque le son émis a une fréquence supérieure à la
fréquence caractéristique du résonateur ainsi constitué, le
résonateur joue son rôle de générateur d'ondes et inverse
la phase de l'onde qui est rayonnée en sortie du conduit
33, de sorte que l'onde rayonnée à la sortie du conduit 33
est en phase avec l'onde rayonnée à la sortie du conduit
32. Par rapport à une enceinte de forme classique, il a été
constaté que la forme interne fuselée du corps permet un
gain supérieur à 7 décibels.
Lorsque la fréquence du son émis est inférieure à
la fréquence caractéristique du résonateur, le conduit 33
joue le rôle d'un guide pour l'écoulement d'air. L'onde de
pression n'est alors pas créée par le résonateur, mais par
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le déplacement alterné de l'air présent dans le conduit de
façon à créer un rayonnement convectif dans l'air ambiant.
Afin de limiter les turbulences au niveau de la partie ter-
minale 35 du conduit 33, on donnera de préférence à celle-
s ci une forme de diffuseur ou, de tuyère, c' est à dire avec
un profil en section présentant une concavité tournée vers
l'intérieur du conduit. De même, le bord de la partie ter-
minale du conduit 33 seront adoucis éviter toute turbulence
générant des bruits lors d'un écoulement d'air entrant.
10 La phase de l'onde de pression ainsi créée n'est
plus inversée, de sorte que l'onde sortant du conduit 33
est en opposition de phase de celle sortant du conduit 32.
On peut penser alors que les deux ondes voient ainsi leurs
effet s'annuler. Mais par rapport à une onde crêée par une
15 membrane rayonnant dans l'air ambiant, il a été constaté
que l'onde générée à la sortie du conduit 33 est spectacu
lairement plus forte de plusieurs décibels. I1 importe donc
peu que les deux ondes sortant soient en opposition de
phase, la différence de niveau sonore empêchant l'une
d'annuler l'autre.
Selon un deuxième mode de réalisation illustré à la
figure 7, l'émetteur de son comporte cette fois un excita-
teur constitué de deux haut-parleurs 40.1 et 40.2 montés de
façon que leurs membranes se font face, les haut-parleurs
étant de préférence électriquement branchés en opposition
de phase pour imposer aux membranes un mouvement alterné
d'éloignement et de rapprochement.
L'émetteur de son comporte un. premier conduit 41 de
forme axisymétrique s'étendant autour d'un axe X normal aux
membranes dans lequel rayonne la face arrière de la mem
brane du haut-parleur 40.2, et présentant deux étrangle
ments successifs 42 et 43 ainsi qu'une sortie divergente
44. La partie de conduit située entre les étranglements 42
et 43 forme une chambre de tranquilisation, à l'instar de
la chambre 15 équipant l'évent selon l'invention.
CA 02446972 2003-11-10
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L'émetteur de son comporte par ailleurs un second
conduit 45 de forme annulaire s'êtendant autour du premier
conduit 41 et dans lequel rayonnent les faces en regard des
deux membranes. Le conduit 45 comporte un étranglement 46
et une sortie divergente 47.
La face arrière de la membrane du haut-parleur 40.1
rayonne dans l'air, mais la puissance qu'elle rayonne est
négligeable par rapport à celle rayonnée par
l'intermédiaire des conduits 41 et 45.
En fonctionnement en moyenne et haute fréquence, le
conduit 41 forme un double résonateur de Helmholtz, tandis
que le conduit 45 forme un simple résonateur de Helmhotlz.
En vertu de l'excitation en opposition de phase, les ondes
de pression sortant des conduits 41 et 45 sont en phase.
Dans un fonctionnement à basse fréquence, en des-
sous des fréquences caractéristiques des résonateurs ainsi
formés, on crée deux écoulements d'air macroscopiques quï
génèrent des ondes de pression en sortie des parties diver-
gentes 44 et 47. Ces ondes de pression sont en opposition
de phase, mais il semble que l'un des flux, en l'occurrence
celui du conduit 45, a un effet plus important que l'autre,
de sorte que l'onde sortant du conduit 45 est prépondé-
rante. L'air contenu dans l'autre flux a plutôt un effet de
contre-réaction qui régule les mouvements des deux membra-
nes.
Il a été ainsi constaté que la puissance transmis-
sible avant saturation des haut-parleurs (c'est-à-dire
avant d'atteindre la butée mécanique des organes mobiles
des haut-parleurs) est augmentée de façon importante par
rapport à un fonctionnement à l'air libre. Par ailleurs, le
gain de l'émetteur est sensiblement amélioré par rapport à
un émetteur classique, et spectaculairement augmentê dans
les basses fréquences.
Selon un troisième mode de réalisation illustré à
la figure 8, l'émetteur de son comporte deux haut-parleurs
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50.1 et 50.2 montés de façon similaire aux haut-parleurs
40.1 et 40.2 du mode de réalisation précédent. Les faces
des membranes rayonnant vers l'extérieur sont chacune asso-
ciées à un conduit divergent en forme de diffuseur 51.1 et
51.2 s'étendant selon un axe X normal aux membranes, les
faces des membranes se faisant face étant elles associêes à
un conduit de type convergent/divergent 52 remarquable en.
ce qu'il possède une symétrie de révolution autour de l'axe
X. Le conduit 52 possède ainsi un étranglement annulaire 53
formant le goulot d'un résonateur de Helmholtz.
Dans les modes de réalisation illustrés en relation
avec les figures 6 à 8, on s'attachera de préférence à ce
que l'écoulement soit laminaire au moins au niveau de la
section de sortie du conduit, ce y compris pour des ampli-
tudes importantes de déplacement de membrane. A cet effet,
on retiendra un diamètre de la section de sortie assez im-
portant pour obtenir cet écoulement laminaire.
L'invention a enfin trait à un haut-parleur, qui,
en référence à la figure 9, comprend une membrane 60 montée
sur un support 61 de forme tubulaire avec une paroi interne
lisse, le support comportant des bras 62 pour retenir un
moteur installé dans un carénage 63 fuselé. Le moteur pos-
sède un organe d'actionnement 64 coopérant avec la membrane
pour lui imposer des déplacements alternés, et ainsi provo-
quer le déplacement macroscopique de l'air situé de par et
d'autre de la membrane. Ainsi que cela est illustré en
pointillés sur la figure 9, la face interne est destinée à
être raccordée à un corps fuselé pour canaliser
l'écoulement d'air ainsi produit. Les formes des profilés
62 et du carénage 63 sont choisies pour provoquer le mini-
mum de turbulences dans le flux d'air les baignant.
On pourra en variante non représentée séparer le
moteur en deux parties installées de part et d'autre de la
membrane dans des carénages fuselés.
L'invention n'est pas limitée aux modes particulier
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de réalisation qui viennent d'être décrits, mais bien au
contraire entend couvrir toute variante qui par
l'utilisation de moyens équivalents, entre dans le cadre de
l'invention tel que défini par les revendications.
Bien que l'on ait illustré l'excitateur de
l'émetteur de son comme étant constitué par la membrane
d'un haut-parleur, l'invention pourra être appliquée plus
généralement à tout excitateur pouvant crêer un déplacement
macroscopique d'air, comme un piston se déplaçant dans un
cylindre.
Bien que les moyens d' atténuation de la turbulence
ait été décrits comme étant essentiellement constitués de
formes internes aérodynamiques permettant un écoulement ré-
gulier, tout dispositif permettant par exemple un recolle-
ment de la couche limite comme un volet ou un dispositif de
succion pariétale, ou encore un dispositif d'amortissement
des turbulences comme une paroi pulsante forment des moyens
d'atténuation selon l'invention. Enfin, l'invention englobe
tout moyen d'adaptation de la forme du conduit ou de
l'évent en fonction du régime de fonctionnement de
l'émetteur de son (puissance, fréquence), et/ou des condi-
tions ambiantes (température, bruit de fond...).
