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Dispositif pour transmettre des oscillations mécaniques -------------------------------------------------------
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Grâce au développement de la tecnniciue des ondes ultraso- nores, on s'est virement intéressé, au cours des,dernières an- nées, à. la production et à l'utilisation d'oscillations méca- niques ultrasonores. On sait que l'on se sert d'ondes mécani- ques à haute fréquence et de grande puissance pour l'essai non
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d.3str.ictii' de matériaux, ainsi .tua pour la fabrication, resp. l'amélioration, de matières de toutes sortes, par exemple de sols et de gels, d'alliages de très bonne qualité et analogues.
Cornue générateurs ultrasonores on emploie des éléments oscil-
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lants magnétostrictifs ou des cristaux piézoélectriques. Dans les deux cas il s'agit de générateurs possédant une fréquence propre préférentielle. En général, ces générateurs ne peuvent pas être mis directement en contact plein avec les récepteurs, de Manière que. les oscill'ations soient transmises par la voie directe; le plus souvent il faut plutôt intercaler des éléments liquides ou gazeux servant à transmettre l'énergie mécanique du générateur au récepteur.
Comme les générateurs ont toujours
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une résistance ac<1ou,stillue (dureté sonore) élevée,'l'élément de transmission, de même que le récepteur lui-même, devraient , être appropriés i. cette résistance, afin d'assurer un bon ren- dement lors de la transmission de l'énergie. Les récepteurs ne satisfont cependant pas toujours à cette exigence et c'est
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encorobeaucoup moins souvent le cas du conducteur sonore inter- calé, servant à la transmission de l'énergie.
Il en résulte qu'il faut souvent compter sur de fortes pertes de transmis- si.on. On utilise actuellement, comme élément intermédiaire, sur une grande échelle de l'huile lourde minérale qui a une dureté encore plus élevée que l'air et améliore ainsi sensible- ment le rendement par rapport aux exécutions dans lesquelles la transmission de l'énergie est réalisée en intercalant un médium gazeux. D'autre part, on a essayé de remplir de mercu- re l'espace entre générateur et récepteur, mesures qui, il est vrai, réduisent les pertes, mais ne les suppriment nulle- ment.
Cet inconvénient qui, par suite de la mauvaise adaptation, entraîne la perte d'une forte proportion de l'énergie disponi- ble, est éliminé, conformément à l'invention, par lefait 'qu'en-
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tre la source a.'énergie (dont on désignera la dureté sonore par .l i et le récepteur (ayc<nt la dureté sonore de Z2) on in- terce un élément de transmission dont la dureté sonore
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(;e.3=G5 x U3; G = densité;
U = vitesse du son) est égale à la woyeuàe géométrique des duretés sonores des éléments voisins (; ='ït'1 x Z2) et dont l'étendue (d), perpendiculairement au front des ondes, est un multiple d'une demi-longueur d'onde des oscillations 'sonores dans ce médium intermédiaire (d=m.
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pour assurer -Lui contact plein des surfaces,, 1, Ivrs de l'ara-
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ploi d'éléments de transmission solides, les surfaces limitro- piles de l'élément de transmission sont aj:,¯>roçbiàs icelle s¯ii.a récepteur et du générateur et éventuellement recouvertes d'un
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film liquide, notamment d'un film d'huile.
De tels éléments
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de transmission peuvent egaleimnt être utilises pour l'accou- p 1 > ù.i:.; ii de deux conducteurs sonores ayant des duretés sonores
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différentes.
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Si, en casi 1 3:,;...1::i d'un ¯ï¯#âl:lLt. de ti'2.ciSfÜi ssion lipuioe, le .:;éllÓrat3-,.1:L' et le récepteur ne peu/vent ¯1S être disposés dans le circuit ne transmission, en <: i> s .:.# t .1= a1lL 8S coaaitione '..3r.:.- tionnées .pua.'.t 1:. ';.. - ..ur.et:? colore et à la longueur c < .<i circuit C.,', ti'::i::,.¯SS1,G¯1, .1.' ¯.....:..j.i:a: .i-..:Âl.u:: ,¯:i i. 1. '.: dans u.-e aupe, L - -iS ce cas, les 0..:.:ES S 1:.#.i c = #i i g;.l 1: :¯1J'¯..:.... ,.reo...ni.' .m 2 1 C C .l i rents.
Liam. le but t;t':. t.L'. f =. e .# '; ;= e .fl .; :.i.-ù: 1 . ¯: :. 1. =...- i: : . de i ir..;. ' ..a-c'..'.Tj.o.; .: . ; c-oi-'ji' .à .... t " 1 1;: : . # ..: 'i. ;= .....à:..: .c ii> 1.. :..1 ;. 2 é , .à : .. l .. e :¯ :: 3 FL ' à ¯ ; 1 .i.-.. ;. i.' à .i ,.'.:,'.ois de l'...'.upe put 1 ± .:> ii t '. 'é à. ? e 1 5 1.i :'; '¯,!' i' lL e o.:! \..,,3 ± :.: ,1 C #: a 1 g#< e i# , s -3 ":< les es S e o#. ,: i <é 1 iJ i # 1 , ---ut;. 11 aux '.:Lr3i..ïi éléments av 0 1. ;? ¯lLil1 t (. savoir le générateur '.'t le liu1.(::';, i : 5 le '3 1 î ;;L: ci et le récepteur) , Cl:.i¯ l'on a suivies pour C!.O:¯:.li r 1- .et0 'c.cra 0t les u::.t:¯c::Sî.Oï:.,5 2 :Ltél¯0at t 'aiJ.S... } t t t>J:2 1,.\.", -;'3..:.. 1:..;....>-.â.... chese est t V1':..i j;,;; t)CJl..---' 1.:.:. v. -3 t.:' r- illl:i,'.1t.1,0:1 à 1> :.... :...i'3:.J.":
- O.Ü5 ci :'l..J:ï lipides .pue l'on intercale entre ..di:t.: i..: . :: , :L.3r';....,. r'0C, ..:..L, t '.111 :; 1 e :; .e =i ne tr:....l1...iis.. sion soliae.
1.',:..I :.J,;'J.¯.2.2¯-'.,'3 .i i1 .h ± :- ...' .: J. ¯ ' i: ? 'i.:: ,,,,j 'CJ: ,..¯..,.¯.....,: 1J..: 1 .: U,O..I:C :¯iî ï, Ui2 C i. r7:.,':.: ± j: :ù !..:. # t ,1 à # : " L, - :',J1,.; , .., t :1.: : ,.. t :1C; 1'..¯: i;;lt.loitz. J::J..C :.¯yß'J ¯',, ..Lux r di ± 1.,? µi 'Z :.; t:C;.. s...i;:3s:.u.:. 1". :, Ll .I É 'É c.-dessus, c::yC::i..:.:v 't (4 . i :1.....à .à ?.l: 1 .1 ii0!'..o-;nes; ce'Eté ,';:8lUtioL.
0.0 1.;, ,. ti':.i.....i.::L;, .'Ji'< du son présente l t .SlO;/ 1. ¯.:. 'C;:J.8 e < ;# l' .--1"1 peut ui',.11,:.;3 .;: '.1;.:" ,.......ii¯l.,=S E É. 2 :- :).1;: 2 t 1> .3 sonores différentes pour la construction de tels s .à 1 :r m t ,. t ne t-'ansission ccinpcsés; et pue la résistance acoustique d'un pareil élément ne tI..tîl:.'::il.S- sion est déterminée non S111eL;.<.:t par les natériaux utilisés poar la construction, :.-:7¯w 1 #à j.=, : .= :.; e:i t .1. .r les s ci irú..2i.:.bions et par l'exécution (..8;:; différent;.. s16:...Lll:S. un fait ceractéris- tique est le CC,;:ß Ui''i.c'::..',üt de té1* conduites de transmission par rapport a certaines ± 12 ::. g ; ,. =± us fréquence pui, selon le mode 2ie construction J.c-.:: l'élément ue transuissiou, t{. 3.J.J.S- et - 8 r...t soit sa-iS .==i o r t 1- e E e i.:
i n.ï , soit avec un amortissement trs pro- noncé.
Z É é C S e iJ ;.; 16 .3 ig. a s' i' t 2:E .* 5 .. ,:= à ;# des oone....itss ue c>i : - t i. c 1 :i 1>. s .= # s i s 1. s > 1 o à 1; r...; 1 é 1; . "1 1 e Q . 1 1 ;:5 f!:1:,;'t et 3 t:'f;;::LL t;il:¯11..., v.¯, .: L;;'l:'L1G¯1 et de filtres E À- 1. ; l t lV 1 "¯ll Z E j C ; E :, à 1=>',. 1 1> .si se traauit épainnent par.-Le e ± i. ii tA.-;: 1' n 8..2si¯."-:,2 souvent ae t311e conauitus ',.:Ci tï;a:W.i:7.Sù'lGï1 Il - i:l: 0;;r ;(3,:' et 1 ;;¯ ',:.0.1:2 t colore active O ii<1. celles-ci par 1: " C é E À i '11 1 n l ù/ .à ' îJ iiG <2 " C'est t é ;YÉ ±>ï ae C ± .. :]: :,: "2 r's sonores S . , .-: est appliqué: en j-reu t 7 i J¯ c.ee .:P..j.:;;e-.!.T.e c.'... Tl'ansnissici .;.o'.':.opcine.:, ,' :.Glt.i.
:::1.SE à É , Li 1" .. L' é *= 3. ± C 1 11 .é.à ... li 1= E - ' . .5 -! i ' ;] iJ1 L 1E i ,.:. :v ± i :3 .'; r-. t i: L c ;# , '1 ? ià â.J; 'ï(:S1ST".:;:1C.-.7 "t J:.'::c)tW,l l 1¯ t o - - aucteur eta-it ?b <. -Il. ,À epale à la .moyenne == :à #::;e .t i 1 =.OE 1 a e :> L- ,i. i t à sonores S " e É deux ...opiums avoieinancs pour la fréquence d ï i ::. Li 1 - :.¯atr'a, at t i a aaree de piiase <# ,4 r ,: i<;; replee .., ..; un u1 .t jL .> l c à e 7v , 1..J'::.:.v:::",±1l:c..i i' l ± '*1 t tilt (le l'emploi ae tels filtres couaiSLe dans le e 1 lt pue. la ''résistance G.'O,,0...;Ôtt, , ;.. 1J A la :¯,.;,ï':;'4t;: sonore, se laisse facilement adapter aux valeurs intermédiaires nécessai-
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res.
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Pour faciliter la compréhension, on trouvera dans ce qui suit,, quelques exemples d'exécution de l'invention, décrits et représentés à titre d'exemple, à la lumière des dessins sché- matiques.
La fig, '1 montre l'emploi d'un médium solide et
La fig.2 montre l'emploi d'un médium liquide pour la transmission;,
La fig. 3 représente la transmission de l'énergie sonore par un "filtre acoustique".
Dans la disposition selon la fig. 1, l'énergie oscillatoi- re engendrée par le générateur l'est à transmettre au récepteur 2. Soit que la dureté sonore du générateur 1 est égale à Zl, et celle du récepteur égale à Z2. pour assurer une transmis- sion sans pertes de l'énergie sonore, on a intercalé, entre gé- nérateur et récepteur, un élément'de transmission 3 en un mé- dium solide.
Cela étant, la dureté sonore Za de ce médium est choisie telle que la condition Z3 = VZ1 x Z2 soit réalisée et que la longueur de cette trajectoire du son soit d = n x /2, fêtant la longueur d'onde des oscillations sonores dans le. médium de transmission.,
La f ig. 2 montre les mêmes conditions, avecapplication des mêmes désignations, lors de l'emploi d'un médium liquide pour la fabrication de l'élément de transmission. La longueur de la trajectoire du son dans le médium liquide, dont la dureté . sonore est de nouveau égale à Z3, doit encore une, fols être un'. multiple d'une demi-longueur d'onde.
L'épaisseur des parois de l'auge est.choisie égale à une demi-longueur'd'onde; ces parois sont constituées en un médium tel qu'elles satisfont, également aux conditions imposées pour réaliser une parfaite transmission du son. Ces parois représentent donc des éléments intermédiaires supplémentaires. Une telle utilisation de plusieurs éléments intercalaires disposés l'un à la suite de l'autre, peut, dans certaines conditions, également être avantageux lorsqu'on ne.dispose pas d'un médium unique ayant la dureté sonore voulue, mais plutôt d'autres, à l'aide .des- quels on peut couvrir la différence entre les duretés sonores du générateur et du récepteur par plusieurs valeurs intermé-' diaires échelonnées.
La fig. 3 montre une disposition de transmission que l'on peut considérer comme un "filtre acoustique"; ainsi que le montre la figure, le dispositif de transmission se compose d'un corps massif comportant plusieurs espaces creux que l'on doit considérer comme des résonateurs réglés à des fréquences déterminées et permettant le réglage désiré de la dureté sono- re aux valeurs exigées, par un dimensionnement correspondant à des fréquences données. Cela constitue un avantage' essentiel par rapport aux transmetteurs homogènes solides,, resp. liqui- des d'après lés fig. 1 et 2, car on peut obtenir des valeurs quelconques de la.dureté sonore au moyen de tels dispositifs de transmission construits de manière non homogène.
Le cas échéant on peut aussi envisager l'emploi de matières solides poreuses comme moyens de transmission; il est alors possible de choisir le degré de porosité de telle manière que les condi- tions d'adaptation décrites plus haut soient observées.
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Device for transmitting mechanical oscillations -------------------------------------------- -----------
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Thanks to the development of the technique of ultrasonic waves, there has been a shift in interest in recent years. the production and use of ultrasonic mechanical oscillations. It is known that high-power, high-frequency mechanical waves are used for the non-test.
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d.3str.ictii 'of materials, thus .tua for the manufacture, resp. improvement, materials of all kinds, for example soils and gels, very good quality alloys and the like.
Retort ultrasonic generators use oscil- elements
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magnetostrictive lants or piezoelectric crystals. In both cases, they are generators having a preferential natural frequency. In general, these generators cannot be put in full direct contact with the receivers, so. the oscillations are transmitted by the direct route; most often it is rather necessary to insert liquid or gaseous elements serving to transmit the mechanical energy from the generator to the receiver.
As generators always have
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a high ac resistance or stillue (sonic harshness) the transmitting element, as well as the receiver itself, should be suitable i. this resistance, in order to ensure a good output during the transmission of energy. Receivers do not always meet this requirement, however, and it is
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much less often the case of the interposed sound conductor, used for the transmission of energy.
As a result, high transmission losses often have to be expected. Heavy mineral oil is currently used as an intermediate element on a large scale, which has an even higher hardness than air and thus significantly improves the efficiency compared to executions in which the transmission of energy is. carried out by intercalating a gaseous medium. On the other hand, attempts have been made to fill the space between generator and receiver with mercury, measures which, it is true, reduce losses, but in no way eliminate them.
This drawback which, as a result of poor adaptation, leads to the loss of a large proportion of the available energy, is eliminated, according to the invention, by the fact that
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Being the source of energy (whose sound hardness will be designated by .l i and the receiver (having the sound hardness of Z2) we insert a transmission element whose sound hardness
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(; e.3 = G5 x U3; G = density;
U = speed of sound) is equal to the geometric woyeuàe of the sound hardnesses of neighboring elements (; = 'ït'1 x Z2) and whose extent (d), perpendicular to the wave front, is a multiple of half -wavelength of the sound oscillations in this intermediate medium (d = m.
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to ensure full contact with the surfaces ,, 1, Ivrs of the aa-
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use of solid transmission elements, the bordering surfaces of the transmission element are aj:, ¯> roçbiàs icelle s¯ii.a receiver and generator and possibly covered with a
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liquid film, in particular an oil film.
Such elements
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transmission can also be used for mating 1> ù.i:.; ii of two sound conductors having sound harshness
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different.
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If, in case i 1 3:,; ... 1 :: i of a ¯ï¯ # âl: lLt. de ti'2.ciSfÜi ssion lipuioe, le.:; éllÓrat3 - ,. 1: L 'and the receiver cannot be placed in the transmission circuit, in <: i> s.:. # t. 1 = a1lL 8S coaaitione '..3r.: .- tioned .pua.'. T 1 :. '; .. - ..ur.et :? color and at length c <. <i circuit C., ', ti' :: i ::,. ¯SS1, G¯1, .1. ' ¯ .....: .. j.i: a: .i - ..: Âl.u ::, ¯: i i. 1. '.: In u.-e aupe, L - -iS this case, the 0 ..:.: ES S 1:. #. Ic = #iig; .l 1:: ¯1J'¯ ..: ...., .reo ... ni. ' .m 2 1 C C .l i rents.
Liam. the goal t; t ':. t.L '. f =. e. # '; ; = e .fl.; : .i.-ù: 1. ¯::. 1. = ...- i::. of i ir ..;. '..a-c' .. '. Tj.o .; .:. ; c-oi-'ji '. to .... t "1 1 ;::. # ..:' i.; = ..... to: ..:. c ii> 1 ..: .. 1;. 2 é, .à: .. l .. e: ¯ :: 3 FL 'at ¯; 1 .i.- ..;. I.' to .i,. '.:,'. ois de l '...'. upe put 1 ±.:> ii t '.' é to.? e 1 5 1.i: ';' ¯ ,! ' i 'lL e o.:! \ .. ,, 3 ±:.:, 1 C #: a 1 g # <e i #, s -3 ": <les es S e o #. ,: i <é 1 iJ i # 1, --- ut ;. 11 to '.: Lr3i..ïi elements av 0 1.;? ¯lLil1 t (. Namely the generator '.'t the liu1. (::' ;, i: 5 the '3 1 î ;; L: ci and the receiver), Cl: .ī we followed for C! .O: ¯: .li r 1- .et0 'c.cra 0t the u ::. T: ¯c :: Sî.Oï:., 5 2: Ltél¯0at t' aiJ.S ... } ttt> J: 2 1,. \. ", -; '3 ..: .. 1: ..; ....> -. â .... each is t V1': .. ij ;, ;; t) CJl ..--- '1.:.:. v. -3 t .:' r- illl: i, '. 1t.1,0: 1 to 1>: ....:. ..i'3: .J. ":
- O.Ü5 ci: 'l..J: ï lipids .pue is inserted between ..di: t .: i ..:. ::,: L.3r '; ....,. r'0C, ..: .. L, t '.111:; 1st:; .e = i ne tr: .... l1 ... iis .. sion soliae.
1. ',: .. I: .J,;' J.¯.2.2¯ - '.,' 3 .i i1 .h ±: - ... '.: J. ¯' i:? 'i. :: ,,,, j' CJ:, .. ¯ ..,. ¯ .....,: 1J ..: 1.: U, O..I: C: ¯iî ï, Ui2 This. r7:., ':.: ± j:: ù! ..:. # t, 1 to #: "L, -: ', J1,.;, .., t: 1 .::, .. t: 1C; 1' .. ¯: i ;; lt.loitz. J: : J..C: .¯yß'J ¯ ',, ..Lux r di ± 1.,? Μi' Z:.; T: C; .. s ... i;: 3s: .u .: . 1 ". :, Ll .I É 'É c., C :: yC :: i ..:.: V' t (4. I: 1 ..... to. To? .L: 1 .1 ii0 ! '.. o-; nes; ce'Eté,' ;: 8lUtioL.
0.0 1.;,,. ti ':. i ..... i.::L ;, .'Ji' <of the sound presents l t .SlO; / 1. ¯.:. 'C;: J.8 e <; # l' .-- 1 "1 can ui ',. 11,:.; 3.;:' .1;.:", ....... iī l., = SE É. 2: - :). 1 ;: 2 t 1>. 3 different sounds for the construction of such s. To 1: r m t,. t does not cease transmission; and stinks the acoustic resistance of such an element ne tI..tîl:. ':: il.S- sion is determined not S111eL;. <.: t by the materials used in the construction,: .-: 7¯w 1 # to j. =,:. =:.; e: i t. 1. .r les s ci irú..2i.:. bions and by execution (..8;:; different; .. s16: ... Lll: S. a specific fact is the CC,;: ß Ui''i.c ':: ..', üt de té1 * transmission conduits with respect to certain ± 12 ::. G;,. = ± us frequency pui, according to the 2nd construction Jc -. :: l 'element ue transuissiou, t {. 3.JJS- et - 8 r ... t be sa-iS. == iort 1- e E e i .:
i n.ï, or with a very pronounced damping.
Z É é C S e iJ;.; 16 .3 ig. a s 'i' t 2: E. * 5 ..,: = à; # des oone .... itss ue c> i: - t i. c 1: i 1>. s. = # s i s 1. s> 1 o to 1; r ...; 1 e 1; . "1 1 e Q. 1 1;: 5 f!: 1:,; 't and 3 t:' f ;; :: LL t; il: ¯11 ..., v.¯,.: L ;; 'l:' L1G¯1 and filters E À- 1.; lt lV 1 "¯ll ZE j C; E:, at 1 => ',. 1 1>. If it is dragged out by.-The e ± i. ii tA.- ;: 1 'n 8..2sī. "- :, 2 often ae t311e conauitus',.: Ci tï; a: Wi: 7.Sù'lGï1 Il - i: l: 0 ;; r ; (3 ,: 'and 1 ;; ¯',:. 0.1: 2 t active color O ii <1. These by 1: "C é E À i '11 1 nl ù / .à 'îJ iiG < 2 "C'est t é; YÉ ±> ï ae C ± ..:]::,:" 2 sound r's S., .-: is applied: in j-reu t 7 i J¯ c.ee.: P..j.: ;; e -.!. Te c .'... Tl'ansnissici.;. O '.' :. opcine.:,, ': .Glt.i.
::: 1.SE at É, Li 1 ".. L 'é * = 3. ± C 1 11 .é.à ... li 1 = E -'. .5 -! I ';] iJ1 L 1E i,.:.: v ± i: 3. '; r-. ti: L c; #,' 1? ià â.J; 'ï (: S1ST ".:;: 1C .-. 7" t J :. ':: c) tW, ll 1¯ to - - auctor eta-it? b <. -Il., À epale à la .moyenne ==: à # ::; e .ti 1 = .OE 1 ae :> L-, i. It to sound S "e É two ... old opiums for the frequency d i ::. Li 1 -: .¯atr'a, at t i a aaree of piiasis <#, 4 r,: i <;; replee .., ..; un u1 .t jL.> lc to e 7v, 1..J '::.:. v ::: ", ± 1l: c..ii' l ± '* 1 t tilt (the employment has such filters couaiSLe in e 1 lt stinks. the '' resistance G.'O ,, 0 ...; Ôtt,,; .. 1J A la: ¯,.;, ï ':;' 4t ;: sound, se allows easy adaptation to the intermediate values required
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res.
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To facilitate understanding, some examples of the execution of the invention, described and shown by way of example, in the light of the schematic drawings will be found in the following.
Fig, '1 shows the use of a solid medium and
Fig. 2 shows the use of a liquid medium for the transmission ;,
Fig. 3 represents the transmission of sound energy by an "acoustic filter".
In the arrangement according to FIG. 1, the oscillatory energy generated by the generator is to be transmitted to the receiver 2. Let the sound hardness of the generator 1 be equal to Zl, and that of the receiver equal to Z2. to ensure lossless transmission of sound energy, a transmission element 3 made of solid medium has been interposed between generator and receiver.
However, the sound hardness Za of this medium is chosen such that the condition Z3 = VZ1 x Z2 is fulfilled and that the length of this sound trajectory is d = nx / 2, celebrating the wavelength of the sound oscillations in the . transmission medium.,
The f ig. 2 shows the same conditions, with application of the same designations, when using a liquid medium for the manufacture of the transmission element. The length of the path of sound in the liquid medium, including hardness. sound is again equal to Z3, must still be one, fols be one '. multiple of half a wavelength.
The thickness of the walls of the trough is chosen equal to half a wavelength; these walls are made of a medium such that they also satisfy the conditions imposed to achieve perfect sound transmission. These walls therefore represent additional intermediate elements. Such a use of several intermediate elements arranged one after the other, can, under certain conditions, also be advantageous when one does not have a single medium having the desired sound harshness, but rather of others, with the aid of which it is possible to cover the difference between the sound harshness of the generator and the receiver by several scaled intermediate values.
Fig. 3 shows a transmission arrangement which can be considered as an "acoustic filter"; as shown in the figure, the transmission device consists of a solid body comprising several hollow spaces which must be regarded as resonators adjusted to determined frequencies and allowing the desired adjustment of the sound hardness to the required values. , by dimensioning corresponding to given frequencies. This constitutes an essential advantage over solid homogeneous transmitters, resp. liquids according to fig. 1 and 2, since any values of the sound hardness can be obtained by means of such transmission devices constructed in a non-homogeneous manner.
Where appropriate, the use of porous solid materials as transmission means can also be envisaged; it is then possible to choose the degree of porosity in such a way that the adaptation conditions described above are observed.