EP4728753A1 - Système anti-vent pour un ensemble comprenant au moins un microphone - Google Patents

Abstract

Système anti-vent pour un ensemble comprenant au moins un microphone Système anti-vent pour un ensemble comprenant au moins un microphone (1), formé d'une structure rigide (3) comprenant un axe de révolution et au moins une couche de matériau munie d'au moins un canal traversant comprenant au moins deux changements de direction, la portion de surface externe de la structure rigide (3) entourant une première cavité (6). Le système comprend une deuxième cavité (7), destinée à relier la première cavité (6) au microphone (1) par un canal (8) d'un boîtier (5), et dont la surface de la section diminue progressivement entre la section de sortie de la première cavité (6) et la section d'entrée du canal (8) du boîtier (5).

Description

DESCRIPTION

Titre de l’invention : Système anti-vent pour un ensemble comprenant au moins un microphone

[0001] L'invention porte sur un système anti-vent pour un ensemble comprenant au moins un microphone.

[0002] Les évolutions de pression acoustique générées par le vent sur un microphone constituent la principale limitation à la collecte de signaux utiles faibles, tant par le niveau de bruit généré que par son contenu fréquentiel à très basse fréquence, souvent confondu avec celui de bruiteurs lointains en acoustique aérienne.

[0003] L’effet anti-vent recherché consiste à emprisonner la totalité du microphone dans une barrière acoustiquement transparente aux fréquences recherchées, et donc en communication avec l’air extérieur, tout en garantissant un volume d’air au repos autour de la surface sensible du capteur. Pour ce faire, un dispositif anti-vent doit éloigner l’air turbulent du capteur, soit par décollement de la zone de transition turbulente (pour un capteur en mouvement rectiligne rapide), soit, dans le cas plus général concerné par l’invention, par freinage des masses d’air en mouvement qui constituent le vent, tout en autorisant la transmission du son, c’est-à-dire les oscillations microscopiques de l’air autour de sa position d’équilibre.

[0004] Le principe d’un anti-vent est alors de convertir l’énergie cinétique de la masse d’air en mouvement en infime chaleur via de multiples changements imposés de la direction du flux d’air, l’interposition d’une matière poreuse fixe (potentiellement génératrice de vibrations indésirables) ou souple/mobile sur laquelle se dépose l’énergie.

[0005] Il est par ailleurs hautement désirable que le dispositif anti-vent intègre également la structure mécanique qui le porte et :

- possède une solidité suffisante pour assurer la protection mécanique de l’ensemble microphonique ;

- puisse s’adapter à différentes géométries de microphone ; et

- soit simple et peu coûteuse à réaliser.

[0006] De nombreuses solutions sont disponibles, allant de la classique bonnette en mousse ouverte glissée sur le microphone, à des empilements de barrières concentriques dont la plus exposée peut être constituée d’une fourrure polaire (très utilisée dans les reportages en extérieur).

[0007] Tous ces dispositifs reposent sur le freinage de l’air en mouvement :

- soit par des chicanes (dispositif tortueux comportant des obstacles), comme des mousses à cellule ouverte ;

- soit par une absorption de l’énergie cinétique du vent par des matières mobiles comme des fourrures ;

- soit par une interposition de matières fixes poreuses : ce type de protection ne peut généralement être utilisé que derrière l’une des deux premières protections ou, bien sûr, une structure mécanique découplée du microphone, sous peine de transformer l’énergie cinétique d’un vent soutenu en vibrations, potentiellement transmises au microphone.

[0008] De très nombreux fabricants proposent des produits standards ou COTS pour acronyme de "commercial off-the-shelf" en langue anglaise, utilisant ces principes, seuls ou combinés entre eux.

[0009] Il est également connu une autre catégorie de système anti-vents, utilisable sur des porteurs en mouvement linéaire rapide, en éloignant la zone d’air turbulent de la surface sensible via un décollement de la couche limite d’écoulement.

[0010] Tous ces produits sont généralement standardisés aux diamètres des microphones, généralement en fractions de pouces et ne sont par exemple pas adaptés à des antennes constituées de microphones miniatures. Une interface spécifique doit alors être étudiée. De plus, les nouvelles générations de microphones hautement intégrés (MEMS), généralisés par l’électronique grand public comme les smartphones, sont dites "bottom port" n langue anglaise ou port inférieur. A ce titre, les microphones sont directement montés en surface d’un circuit imprimé, ce qui interdit l’emploi de bonnettes classiques, adaptées aux microphones de studio. En conséquence, l’état de l’art n’est pas adapté à l’emploi sur des géométries d’antennes non standardisées : il en résulte des coûts et contraintes importants sur l’étude et la réalisation des adaptations mécaniques spécifiques à l’emploi pour la goniométrie acoustique. [0011] En outre, qu’il s’agisse de mousses ou de fourrures, comme illustrés sur la [Fig.1 ], ces protections anti-vent doivent impérativement être fixées sur des structures mécaniques porteuses destinées à les éloigner du microphone. De plus, les mousses présentent une fragilité intrinsèque qui impose de les doter d’une structure mécanique externe destinée à les protéger contre l’abrasion, les déchirures, et plus généralement contre tout contact externe (par exemple, une grille) lors d’une utilisation en extérieur.

[0012] Les mousses sont également susceptibles de se gorger d’eau dès qu’elles sont soumises à la pluie, ce qui bouche leurs cellules et diminue drastiquement leur transparence acoustique. Les fourrures, même traitées par une substance hydrofuge, retiennent une partie de l’eau de pluie, qui alourdit ses poils et diminue sont efficacité. Dans les deux cas, le gel de l’eau qu’elles contiennent a un effet néfaste sur les capacités de transparence acoustique et de protection contre le vent.

[0013] Aussi, il n’existe pas de solution unique combinant à la fois une protection anti-vent efficace et une adaptation mécanique à des géométries d’antenne complexes telles qu’utilisée en goniométrie acoustique. De plus, les fabricants reconnus sont tournés vers les marchés à grand volume et ne proposent du sur-mesure qu’à des tarifs prohibitifs.

[0014] De facto, s’il est simple et économique d’acquérir des solutions anti-vent tierces, leur adaptation à une géométrie non standard est longue, complexe et très coûteuse, quand elle n’est pas impossible (MEMS). Elle passe souvent par des opérations de maquettage afin de vérifier leur efficacité (pas de simulation possible) et, lorsque celle-ci n’est pas probante, l’ensemble du processus d’adaptation est à revoir.

[0015] Aussi, afin de répondre aux problèmes précédemment cités, il est proposé, selon un aspect de l'invention, un système anti-vent pour un ensemble comprenant au moins un microphone muni d'un boîtier, le système anti-vent comprenant :

- -une structure rigide comprenant un axe de révolution, et au moins une couche de matériau munie d'au moins un canal traversant comprenant au moins deux changements de direction, la portion de surface externe de la structure rigide entourant une première cavité, et dans tout plan comprenant l'axe de révolution, la surface externe comprend au moins un point dont la tangente fait un angle avec l'axe de révolution compris dans l'intervalle ]0°;360°[; et

- une deuxième cavité, destinée à relier la première cavité au microphone par un canal du boîtier, dont la surface de la section diminue progressivement entre la section de sortie de la première cavité et la section d'entrée du canal du boîtier.

[0016] Dans un mode de réalisation, la deuxième cavité est un cône circulaire droit tronqué.

[0017] Selon un mode de réalisation, la portion de surface externe de la structure rigide entourant la première cavité est concave.

[0018] Dans un mode de réalisation, la portion de surface externe de la structure rigide entourant la première cavité est convexe.

[0019] Selon un mode de réalisation, la portion de surface externe de la structure rigide entourant la première cavité est un cône circulaire droit tronqué.

[0020] Dans un mode de réalisation, ladite couche de matériau comprend au moins une portion de surface triplement périodique.

[0021] On entend par surface triplement périodique, une surface constituée d'une brique élémentaire qui se répète dans les trois directions spatiales, ou en d'autres termes, la surface est invariante dans toutes les directions.

[0022] Selon un mode de réalisation, ladite couche de matériau comprend au moins une portion de surface de Schwartz.

[0023] On entend par surface de Schwartz, un cas particulier de surface triplement périodique, ayant une courbure moyenne nulle. Les surfaces minimales de Schwarz sont des surfaces minimales triplement périodiques décrites mathématiquement par Hermann Schwarz.

[0024] Dans un mode de réalisation, ladite couche de matériau comprend au moins un canal traversant comprenant au moins deux changements de direction, chaque portion de canal reliant deux changements de directions successifs étant rectiligne. [0025] Selon un mode de réalisation, le matériau comprend un polymère, et/ou un métal, et/ou une céramique.

[0026] Selon un autre aspect de l'invention, il est également proposé un procédé de fabrication d'un système anti-vent tel que précédemment décrit, utilisant une étape de fabrication additive.

[0027] L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation décrits à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés sur lesquels

- la [Fig.1 ] illustre schématiquement une mousse anti-vent et une fourrure antivent pour microphone, selon l'état de l'art;

- la [Fig.2] illustre schématiquement un ensemble comprenant au moins un microphone, et un système anti-vent, formé d'une structure rigide comprenant au moins une couche de matériau munie d'au moins un canal traversant comprenant au moins deux changements de direction, selon un aspect de l'invention ;

- la [Fig.3] illustre schématiquement des motifs élémentaires de surfaces de Schwartz périodiques, selon un aspect de l'invention ;

- la [Fig.4] illustre schématiquement un ensemble comprenant au moins un microphone, et un système anti-vent comprenant plusieurs couches de matériau munies chacune d'au moins un canal traversant comprenant au moins deux changements de direction, selon un aspect de l'invention ;

- la [Fig.5] illustre schématiquement un ensemble comprenant au moins un microphone, et un système anti-vent débouchant dans le boîtier hermétique percé pour laisser passer le son, selon un aspect de l'invention ;

- la [Fig.6] illustre schématiquement un ensemble comprenant au moins un microphone, et un système anti-vent dans lequel une couche de matériau comprenant au moins deux changements de direction, chaque portion de canal reliant deux changements de directions successifs étant rectiligne, selon un aspect de l'invention;

- les [Fig.7A], [Fig.7B] et [Fig.7C] illustrent schématiquement un système antivent pour un ensemble comprenant au moins un microphone muni d'un boîtier, dans lequel la portion de surface externe de la structure rigide entourant la première cavité est concave, selon un aspect de l'invention ; - les [Fig.8A] et [Fig.8B] illustrent schématiquement des variantes de la figure [Fig.7B], dans lesquelles la deuxième cavité est respectivement de forme concave et convexe ; les [Fig.9A] et [Fig.9B] illustrent schématiquement une variante des figures [Fig.7A] et [Fig.7B], dans laquelle la portion de surface externe de la structure rigide entourant la première cavité est convexe, selon un aspect de l'invention ; les [Fig.10A] et [Fig.l OB] illustrent schématiquement une autre variante des figures [Fig.7A] et [Fig.7B], dans laquelle la portion de surface externe de la structure rigide entourant la première cavité est convexe, selon un aspect de l'invention ; les [Fig.11 A], et [Fig.11 B] illustrent schématiquement une variante des figures [Fig.7A] et [Fig.7B], dans laquelle la portion de surface externe de la structure rigide entourant la première cavité est un cône circulaire droit tronqué ; et les [Fig.12A], et [Fig.12B] illustrent schématiquement une autre variante des figures [Fig.7A] et [Fig.7B], dans laquelle la portion de surface externe de la structure rigide entourant la première cavité est un cône circulaire droit tronqué.

[0028] Sur l'ensemble des figures, les éléments ayant des références identiques sont similaires.

[0029] La présente invention porte sur un système pour un ensemble comprenant au moins un microphone, formé d'une structure rigide comprenant au moins une couche de matériau munie d'au moins un canal traversant comprenant au moins deux changements de direction.

[0030] La [Fig.2] représente schématiquement un ensemble comprenant au moins un microphone 1 , disposé sur un support 2 et un système anti-vent, en l'espèce de forme demi-sphérique, formé d'une structure rigide 3 comprenant au moins une couche de matériau munie d'au moins un canal 4 traversant comprenant au moins deux changements de direction.

[0031] La solution technique repose sur des structures mécaniques comprenant au moins une couche de matériau munie d'au moins un canal traversant comprenant au moins deux changements de direction. Les chicanes ou changements de direction permettent de convertir l’énergie cinétique de la masse d’air en mouvement en chaleur, via de multiples changements imposés de la direction du flux d’air. Le fait que les canaux soient débouchants permet la transmission du son (c’est-à-dire les oscillations microscopiques de l’air autour de sa position d’équilibre). Par exemple, la fabrication additive favorise la fabrication de géométries complexes en petites série sans engendrer de surcoût.

[0032] La présente invention permet ainsi d’obtenir une barrière anti-vent efficace et capable de répondre à des sollicitations mécaniques par elle-même, tout en garantissant un ratio résistance/masse optimisé (à iso performance acoustique).

[0033] La couche de matériau peut comprendre au moins une portion de surface triplement périodique, par exemple au moins une portion de surface de Schwartz.

[0034] La [Fig.3] représente schématiquement des exemples de motifs élémentaires de telles surfaces de Schwartz.

[0035] Par exemple, la couche de matériau comprend au moins un canal traversant comprenant au moins deux changements de direction, chaque portion de canal reliant deux changements de directions successifs étant rectiligne.

[0036] Le matériau peut comprendre un polymère, et/ou un métal, et/ou une céramique.

[0037] La présente invention porte également sur un ensemble comprenant au moins un microphone, muni d'un boîtier et d'un système anti-vent tel que précédemment décrit.

[0038] En variante, l'ensemble comprend au moins un microphone, muni d'un système anti-vent formant boîtier, tel que précédemment décrit, comme illustré sur la [Fig.4],

[0039] La [Fig.5] illustre schématiquement un ensemble comprenant au moins un microphone, et un système anti-vent débouchant dans le boîtier 5 de l'ensemble. [0040] La [Fig.6] illustre schématiquement un ensemble comprenant au moins un microphone, et un système anti-vent dans lequel une couche de matériau comprenant au moins deux changements de direction, chaque portion de canal reliant deux changements de directions successifs étant rectiligne.

[0041] L’invention consiste à réaliser des structures mécaniques de géométrie adaptable à la forme du microphone à protéger, et possédant une capacité anti-vent intrinsèque par l’utilisation de canaux traversants non linéaires, i.e. tortueux, entre les parois extérieures et intérieures, pour freiner des masses d’air extérieur en mouvement, et débouchants, i.e. chaque canal effectue une libre mise en contact entre l’air extérieur et intérieur, via un cheminement arbitrairement complexe dans la matière.

[0042] La forme et la densité de ces canaux traversants dans le matériau résulte d’un compromis entre l’atténuation acoustique aux fréquences d’intérêt et la qualité de l’effet anti-vent recherché.

[0043] La conjonction de ces caractéristiques désirables peut conduire à des géométries internes au matériau potentiellement complexes à réaliser par des procédés industriels classiques, mais parfaitement adaptées à la fabrication additive.

[0044] Un excellent mode de réalisation consiste donc à réaliser la présente invention par fabrication additive, et dans un matériau choisi pour sa tenue mécanique, un réseau dense de canaux non linéaires débouchants, dont la géométrie exacte est définie par des surfaces triplement périodiques telles des surfaces de Schwartz.

[0045] Le réseau dense de canaux non linéaires débouchants, peut ou non être de structure périodique.

[0046] Bien sûr, un autre procédé de fabrication pour la réalisation des structures précédentes peut être utilisé.

[0047] L’invention n’est pas limitée à la réalisation d’une unique barrière anti-vent. Il peut être souhaitable de combiner l’invention à des solutions anti-vent plus classiques (la multiplication de barrières anti-vent acoustiquement transparentes à généralement un effet global bénéfique sur les performances de protection). [0048] Par exemple, il est possible d'utiliser des réserves dans la matière pour y insérer des mousses ou des tissus poreux (barrière anti-insectes). La barrière extérieure de l’invention sert alors également de protection mécanique à cette mousse.

[0049] Il est également possible d'adapter la géométrie externe à des fixations d’antivents standards comme des fourrures ; l’invention se substitue alors à des pièces d’interface mécanique, tout en améliorant sensiblement l'action antivent globale.

[0050] Les [Fig.7A], [Fig.7B], et [Fig.7C] illustrent schématiquement un système antivent pour un ensemble comprenant au moins un microphone 1 muni d'un boîtier 5.

[0051] Le système anti-vent comprend une structure rigide 3 comprenant un axe de révolution 10, au moins une couche de matériau munie d'au moins un canal 4 traversant comprenant au moins deux changements de direction, la portion de surface externe de la structure rigide 3 entourant une première cavité 6. Dans tout plan comprenant l'axe de révolution 10, la surface externe comprend au moins un point dont la tangente fait un angle avec l'axe de révolution 10 compris dans l'intervalle ]0°;360°[.

[0052] Le système anti-vent comprend également une deuxième cavité 7, destinée à relier la première cavité 6 au microphone 1 par un canal 8 du boîtier 5, dont la surface de la section diminue progressivement entre la section de sortie de la première cavité 6 et la section d'entrée du canal 8 du boîtier 5.

[0053] Le système anti-vent comprend également un élément de liaison 9, en l'espèce une portion 9a munie d'un pas de vis mâle destinée à être vissé dans une portion 9b destinée à la recevoir du boîtier 5.

[0054] En variante, l'élément de liaison 9 peut être de la colle, une soudure, une brasure, ou tout autre moyen de fixation adéquat.

[0055] Par exemple, la deuxième cavité 7 peut être un cône circulaire droit tronqué, dont la surface de la section diminue de manière régulière entre la section de sortie de la première cavité 6 et la section d'entrée du canal 8 du boîtier 5. [0056] La [Fig.8A] illustre schématiquement une variante de la figure [Fig.7B], dans laquelle la deuxième cavité 7 est de forme concave.

[0057] La [Fig.8B] illustre schématiquement une variante de la figure [Fig.7B], dans laquelle la deuxième cavité 7 est de forme convexe. [0058] Les [Fig.9A], et [Fig.9B] illustrent schématiquement une variante des figures

[Fig.7A] et, [Fig.7B], dans laquelle la portion de surface externe de la structure rigide 3 entourant la première cavité 6 est convexe.

[0059] Les [Fig.9A] et [Fig.9B] illustrent schématiquement une autre variante des figures [Fig.7A] et [Fig.7B], dans laquelle la portion de surface externe de la structure rigide 3 entourant la première cavité 6 est convexe.

[0060] les [Fig.10A], et [Fig.lOB] illustrent schématiquement une variante des figures [Fig.7A] et, [Fig.7B], dans laquelle la portion de surface externe de la structure rigide 3 entourant la première cavité 6 est un cône circulaire droit tronqué.

[0061] les [Fig.11 A], et [Fig.11 B] illustrent schématiquement une autre variante des figures [Fig.7A] et, [Fig.7B], dans laquelle la portion de surface externe de la structure rigide 3 entourant la première 6 cavité est un cône circulaire droit tronqué.

Claims

REVENDICATIONS

1 . Système anti-vent pour un ensemble comprenant au moins un microphone (1 ) muni d'un boîtier (5), le système anti-vent comprenant : une structure rigide (3) comprenant un axe de révolution (10), au moins une couche de matériau munie d'au moins un canal (4) traversant comprenant au moins deux changements de direction, la portion de surface externe de la structure rigide (3) entourant une première cavité (6), et dans tout plan comprenant l'axe de révolution (10), la surface externe comprend au moins un point dont la tangente fait un angle avec l'axe de révolution (10) compris dans l'intervalle ]0°;360°[; et

- une deuxième cavité (7), destinée à relier la première cavité (6) au microphone (1 ) par un canal (8) du boîtier (5), dont la surface de la section diminue progressivement entre la section de sortie de la première cavité (6) et la section d'entrée du canal (8) du boîtier (5).

2. Système anti-vent selon la revendication 1 , dans lequel la deuxième cavité (7) est un cône circulaire droit tronqué.

3. Système anti-vent selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la portion de surface externe de la structure rigide (3) entourant la première cavité (6) est concave.

4. Système anti-vent selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la portion de surface externe de la structure rigide (3) entourant la première cavité (6) est convexe.

5. Système anti-vent selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la portion de surface externe de la structure rigide (3) entourant la première cavité (6) est un cône circulaire droit tronqué.

6. Système anti-vent selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite couche de matériau comprend au moins une portion de surface triplement périodique.

7. Système anti-vent selon la revendication 6, dans lequel ladite couche de matériau comprend au moins une portion de surface de Schwartz.

8. Système anti-vent selon l'une des revendications 1à 6, dans lequel ladite couche de matériau comprend au moins un canal traversant (4) comprenant au moins deux changements de direction, chaque portion de canal reliant deux changements de directions successifs étant rectiligne.

9. Système anti-vent selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le matériau comprend un polymère, et/ou un métal, et/ou une céramique.

10. Procédé de fabrication d'un système anti-vent selon l'une des revendications précédentes, utilisant une étape de fabrication additive.