FR2597693A1 - Acoustic sensor, in particular osteo-microphone and its conjoint use with a protective helmet - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un capteur acoustique ou ostéo-microphone, et à l'utilisation de celui-ci dans un casque de protection. The present invention relates to an acoustic sensor or osteo-microphone, and to the use thereof in a protective helmet.
Quelles que soient les techniques sophistiquées actuellement utilisées dans le domaine de la transmission d'informations, la parole reste et demeurera pour longtemps encore un moyen de communication privilégié. Whatever the sophisticated techniques currently used in the field of information transmission, speech remains and will remain for a long time still a privileged means of communication.
En milieu hostile cependant, milieu dans lequel des éléments perturbateurs tels que le bruit, le vent ou les perturbations dynamiques de l'atmosphère sont présentes, les moyens classiques tels que les microphones, même dans le cas où ces derniers sont très fortement directionnels, ne fonctionnent plus de façon satisfaisante. Dans les cas extrêmes, dans le cas notamment où l'utilisateur est animé d'une vitesse importante par rapport à l'atmosphère ambiante, tel que par exemple le cas de la communication entre parachutistes, les informations captées par microphone,peuventêtretotale- ment incompréhensibles. In a hostile environment, however, in which disturbing elements such as noise, wind or dynamic disturbances of the atmosphere are present, conventional means such as microphones, even if the latter are very strongly directional, do not work more satisfactorily. In extreme cases, in the case in particular where the user is driven at a high speed compared to the ambient atmosphere, such as for example the case of communication between paratroopers, the information picked up by microphone, may be completely incomprehensible. .
Afin de remédier aux inconvénients précités de l'utilisation du microphone, on a tout d'abord proposé de recourir à l'utilisation d'un laryngophone. In order to remedy the aforementioned drawbacks of the use of the microphone, it was first proposed to resort to the use of a laryngophone.
Bien que dans son principe de fonctionnement très semblable à celui du microphone, ce transducteur appliqué directement sur les cordes vocales de l'individu assure la transmission de l'énergie non plus par l'intermédiaire de variationsde la pression de l'air de l'atmosphère ambiante mais sous forme de variations de pression mécanique.Although in its operating principle very similar to that of the microphone, this transducer applied directly to the vocal cords of the individual ensures the transmission of energy no longer via variations of the air pressure of the ambient atmosphere but in the form of mechanical pressure variations.
Ce type de capteur présente, par rapport au microphone, le grand avantage de ne capter pratiquement aucun bruit extérieur ; son agencement ayant été adapté au mieux de façon à rendre celui-ci sensible uniquement aux vibrations transmises directement et non par l'intermédiaire de l'air ambiant. This type of sensor has, compared to the microphone, the great advantage of picking up practically no external noise; its arrangement having been adapted as best as possible so as to make it sensitive only to vibrations transmitted directly and not via the ambient air.
Les laryngophones présentent cependant certains inconvénients les rendant peu appréciés de leurs utilisateurs, tels que la nécessité de porter un tour de cou, ou support de laryngophone, permettant le maintien en appui du capteur. La qualité de transmission dépendant de la force d'appui exercée sur le cou de l'utilisateur, le port de ces laryngophones est désagréable et quelquefois dangereux en raison de risques minimes mais non nuls d'étranglement. En outre la qualité phonique est médiocre et des bruits de frottement apparaissent dès que des équipements périphériques, tels que cols de combinaisons ou de vêtements, câbles ou tuyaux de masques respiratoires ou analogues viennent en contact avec l'élément capteur. Laryngophones have certain drawbacks, however, making them less appreciated by their users, such as the need to wear a neck strap, or laryngophone support, allowing the sensor to remain supported. The quality of transmission depends on the support force exerted on the neck of the user, the wearing of these laryngophones is unpleasant and sometimes dangerous due to minimal but not zero strangulation risks. In addition, the sound quality is poor and frictional noises appear as soon as peripheral equipment, such as collar of suits or of clothing, cables or pipes of respiratory masks or the like come into contact with the sensor element.
Afin de remédier aux inconvénients précités on a plus récemment proposé l'utilisation d'ostéomicrophones. La boîte crânienne étant un bon conducteur des vibrations mécaniques et se trouvant en liaison directe avec le maxillaire inférieur par l'intermédiaire des condyles, il est possible de détecter et de capter les infimes vibrations de la bote crânienne provoquées par l'élocution, les sons émis par les cordes vocales en liaison avec la cavité buccale se propageant sous forme de vibrations mécaniques par conduction osseuse dans la totalité du corps. In order to remedy the aforementioned drawbacks, the use of osteomicrophones has more recently been proposed. The cranial box being a good conductor of mechanical vibrations and being in direct connection with the lower jaw via the condyles, it is possible to detect and capture the minute vibrations of the cranial box caused by speech, sounds emitted by the vocal cords in connection with the oral cavity propagating in the form of mechanical vibrations by bone conduction throughout the body.
De manière générale, ce type de capteur est placé à proximité de la source d'émission sonore, près des condyles par exemple, le choix d'un emplacement plus adapté, tel que le sommet de la tête pouvant être préféré. In general, this type of sensor is placed near the source of sound emission, near the condyles for example, the choice of a more suitable location, such as the top of the head may be preferred.
L'utilisation de tels capteurs a été décrite notamment par la demande de brevet français nO 2 565 057 publiée le 29 novembre 1985. The use of such sensors has been described in particular by French patent application No. 2,565,057 published on November 29, 1985.
Ainsi qu'il est décrit dans la demande de brevet précitée, l'utilisation de ce type de capteur est en général dictée par une utilisationen milieu hostile, en liaison avec le port d'un casque de protection, l'implantation de ce type de capteur au sommet de la tête étant de ce fait facilitée. As described in the aforementioned patent application, the use of this type of sensor is generally dictated by use in a hostile environment, in connection with the wearing of a protective helmet, the implantation of this type of sensor at the top of the head being thereby facilitated.
Bien que pour ces types de capteurs, lorsqu'ils sont utilisés à l'intérieur d'un casque de protection, le frottement d'éléments périphériques ne soit plus à redouter et l'influence des sons extérieurs et des mouvements d'air, vent ou flux d'air violent, soit considérablement atténué, le tres faible niveau des signaux électriques en sortie du capteur impose une amplification substantielle laquelle nécessite l'utilisation d'un préamplificateur extérieur générateur d'encombrement, de gêne et de difficultés d'implantation voire de dégradation du signal électrique, bruits de fond, parasites en présence de radiations radioélectriques intenses. Although for these types of sensors, when used inside a protective helmet, the friction of peripheral elements is no longer to be feared and the influence of external sounds and air movements, wind or violent air flow, that is to say considerably attenuated, the very low level of the electrical signals at the output of the sensor requires a substantial amplification which requires the use of an external preamplifier generating congestion, discomfort and implantation difficulties or even degradation of the electrical signal, background noise, interference in the presence of intense radio radiation.
De plus, en raison de la nécessité d'emploi d'un préamplificateur extérieur, la comptabilité directe avec des équipements existants, tels que les systèmes d'interphonie ou de radio-communications, n'est pas assurée et l'implantation du bottier de préamplificateur dans l'environnement pose des problèmes importants notamment en applications embarquées. In addition, due to the need to use an external preamplifier, direct accounting with existing equipment, such as intercom or radio communications systems, is not guaranteed and the installation of the preamplifier in the environment poses significant problems, especially in embedded applications.
Du fait du principe même de la mise en oeuvre de ces capteurs, le signal de détection représentatif de l'information captée étant une variation de pression sur le capteur et celui-ci dans la quasi totalité des cas étant sensible de la même manière sur ses deux faces, les vibrations de la boîte crânienne sont perçues de la même manière que les vibrations du support de capteur par effet de pincement entre le support et le crâne, ce qui a pour effet de rendre le capteur sensible aux chocs même minimes sur le support. Due to the very principle of the implementation of these sensors, the detection signal representative of the information captured being a pressure variation on the sensor and the latter in almost all cases being sensitive in the same way on its two sides, the vibrations of the cranial box are perceived in the same way as the vibrations of the sensor support by pinching effect between the support and the skull, which has the effect of making the sensor sensitive to even minimal shocks on the support .
En outre, lorsque le casque est muni de systèmes d'écoute à fort niveau, haut-parleurs, ceci est généralement le cas dans les milieux très bruyants, les vibrations correspondantes sont transmises par voie aérienne ou mécanique jusqu'au capteur, certaines fréquences étant même privilégiées du fait de la résonance propre du casque. Il se produit alors une forte dégradation de la qualité de transmission dans les transmissions en duplex par effet de masquage ou d'accrochage. In addition, when the headphones are fitted with high-level listening systems, speakers, this is generally the case in very noisy environments, the corresponding vibrations are transmitted by air or mechanically to the sensor, certain frequencies being even privileged because of the helmet's own resonance. There is then a sharp degradation of the transmission quality in duplex transmissions by masking or hooking effect.
En outre, le frottement des cheveux sur la surface sensible du capteur lors des mouvements relatifs de la tête de l'utilisateur et du casque engendre un signal souvent très intense et cause d'une importante fatigue auditive. In addition, the friction of the hair on the sensitive surface of the sensor during the relative movements of the head of the user and the helmet generates an often very intense signal and causes significant hearing fatigue.
La conduction des vibrations par voie osseuse elle-même met en jeu un nombre important d'éléments mécaniques absorbants difficilement quantifiables car éminemment variables d'un individu à l'autre, ces éléments absorbants ayant pour effet de modifier et transformer le signal vibratoire mécanique issu de l'élo -cution par un effet de filtrage passe-bas s'analysant en une atténuation des composantes de fréquence élevée. The conduction of vibrations by bone itself involves a large number of absorbing mechanical elements which are difficult to quantify since they are eminently variable from one individual to another, these absorbing elements having the effect of modifying and transforming the mechanical vibratory signal issuing of the elo -cution by a low-pass filtering effect which can be analyzed as an attenuation of the high frequency components.
La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients des capteurs précités par la mise en oeuvre d'un capteur acoustique, notamment un ostéomicrophone, dans lequel une linéarisation de réponse du capteur est d'une première part obtenue à l'aide de moyens mécaniques. The object of the present invention is to remedy the drawbacks of the aforementioned sensors by the use of an acoustic sensor, in particular an osteomicrophone, in which a linearization of the response of the sensor is firstly obtained using mechanical means. .
Un autre objet de la présente invention est la mise en oeuvre d'un capteur acoustique, notamment un ostéo-microphone, dans lequel la linéarisation précitée est en outre complétée et améliorée au moyen d'un traitement électronique du signal de détection déli vré par le capteur. Another object of the present invention is the implementation of an acoustic sensor, in particular an osteo-microphone, in which the aforementioned linearization is also supplemented and improved by means of an electronic processing of the detection signal delivered by the sensor.
Un autre objet de la présente invention est également la mise en oeuvre d'un capteur acoustique, notamment un ostéo-microphone, capable de satisfaire aux normes les plus diverses du domaine de l'aéronau tique,des équipements de la protection contre les incendies, des équipements de personnels militaires ou de forces de sécurité publiques ou privées. Another object of the present invention is also the implementation of an acoustic sensor, in particular an osteo-microphone, capable of meeting the most diverse standards in the field of aeronautics, of fire protection equipment, equipment of military personnel or public or private security forces.
Le capteur acoustique, ostéo-microphone notamment, objet de la présente invention, est remarquable en ce qu'il comprend un élément transducteur solidaire d'une semelle de contact de surface de contact supérieure ou égale à la surface sensible du transducteur. Le transducteur délivre, en fonctionnement, un signal de détection. Des moyens de protection de l'élément transducteur permettent de limiter la transmission par voie aérienne de vibrations acoustiques perturbatrices. La semelle de contact, sauf la partie de celle-ci en vis-d-vis de la surface sensible du transducteur, et les moyens de protection de l'élément transducteur sont agencés de façon à former isolation phonique et vibratoire de l'élément transducteur vis-à-vis de son environnement. Des moyens de filtrage et d'amplification du signal de détection délivrent un signal traité. The acoustic sensor, osteo-microphone in particular, object of the present invention, is remarkable in that it comprises a transducer element integral with a contact sole of contact surface greater than or equal to the sensitive surface of the transducer. The transducer delivers, in operation, a detection signal. Means for protecting the transducer element make it possible to limit the transmission by air of disturbing acoustic vibrations. The contact sole, except the part thereof facing the sensitive surface of the transducer, and the means of protection of the transducer element are arranged so as to form sound and vibration isolation from the transducer element vis-à-vis its environment. Means for filtering and amplifying the detection signal deliver a processed signal.
Le capteur acoustique, objet de l'invention, trouve avantageusement application à la communication vocale en milieu perturbé en présence de niveau de bruit important ou de perturbations de l'atmosphère ambiante importantes dans les situations les plus variées, telles que, notamment, communication entre personnels de lutte contre les incendies, personnels civils ou militaires en cours d'opérations de parachutisme en situation de voilure déployée ou non. The acoustic sensor, object of the invention, advantageously finds application to voice communication in a disturbed environment in the presence of significant noise level or significant disturbances of the ambient atmosphere in the most varied situations, such as, in particular, communication between fire-fighting personnel, civil or military personnel in the course of parachuting operations, whether or not the wing is deployed.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description et à l'observation des dessins ci-après dans lesquels :
la figure 1 représente respectivement en a), b), c) une vue de face du capteur acoustique objet de l'invention, une vue en coupe longitudinale selon un plan de coupe AA de la figure la) et une vue en coupe transversale selon un plan de coupe BB de la figure la),
la figure 2 représente une vue partielle d'un détail de réalisation particulièrement avantageux de la figure lob),
la figure 3 représente un schéma synoptique général des moyens de traitement électroniques du signal conformément à l'objet de la présente invention,
la figure 4 représente la caractéristique atténuation - fréquence de moyens de conformation par filtrage mis en oeuvre conformément à l'objet de l'invention,
les figures 5a, 5b, 5c représentent respectivement une vue en coupe d'un capteur acoustique avantageusement utilisé conjointement avec un casque de protection et les courbes d'atténuation relatives du signal en fonction de la fréquence apportée tant par les éléments de protection mécanique que de traitement électronique du signal conformément à la présente invention. The invention will be better understood on reading the description and on observing the drawings below in which:
Figure 1 shows respectively in a), b), c) a front view of the acoustic sensor object of the invention, a longitudinal sectional view along a section plane AA of Figure la) and a cross-sectional view along a section plane BB of FIG. la),
FIG. 2 represents a partial view of a particularly advantageous embodiment detail of FIG. lob),
FIG. 3 represents a general block diagram of the electronic signal processing means in accordance with the object of the present invention,
FIG. 4 represents the attenuation - frequency characteristic of means of shaping by filtering implemented in accordance with the object of the invention,
FIGS. 5a, 5b, 5c respectively represent a sectional view of an acoustic sensor advantageously used in conjunction with a protective helmet and the relative attenuation curves of the signal as a function of the frequency provided both by the mechanical protection elements and by electronic signal processing in accordance with the present invention.
Le capteur acoustique objet de la présente invention sera tout d'abord decrit en liaison avec les figures la, lb et ic. The acoustic sensor object of the present invention will firstly be described in connection with Figures la, lb and ic.
Conformément aux figures la et lb notamment, le capteur acoustique comprend un élément transducteur 10 solidaire d'une semelle de contact 71 de surface de contact supérieure ou égale à la surface sensible du transducteur, lequel en fonctionnement délivre un signal de détection. In accordance with FIGS. 1 a and 1 b in particular, the acoustic sensor comprises a transducer element 10 integral with a contact sole 71 with a contact surface greater than or equal to the sensitive surface of the transducer, which in operation delivers a detection signal.
Des moyens de protection notés 2 sur les figures la et lb permettent d'assurer la protection de l'élément transducteur par une limitation de la transmission par voie aérienne de vibrations acoustiques perturbatrices. La semelle de contact 11, -sauf bien entendu la partie de celle-ci qui se trouve en vis-àvis de la surface sensible du transducteur, et les moyens de protection de l'élément transducteur sont avantageusement agencés de façon à former isolation phonique et vibratoire de l'élément transducteur vis-à-vis de son environnement. Par isolation phonique on entend bien entendu la mise en oeuvre par les moyens de protection d'une atténuation suffisante de la transmission des signaux sonores.Par isolation vibratoire on entend par contre la réalisation par les moyens de protection 2 d'une atténuation suffisante des vibrations mécaniques susceptibles d'atteindre le transducteur 10 au niveau de zones de celui-ci autre que la surface sensible du transducteur par l'intermédiaire de la semelle de contact 11;
En outre, le capteur acoustique objet de l'invention comprend également des moyens 3 de filtrage et d'amplification du signal de détection délivrés par le transducteur 10, ces moyens délivrant un signal traité par l'intermédiaire d'un fil de connexion ou câble de connexion noté 13.Sur la figure lb notamment, les moyens 3 de filtrage et d'amplification du signal de détection ont été représentés de manière schématique par le circuit imprimé comportant l'ensemble des éléments et circuits électroniques permettant la mise en oeuvre des moyens de filtrage et d'amplification.Protection means denoted 2 in FIGS. 1a and 1b make it possible to protect the transducer element by limiting the transmission by air of disturbing acoustic vibrations. The contact sole 11, except of course the part thereof which is opposite the sensitive surface of the transducer, and the means of protection of the transducer element are advantageously arranged so as to form sound insulation and vibration of the transducer element with respect to its environment. The term “sound insulation” means, of course, the implementation by the protection means of sufficient attenuation of the transmission of the sound signals. The term “vibration isolation” means the achievement by the protection means 2 of sufficient attenuation of the vibrations. mechanical likely to reach the transducer 10 at areas thereof other than the sensitive surface of the transducer via the contact sole 11;
In addition, the acoustic sensor object of the invention also comprises means 3 for filtering and amplifying the detection signal delivered by the transducer 10, these means delivering a signal processed via a connection wire or cable connection noted 13. In FIG. 1b in particular, the means 3 for filtering and amplifying the detection signal have been represented schematically by the printed circuit comprising all the electronic elements and circuits allowing the implementation of the means filtering and amplification.
De manière avantageuse, l'élément transducteur 10 peut être constitué de manière non limitative par un élément piezo-électrique, un capteur électromagnétique, un capteur électrostatique ou analogue. Advantageously, the transducer element 10 can be constituted in a nonlimiting manner by a piezoelectric element, an electromagnetic sensor, an electrostatic sensor or the like.
Conformément à une caractéristique avantageuse du capteur acoustique objet de l'invention, la semelle de contact 1 1 peut, lorsque la surface sensible du transducteur proprement dit est suffisante, être constituée par celle-ci. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'objet de l'invention, la semelle de contact 11 peut être rapportée sur la surface sensible du transducteur 10 lorsque la surface de celle-ci n'est pas considérée comme suffisante. Dans ce dernier cas, la semelle de contact 11 peut être rapportée par collage sur la surface sensible du transducteur 10 au moyen d'une colle wARALDITE" par exemple. According to an advantageous characteristic of the acoustic sensor object of the invention, the contact sole 1 1 may, when the sensitive surface of the transducer itself is sufficient, be formed by it. According to another advantageous characteristic of the object of the invention, the contact sole 11 can be attached to the sensitive surface of the transducer 10 when the surface of the latter is not considered to be sufficient. In the latter case, the contact sole 11 can be attached by bonding to the sensitive surface of the transducer 10 by means of a wARALDITE "adhesive, for example.
Par surface suffisante de la surface de contact de la semelle de contact 11 on entend, confordément à l'objet du capteur acoustique selon l'invention, une surface permettant d'assurer une atténuation suffisante des bruits ou vibrations mécaniques provoqués par le frottement des cheveux, des masses faibles de cheveux, telles que des mèches de cheveux par exemple. By sufficient surface of the contact surface of the contact sole 11 is meant, in accordance with the object of the acoustic sensor according to the invention, a surface making it possible to ensure sufficient attenuation of the mechanical noises or vibrations caused by the friction of the hair. , small masses of hair, such as locks of hair, for example.
Une description plus détaillée d'un tel effet d'atténuation des bruits ou vibrations provoqués par le frottement des cheveux par une surface de contact suffisante sera donnée plus en détail ultérieurement dans la description. Conformément à une caractéristique avantageuse du capteur acoustique objet de l'invention, la semelle de contact 11 peut présenter une surface active supérieure à 1 cm2.A more detailed description of such an effect of attenuation of the noises or vibrations caused by the friction of the hair by a sufficient contact surface will be given in more detail later in the description. In accordance with an advantageous characteristic of the acoustic sensor which is the subject of the invention, the contact sole 11 can have an active surface greater than 1 cm 2.
Conformément à un autre aspect particulièrement avantageux du capteur acoustique objet de l'invention, les moyens de protection de l'élément transducteur 10 permettant de limiter la transmission par voie aérienne de vibrations acoustiques perturbatrices peuvent être conformés selon un anneau noté 20 sur les figures la et lb. In accordance with another particularly advantageous aspect of the acoustic sensor which is the subject of the invention, the means of protection of the transducer element 10 making it possible to limit the transmission by air of disturbing acoustic vibrations can be shaped according to a ring noted 20 in FIGS. and lb.
De manière avantageuse, l'anneau 20 entoure sensiblement la semelle de contact 11 et le transducteur 10 lesquels sont disposés en partie centrale de 1 'anneau. Advantageously, the ring 20 substantially surrounds the contact sole 11 and the transducer 10 which are arranged in the central part of the ring.
Selon un mode de réalisation avantageux du capteur acoustique objet de l'invention, les moyens 3 de filtrage et d'amplification du signal de détection, le transducteur 10 et la semelle de contact 11 sont avantageusement intégrés au corps du capteur 12. Ce dernier est de préférence formé d'une seule pièce par des techniques d'injection, de moulage, ou d'assemblage mécanique. Ainsi qu'il apparat en outre en figures la et lb, l'anneau de protection 20 peut avantageusement être matérialisé par le corps du capteur lui-même lequel est alors sensiblement de révolution par rapport à un axe définissant une première direction notée A sur la figure lb et par au moins un sillon central 21 entourant la semelle de contact 11 et le transducteur 10. According to an advantageous embodiment of the acoustic sensor object of the invention, the means 3 for filtering and amplifying the detection signal, the transducer 10 and the contact sole 11 are advantageously integrated into the body of the sensor 12. The latter is preferably formed in one piece by injection, molding, or mechanical assembly techniques. As it further appears in FIGS. 1a and 1b, the protective ring 20 can advantageously be embodied by the body of the sensor itself which is then substantially of revolution relative to an axis defining a first direction denoted A on the FIG. 1b and by at least one central groove 21 surrounding the contact sole 11 and the transducer 10.
Bien entendu, de manière non limitative, le corps de capteur peut comporter plusieurs sillons successifs de façon à déterminer sensiblement une partie centrale comportant le transducteur 10 et la semelle de contact 11 et une partie périphérique constituant l'anneau proprement dit 20 la partie centrale et la partie périphérique étant séparées par le ou les sillons.Of course, without limitation, the sensor body may comprise several successive grooves so as to substantially determine a central part comprising the transducer 10 and the contact sole 11 and a peripheral part constituting the ring proper 20 the central part and the peripheral part being separated by the groove (s).
Selon une caractéristique avantageuse du capteur acoustique conforme à la présente invention, le ou les sillons 21 constituent une zone d'affaiblissement dans le corps du capteur présentant dans une première direction A orthogonale à la surface sensible du transducteur 10 une élasticité suffisante pour permettre la transmission au transducteur des vibrations mécaniques se propageant dans les os de la botte cranienne. Le ou les sillons 21 permettent également un découplage mécanique de l'ensemble formé par le transducteur 10 et par la semelle de contact 11 dans toute deuxième direction radiale, notée D, du capteur orthogonal à la première direction A. According to an advantageous characteristic of the acoustic sensor according to the present invention, the groove or grooves 21 constitute a weakening zone in the body of the sensor having in a first direction A orthogonal to the sensitive surface of the transducer 10 an elasticity sufficient to allow transmission to the transducer of mechanical vibrations propagating in the bones of the cranial boot. The groove (s) 21 also allow mechanical decoupling of the assembly formed by the transducer 10 and by the contact sole 11 in any second radial direction, denoted D, from the sensor orthogonal to the first direction A.
Conformément à une caractéristique avantageuse du capteur acoustique objet de l'invention, le matériau formant le corps du capteur peut être constitué par un matériau amortisseur de vibrations. In accordance with an advantageous characteristic of the acoustic sensor which is the subject of the invention, the material forming the body of the sensor can consist of a vibration-absorbing material.
Ces matériaux peuvent, d'une part, être constitués par des matériaux de densité normalement constante mais dont la compliance est rendue variable par un traitement mécanique, matériaux tels que des silicones, des matières plastiques, du caoutchouc, et un matériau connu sous le nom de "LATEX". Ces matériaux sont par exemple mis en forme par moulage et les traitements classiques de moulage permettent d'obtenir des configurations de matériaux à compliance variable. Les matériaux précités peuvent, d'autre part, être cons titubés par des matériaux à densité variable comportant par exemple des alvéoles, ces matériaux constituant alors des mousses. Ils peuvent également être constitués par des matériaux à densité variable en l'absence d'alvéoles.Dans le cas où des mousses sont utilisées, la pression interne du gaz remplissant les alvéoles est choisie de façon à obtenir une compliance contrôlée du matériau. These materials can, on the one hand, consist of materials of normally constant density but whose compliance is made variable by mechanical treatment, materials such as silicones, plastics, rubber, and a material known under the name of "LATEX". These materials are for example shaped by molding and conventional molding treatments make it possible to obtain configurations of materials with variable compliance. The aforementioned materials can, on the other hand, be made up of variable density materials comprising, for example, cells, these materials then constituting foams. They can also be made of materials with variable density in the absence of cells. In the case where foams are used, the internal pressure of the gas filling the cells is chosen so as to obtain a controlled compliance of the material.
De manière avantageuse, et afin d'améliorer l'absorption des vibrations mécaniques parasites, le corps de connecteur 12 peut également être muni de cavités ou logements remplis d'un liquide visqueux permettant l'atténuation des vibrations mécaniques parasites par absorption visqueuse. Ces liquides peuvent par exemple être constitués par des huiles, ou des huiles silicone. Enfin, afin d'améliorer l'élasticité du corps de capteur, un filtrage mécanique des vibrations parasites peut être obtenu au moyen de gaufrages ménagés par exemple sur la surface du sillon 21, les gaufrages étant notés 210 sur la figure lb. Le gaufrage précité ou des cannelures par exemple ou tout autre moyen mécanique permet d'assurer un filtrage mécanique par construction. Advantageously, and in order to improve the absorption of parasitic mechanical vibrations, the connector body 12 can also be provided with cavities or housings filled with a viscous liquid allowing the attenuation of parasitic mechanical vibrations by viscous absorption. These liquids can for example consist of oils, or silicone oils. Finally, in order to improve the elasticity of the sensor body, mechanical filtering of the parasitic vibrations can be obtained by means of embossings made for example on the surface of the groove 21, the embossings being denoted 210 in FIG. 1b. The aforementioned embossing or grooves for example or any other mechanical means makes it possible to provide mechanical filtering by construction.
Conformément à un aspect avantageux du capteur acoustique objet de l'invention, le corps de capteur 12 peut être formé d'une seule pièce par injection, moulage ou assemblage mécanique. Dans ce dernier cas, l'assemblage des matériaux conformés selon des pièces élémen- taires peut être réalisé par collage. According to an advantageous aspect of the acoustic sensor object of the invention, the sensor body 12 can be formed in one piece by injection, molding or mechanical assembly. In the latter case, the assembly of shaped materials according to elementary parts can be carried out by gluing.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux du capteur acoustique objet de l'invention, le corps de capteur 12 peut avantageusement être réalisé par moulage ou par injection. Dans ce cab, et de manière non limitative, le matériau constitutif du corps du capteur peut présenter avantageusement une densité variable sensiblement de la partie périphérique à la partie intérieure de celui-ci. La densité du matériau constitutif du corps du capteur peut par exemple avantageusement être décroissante de la partie périphérique à la partie intérieure de celuici soit continûment, un gradient de densité étant réalisé, soit par palier, le matériau étant en quelque sorte constitué en couches successives de densité différente.Lors du moulage ou de l'injection, conformément au mode de réalisation représenté en figure lb, la semelle de contact 11 peut être recouverte par une pellicule sensiblement rigide, notée 120,du matériau constitutif du corps du capteur. Cette pellicule notée 120 peut avantageusement être obtenue par un chauffage convenable du moule ou du dispositif d'injection. According to a particularly advantageous embodiment of the acoustic sensor object of the invention, the sensor body 12 can advantageously be produced by molding or by injection. In this cab, and in a nonlimiting manner, the material constituting the body of the sensor can advantageously have a variable density substantially from the peripheral part to the internal part thereof. The density of the material constituting the body of the sensor can for example advantageously be decreasing from the peripheral part to the internal part of this one, either continuously, a density gradient being produced, or by stages, the material being somehow made up of successive layers of different density. During molding or injection, in accordance with the embodiment shown in FIG. 1b, the contact sole 11 can be covered by a substantially rigid film, denoted 120, of the material constituting the body of the sensor. This film denoted 120 can advantageously be obtained by suitable heating of the mold or of the injection device.
Sur la figure lb, la pellicule sensiblement rigide 120 est représentée essentiellement par une succession de traits discontinus symbolisant la densité sensiblement décroissante du matériau constitutif du corps du capteur de la partie périphérique à la partie intérieure de celui-ci. La pellicule sensiblement rigide 120 permet au niveau de la semelle de contact 11 notamment une bonne transmission des vibrations mécaniques normalement transmises par la botte crânienne.In FIG. 1b, the substantially rigid film 120 is represented essentially by a succession of broken lines symbolizing the substantially decreasing density of the material constituting the body of the sensor from the peripheral part to the internal part thereof. The substantially rigid film 120 allows at the level of the contact sole 11 in particular good transmission of the mechanical vibrations normally transmitted by the cranial boot.
Afin d'obtenir une amélioration des propriétés de transmission de la semelle de contact 11, le capteur acoustique conformément à un aspect particulièrement avantageux de l'invention, ainsi que représenté en figure 2, peut être agencé de façon que la semelle de contact 11,rapportée par exemple au transducteur 10, affleure la surface de contact du capteur, en l'absence de pellicule 120. Dans ce cas, la semelle de contact ll peut avantageusement être constituée par un matériau du type matériau incompressible. Par matériau incompressible, on entend bien entendu tout matériau capable de transmettre les vibrations mécaniques transmises par la boite crânienne sans atténuation notable et en particulier des matériaux tels que matériaux de la classe des bakélites, matériaux élastomères, ou matériaux plastique rigide. In order to obtain an improvement in the transmission properties of the contact sole 11, the acoustic sensor according to a particularly advantageous aspect of the invention, as shown in FIG. 2, can be arranged so that the contact sole 11, reported for example to the transducer 10, is flush with the contact surface of the sensor, in the absence of film 120. In this case, the contact sole 11 can advantageously consist of a material of the incompressible material type. By incompressible material is understood of course any material capable of transmitting the mechanical vibrations transmitted by the cranial box without notable attenuation and in particular materials such as materials of the bakelite class, elastomeric materials, or rigid plastic materials.
Ainsi qu'il apparat en outre en figuresla et lb notamment, le corps du capteur 12 au voisinage du fil de connexion 13 transmettant le signal traité peut avantageusement comporter une membrane 14 formant palmure. La membrane, côté opposé à la semelle de contact 11, peut avantageusement être munie de moyens de fixation au capteur 16. Selon une variante avantageuse de réalisation du capteur acoustique objet de l'invention, les moyens de fixation du capteur 16 peuvent de manière non limitative être constitués, par exemple ainsi qu'il est représenté de façon schématique en figure lb, par une bande auto-fixante telle que par exemple une bande commercialisée sous le nom de "bande VELCRO".Une zone auto-fixante de même type peut alors être prévue sur tout support du capteur lectro- acoustique objet de l'invention, appropriée de façon à former une fixation parfaitement stable du capteur acoustique de l'invention et un centrage et un positionnement particulièrement précis de celui-ci. Ainsi qu'il apparat en outre en figures la et lc notamment, la membrane 14 formant palmure peut avantageusement être munie de nervures de renforcement notées 15 lesquelles permettent d'assurer une cohésion mécanique convenable de l'ensemble. As it also appears in FIGS. 1a and 1b in particular, the body of the sensor 12 in the vicinity of the connection wire 13 transmitting the processed signal may advantageously include a membrane 14 forming a web. The membrane, on the side opposite to the contact sole 11, can advantageously be provided with means for fixing to the sensor 16. According to an advantageous variant embodiment of the acoustic sensor which is the subject of the invention, the means for fixing the sensor 16 can not limitative be constituted, for example as shown schematically in Figure lb, by a self-fixing strip such as for example a strip sold under the name of "VELCRO strip". A self-fixing area of the same type can then be provided on any support of the electro-acoustic sensor object of the invention, suitable so as to form a perfectly stable attachment of the acoustic sensor of the invention and a particularly precise centering and positioning thereof. As it further appears in FIGS. 1a and 1c in particular, the membrane 14 forming webbing can advantageously be provided with reinforcing ribs denoted 15 which make it possible to ensure suitable mechanical cohesion of the assembly.
Une description plus détaillée des moyens d'amplification et de traitement du signal de détection conformément à l'objet de l'invention sera maintenant donnée en liaison avec les figures 3 et 4. A more detailed description of the means for amplifying and processing the detection signal in accordance with the object of the invention will now be given in conjunction with FIGS. 3 and 4.
Sur la figure 3, on a représenté un schéma synoptique général des moyens de traitement électroniques précités. L'élément transducteur 10 est représenté et relié à un bloc fonctionnel représenté en traits discontinus, noté AM, lequel représente l'atténuation ou filtrage apporté en fonction de la fréquence par les moyens de protection mécanique précédemment décrits aux vibrations parasites extérieures, le signal de détection délivré par le transducteur 10 compte tenu de la présence de ces moyens de protection étant obtenu au point de test
A du schéma de la figure 3. Le signal de détection ainsi obtenu est tout d'abord soumis à une amplification de premier niveau au moyen d'un amplificateur de type classique noté 30. Cette amplification permet notamment dans le cas de l'utilisation d'un transducteur 10 de type électromagnétique normalement disponible dans le commerce, d'obtenir à partir d'un signal de niveau de l'ordre de 0A mV au point A, niveau du signal de détection, un signal d'amplitude dix fois plus grande sensiblement. Le signal amplifié est ensuite soumis à des moyens 31 de filtrage de sélection de bande de fréquence utile permettant notamment l'atténuation du signal de détection d'une part aux fréquences basses parasites telles que les fréquences reçues par induction ainsi que les fréquences bassesd'origine mécanique captées par le transducteur 10.Les moyens de filtrage 31 de sélection de bande de fréquence utile permettent également d'autre part d'assurer une atténuation aux fréquences hautes correspondant aux fréquences de transmission téléphonique sensiblement. Ainsi, en fonction notamment de l'application envisagée, application aéronautique par exemple, la bande de fréquences utile pourra être comprise entre 400 Hz et 3000 Hz.In Figure 3, there is shown a general block diagram of the aforementioned electronic processing means. The transducer element 10 is shown and connected to a functional block shown in broken lines, denoted AM, which represents the attenuation or filtering provided as a function of frequency by the mechanical protection means previously described to external parasitic vibrations, the signal of detection delivered by the transducer 10 taking into account the presence of these protection means being obtained at the test point
A of the diagram in FIG. 3. The detection signal thus obtained is first of all subjected to a first level amplification by means of an amplifier of conventional type denoted 30. This amplification makes it possible in particular in the case of the use of a transducer 10 of the electromagnetic type normally commercially available, to obtain from a level signal of the order of 0A mV at point A, level of the detection signal, a signal of amplitude ten times greater noticeably. The amplified signal is then subjected to means 31 of filtering for selecting the useful frequency band allowing in particular the attenuation of the detection signal on the one hand at parasitic low frequencies such as the frequencies received by induction as well as the original low frequencies. mechanical sensed by the transducer 10. The filtering means 31 for selecting the useful frequency band also make it possible, on the other hand, to provide attenuation at the high frequencies corresponding to the telephone transmission frequencies substantially. Thus, depending in particular on the envisaged application, aeronautical application for example, the useful frequency band may be between 400 Hz and 3000 Hz.
Dans d'autres applications, telles que par exemple l'intercommunication téléphonique, la bande de fréquence utile pourra être élargie, notamment aux fréquences basses, de façon à correspondre sensiblement aux fréquences de transmissions téléphoniques. Les moyens de filtrage 31 peuvent avantageusement être constitués par exemple par un filtre passe-haut et un filtre passe-bas ajustables présentant une atténuation dans leur bande d'atténuation respective comprise entre 12 et 24 dB/octave par exemple. In other applications, such as for example telephone intercommunication, the useful frequency band may be widened, in particular at low frequencies, so as to correspond substantially to the frequencies of telephone transmissions. The filtering means 31 can advantageously be constituted for example by an adjustable high-pass filter and a low-pass filter having an attenuation in their respective attenuation band between 12 and 24 dB / octave for example.
Ainsi qu'il apparaît en outre en figure 3, le moyen 3 de filtrage comporte également connectés en cascade avec les moyens 31 de filtrage de sélection de bandes utiles des moyens 32 de conformation par filtrage permettant de compenser l'altération aux fréquences hautes provoquéespar l'absorption des vibrations mécaniques aux fréquences correspondantes par les tissus mous de la boîte crânienne et par le capteur. As it further appears in FIG. 3, the filtering means 3 also comprises connected in cascade with the filtering means 31 for selecting useful bands means of conformation by filtering making it possible to compensate for the alteration at high frequencies caused by the absorption of mechanical vibrations at the corresponding frequencies by the soft tissues of the skull and by the sensor.
Bien entendu, l'altération aux fréquences hautes précitées dépend éminemment de l'utilisateur du capteur acoustique objet de l'invention, c'est-à-dire des paramètres d'absorption des vibrations mécaniques des tissus mous de la boite crânienne de celui-ci ainsi bien entendu que du type d'élément transducteur 10 effectivement utilisé.Bien qu'une détermination précise de ces caractéristiques d'atténuation ne puisse être effectuée facilement, on a pu constater qu'une bonne compensation de cette altération était obtenue lorsque les moyens 32 de conformation par filtrage étaient constitués par un filtre passe-bande présentant une caractéristique d'àtténuation, ainsi que représenté en figure 4, pour laquelle la fréquence centrale fO est comprise entre 1000 et 2000 Hz et l'atténuation,en dehors de la bande passante, est comprise entre 8 à 12 dB/octave dans le cas de l'utilisation d'un capteur du type capteur électromagnétique.Sur la figure 4 on a représenté de manière non limitative une courbe d'atténuation du filtre ou moyen de filtrage 32 de conformation présentant une pente d'atténuation de 10 dB/octave, la fréquence centrale fO du filtre étant de l'ordre de 1200 Hz et les fréquences hautes et basses pour une atténuation de 3 dB étant respectivement de 480 Hz et de 3 kHz.Of course, the alteration to the aforementioned high frequencies depends eminently on the user of the acoustic sensor object of the invention, that is to say on the parameters of absorption of mechanical vibrations of the soft tissue of the cranial box thereof. This is of course the type of transducer element 10 actually used. Although a precise determination of these attenuation characteristics cannot be easily carried out, it has been observed that good compensation for this alteration was obtained when the means 32 of conformation by filtering consisted of a bandpass filter having an attenuation characteristic, as shown in FIG. 4, for which the central frequency fO is between 1000 and 2000 Hz and the attenuation, outside the band passing, is between 8 to 12 dB / octave in the case of the use of a sensor of the electromagnetic sensor type. In FIG. 4 a curve has been shown in a nonlimiting manner. e attenuation of the filter or filtering means 32 of conformation having an attenuation slope of 10 dB / octave, the central frequency fO of the filter being of the order of 1200 Hz and the high and low frequencies for an attenuation of 3 dB being 480 Hz and 3 kHz respectively.
Selon un aspect particulièrement avantageux de l'objet de l'invention, le capteur électro-acoustique comporte,après filtrage et amplification finale de deuxième niveau noté 33 permettant d'obtenir un niveau de signal de l'ordre de 100 mV environ, le signal délivré par les moyens d'amplification de deuxième niveau 33 constituant le signal -traité, des moyens notés 34, 35, 36 de détection de niveau du signal traité délivrant une tension continue sensiblement proportionnelle au niveau du signal traité disponible au point B.Les moyens de détection comportent successivement par exemple des moyens amplificateurs 34 permettant d'obtenir un niveau de signal de l'ordre du volt par exemple suivi d'un filtre passe-bande noté 35 dont la fréquence centrale correspond sensiblement à la fréquence du milieu de la bande de fréquences utile. According to a particularly advantageous aspect of the subject of the invention, the electro-acoustic sensor comprises, after filtering and final amplification of second level noted 33 making it possible to obtain a signal level of the order of approximately 100 mV, the signal delivered by the second level amplification means 33 constituting the processed signal, means denoted 34, 35, 36 for detecting the level of the processed signal delivering a DC voltage substantially proportional to the level of the processed signal available at point B. The means detection systems successively comprise, for example, amplifier means 34 making it possible to obtain a signal level of the order of a volt, for example followed by a bandpass filter denoted 35 whose central frequency corresponds substantially to the frequency of the middle of the band useful frequencies.
Les moyens de détection comportent en outre des moyens de redressement notés 36 délivrant la tension continue sensiblement proportionnelle au niveau du signal traité. Des moyens comparateurs 37 recevant la tension continue précitée délivrent un signal "présence du signal traité" pour une valeur de niveau de tension continue supérieure à une valeur de référence déterminée.The detection means also comprise rectifying means denoted 36 delivering the DC voltage substantially proportional to the level of the signal processed. Comparator means 37 receiving the aforementioned DC voltage deliver a signal "presence of the processed signal" for a DC voltage level value greater than a determined reference value.
Les moyens comparateurs 37 peuvent être constitués par un amplificateur opérationnel commandant par exemple un transistor monté en collecteur ouvert. La sortie à collecteur ouvert est normalement mise à la disposition de l'utilisateur pour commander des équipements périphériques par exemple. Le signal traité disponible en B est normalement transmis par l'intermédiaire d'un câble conducteur noté 13 sur les figures la et lb précédentes. Ce signal peut avantageusement correspondre par exemple au standard de l'aéronautique dans lequel le signal audio-fréquence est superposé à une tension continue comprise entre 8 et 30 V.On notera bien entendu, que l'alimentation des circuits électroniques du capteur acoustique objet de l'invention peut avantageusement être effectuée à partir de cette tension continue mais peut bien entendu être également effectuée à partir d'une pile au lithium intégrée directement au capteur acoustique ou à partir de toute source auxiliaire appropriée.The comparator means 37 can be constituted by an operational amplifier controlling for example a transistor mounted as an open collector. The open collector output is normally available to the user for controlling peripheral equipment, for example. The processed signal available at B is normally transmitted via a conductive cable noted 13 in the preceding figures la and lb. This signal can advantageously correspond, for example, to the aeronautical standard in which the audio-frequency signal is superimposed on a direct voltage between 8 and 30 V. It will of course be noted that the power supply to the electronic circuits of the acoustic sensor object of the invention can advantageously be carried out from this DC voltage but can of course also be carried out from a lithium battery integrated directly into the acoustic sensor or from any suitable auxiliary source.
Une description plus globale du fonctionnement du capteur acoustique objet de l'invention sera maintenant décrite en liaison avec les figures 5b et 5c dans une utilisation particulièrement typique de ce type de capteur comme ostéo-microphone dans la partie interne d'un casque de protection. A more general description of the operation of the acoustic sensor object of the invention will now be described in conjunction with Figures 5b and 5c in a particularly typical use of this type of sensor as osteo-microphone in the internal part of a protective helmet.
Sur la figure 5a, on a représenté en coupe un capteur acoustique conforme à l'objet de la présente invention disposé à la tête d'un casque de pro tection noté C dans la partie interne de celui-ci. In Figure 5a, there is shown in section an acoustic sensor according to the object of the present invention disposed at the head of a protective helmet denoted C in the internal part thereof.
Le capteur acoustique objet de l'invention dans cette utilisation est en contact direct avec le cuir chevelu et la chevelure notée Ch de l'utilisateur et bien entendu aVec la botte crânienne notée BC de celui-ci. La chevelure CH de l'utilisateur même si elle est peu abondante constitue en fait une interface de contact entre la semelle de contact 11 et le cuir chevelu de l'utilisateur le plus souvent.The acoustic sensor object of the invention in this use is in direct contact with the scalp and the hair noted Ch of the user and of course with the cranial boot noted BC thereof. The hair CH of the user even if it is not abundant constitutes in fact a contact interface between the contact sole 11 and the scalp of the user most often.
Sur les figures 5b et 5c on a représenté respectivement l'atténuation en fonction de la fréquence apportée au signal de détection successivement par les moyens de protection 2 moyens de protection mécaniques, et les moyens de traitement et de filtrage électroniques 3. Les figures 5b et 5c représentent donc en fait les fonctions filtrage mécanique et électronique du capteur acoustique objet de l'invention. FIGS. 5b and 5c show attenuation respectively as a function of the frequency brought to the detection signal successively by the protection means 2 mechanical protection means, and the electronic processing and filtering means 3. FIGS. 5b and 5c therefore in fact represent the mechanical and electronic filtering functions of the acoustic sensor object of the invention.
Sur la figure 5b on a tout d'abord représenté en I la loi d'atténuation en fréquences des moyens de protection 2 et notamment de l'anneau 20 constitué par le matériau absorbant de vibrations mécaniques précitées, les moyens de protection 2 ainsi définis assurant une fonction de filtre passe-haut par absorption élastique des vibrations mécaniques parasites. In FIG. 5b, the law of attenuation in frequency of the protection means 2 and in particular of the ring 20 constituted by the material absorbing the above-mentioned mechanical vibrations is first represented in I, the protection means 2 thus defined ensuring a high-pass filter function by elastic absorption of parasitic mechanical vibrations.
Cette fonction filtre passe-haut est notée 1 sur la courbe I. En outre, en raison de l'élasticité et de la compressibilité involontaire de la pellicule 120 au niveau de la semelle de contact 11,les moyens de protection précités assurent en outre une fonction de filtre passe-bas noté 2 sur la courbe I. Cette fonction de filtre passe-bas peut être corrigée ou amé liorée ainsi que déjà décrit en relation avec la figure 2 par la mise en oeuvre d'une semelle rapportée en l'absence de pellicule 120 ainsi que déjà décrit précédemment.This high-pass filter function is noted 1 on the curve I. In addition, due to the elasticity and the involuntary compressibility of the film 120 at the level of the contact sole 11, the aforementioned protective means furthermore provide low-pass filter function noted 2 on curve I. This low-pass filter function can be corrected or improved as already described in relation to FIG. 2 by the use of a soleplate added in the absence of film 120 as already described above.
La courbe d'atténuation du transducteur proprement dit 10 en fonction de la fréquence et de la semelle de contact 11 lorsqu'elle celle-ci est rapportée sur la surface sensible du transducteur 10 est en outre représentée par la courbe II. Sur cette courbe on notera notamment une fonction filtre pas se haut du transducteur 10 limitant le rendement en bassesfréquencespour le signal de détection ainsi obtenu. Sur la figure 5b, pour la courbe Il relative au transducteur cette fonction filtre passe-bas est notée 3. En outre, l'inertie de la semelle de contact 11 ou de la surface sensible du transducteur 10 en raison de la faible mobilité de celle-ci aux fréquences hautes assure également une fonction filtre passe-bas notée 4 sur la figure 5b.La surface de contact de la semelle de contact 11 et ainsi en définitive l'inertie de celle - ci, sont choisies suffisantes pour assurer une fonction filtre passe-bas permettant notamment d'atténuer fortement les bruits parasites provoqués notamment par les frottements de la chevelure lors du mouvement relatif entre le casque C et celle-ci. The attenuation curve of the actual transducer 10 as a function of the frequency and of the contact sole 11 when it is applied to the sensitive surface of the transducer 10 is also represented by the curve II. On this curve, it will be noted in particular a filter pitch function at the top of the transducer 10 limiting the low-frequency efficiency for the detection signal thus obtained. In FIG. 5b, for curve II relating to the transducer, this low-pass filter function is denoted 3. In addition, the inertia of the contact sole 11 or of the sensitive surface of the transducer 10 due to the low mobility of that -this at high frequencies also provides a low-pass filter function denoted 4 in FIG. 5b. The contact surface of the contact sole 11 and thus ultimately the inertia of the latter, are chosen sufficient to ensure a filter function low-pass making it possible in particular to greatly attenuate the parasitic noises caused in particular by the friction of the hair during the relative movement between the helmet C and the latter.
Les bruits parasites provoqués par le frottement des cheveux ou mèches de cheveux s'analysent en un bruit apériodique dont la composante fondamentale au sens de la décomposition en série de Fourier est voisine de 2 kHz et se situe donc dans le domaine des hautes fréquences. Le choix d'une surface de contact de la seinelle de contact et/ou du transducteur 10 permet donc ainsi une limitation importante des bruits parasites hautes fréquences provoqués par le seul frottement des mèches de cheveux ou cheveux. On notera enfin l'exis tence relativement a-uxmoyens de protection d'une résonance particulière de ces derniers notés rp aux fréquences basses de la bande passante définie par la courbe I. Cette résonance rp correspond en fait à une absorption notée ap des vibrations mécaniques correspondantes.On notera de même une résonance plus importante du transducteur noté rt sur la courbe II de la figure 5b aux fréquences hautes de la bande passante définie par la courbe Il. Bien entendu, sur la figure 5b, les courbes d'atténuation en fréquence
I et II respectives relativement aux moyens de protection 2 et au transducteur 10 et à la semelle de contact 11 sont représentées décalées pour assurer une bonne compréhension du fonctionnement de l'ensemble.The parasitic noises caused by the rubbing of the hair or strands of hair are analyzed in an aperiodic noise whose fundamental component in the sense of the decomposition in Fourier series is close to 2 kHz and is therefore located in the high frequency range. The choice of a contact surface of the contact breast and / or of the transducer 10 thus thus allows a significant limitation of the high frequency parasitic noises caused by the only friction of the locks of hair or hair. Finally, note the existence relatively relative to the protection of a particular resonance of the latter denoted rp at the low frequencies of the passband defined by curve I. This resonance rp corresponds in fact to an absorption denoted ap by mechanical vibrations We will also note a higher resonance of the transducer noted rt on curve II of FIG. 5b at the high frequencies of the passband defined by curve II. Of course, in FIG. 5b, the frequency attenuation curves
I and II respectively with respect to the protection means 2 and the transducer 10 and the contact sole 11 are shown offset to ensure a good understanding of the operation of the assembly.
Bien entendu il est avantageux de prévoir en fonction d'une part de la nature du transducteur utilisé, laquelle correspond pour la courbe II à un transducteur de type électromagnétique, et également de la nature du matériau constitutif du moyen de protection 2,dont la courbe d'atténuation en fréquences correspond à la courbe I,un décalage relatif des fréquences centrales des bandes passantes correspondantes de façon à obtenir une compensation et une linéarisation de la courbe d'atténuation résultante.Of course, it is advantageous to provide, as a function of the nature of the transducer used, which corresponds for curve II to an electromagnetic type transducer, and also the nature of the material constituting the protection means 2, the curve of which frequency attenuation corresponds to curve I, a relative offset of the central frequencies of the corresponding passbands so as to obtain compensation and linearization of the resulting attenuation curve.
Sur la figure 5c, on a représenté la courbe d'atténuation en fonction de la fréquence résultant de la combinaison du filtrage de sélection de bande utile réalisé par les moyens de-filtrage notés 31 et de la courbe d'atténuation des moyens de conformation par filtrage notés 32 sur la figure 3. Sur la figure 5c précitée, la partie 1 de la courbe correspond à la définition de la bande utile avec les fréquences de coupure et les atténuations précédemment décrites. Les parties correspondantes de la courbe d'atténuation sont notées 1 sur la figure 5c. En outre, une compensation de l'atténuation du capteur représentée en traits mixtes par la courbe 3 sur la figure 5c est effectuée par l'intermédiaire des moyens de conformation par filtrage 32 dont la courbe d'atténuation a été représentée en figure 4, celle-ci correspondant à la partie notée 2 de la figure 5c.La fréquence centrale f0 de la courbe d'atténuation des moyens de filtrage 32 correspond sensiblement à la fréquence centrale de l'ensemble constitué par le transducteur utilisé en fonction de la nature de celui-ci et de caractéristique moyenne d'atténuation des tissus mous de la boîte crânienne de l'utilisateur. In FIG. 5c, the attenuation curve is represented as a function of the frequency resulting from the combination of the useful band selection filtering performed by the filtering means denoted 31 and the attenuation curve of the shaping means by filtering noted 32 in FIG. 3. In the aforementioned FIG. 5c, part 1 of the curve corresponds to the definition of the useful band with the cut-off frequencies and the attenuations previously described. The corresponding parts of the attenuation curve are denoted 1 in FIG. 5c. In addition, compensation for the attenuation of the sensor shown in phantom by the curve 3 in FIG. 5c is carried out by means of filtering means 32, the attenuation curve of which has been shown in FIG. 4, that -this corresponding to the part denoted 2 in FIG. 5c. The central frequency f0 of the attenuation curve of the filtering means 32 corresponds substantially to the central frequency of the assembly formed by the transducer used depending on the nature of that -this with an average soft tissue attenuation characteristic of the user's skull.
On comprendra bien entendu que, conformément à une caractéristique avantageuse du capteur acoustique objet de l'invention,les moyens de protection mécaniques et les moyens de filtrage électroniques sont adaptés de façon à conjuguer leurs effets afin d'obtenir une courbe de réponse en fréquence optimalisée de l'ensemble du capteur. It will of course be understood that, in accordance with an advantageous characteristic of the acoustic sensor object of the invention, the mechanical protection means and the electronic filtering means are adapted so as to combine their effects in order to obtain an optimized frequency response curve. of the entire sensor.
On a ainsi décrit un capteur acoustique et notamment un ostéo-microphone particulièrement performant en raison d'une part des caractéristiques mécaniques et d'autre part des caractéristiques de réponse en fréquence de celui-ci. En effet, la conformation mécanique de l'ensemble du capteur permet d'obtenir une facilité d'installation dans tout type de casque de protection phonique ou de sécurité. Bien entendu le capteur acoustique précédemment décrit peut être utilisé dans toutes applications dans lesquelles un casque de protection n'est pas utilisé. Le système capteur avec préamplification précédemment décrit et traitement du signal de détection incorporé permet avantageusement l'interchangeabîlité immédiate avec les systèmes microphoniques existants. We have thus described an acoustic sensor and in particular a particularly efficient osteo-microphone due on the one hand to the mechanical characteristics and on the other hand to the frequency response characteristics thereof. Indeed, the mechanical conformation of the entire sensor makes it easy to install in any type of noise protection or safety helmet. Of course, the previously described acoustic sensor can be used in all applications in which a protective helmet is not used. The sensor system with preamplification described above and processing of the incorporated detection signal advantageously allows immediate interchangeability with existing microphone systems.
Dans le cas où le capteur acoustique objet de l'invention satisfait au standard aéronautique et en particulier lorsque l'alimentation des circuits électroniques du capteur acoustique objet de l'invention est réalisée à partir de la tension continue du signal satisfaisant aux normes aéronautiques ainsi qu'il a été précédemment décrit, l'absence totale de boîtier de traitement de signal permet une adaptation ergonomique totale du capteur à un casque de protection en l'absence de tout élément auxiliaire. Une isolation mécanique particulièrement performante du capteur objet de l'invention permet le filtrage des bruits parasites tels que les frottements et les bruits acoustiques par l'utilisation de la structure de support ou moyen de protection 2 en tant qu'élément de linéarisation du capteur acoustique objet de l'invention. In the case where the acoustic sensor object of the invention satisfies the aeronautical standard and in particular when the power supply of the electronic circuits of the acoustic sensor object of the invention is carried out from the DC voltage of the signal satisfying aeronautical standards as well as 'It was previously described, the total absence of signal processing box allows a total ergonomic adaptation of the sensor to a protective helmet in the absence of any auxiliary element. A particularly efficient mechanical insulation of the sensor object of the invention allows the filtering of parasitic noise such as friction and acoustic noise by the use of the support structure or protection means 2 as an element of linearization of the acoustic sensor subject of the invention.
En outre, une optimalisation de la surface de contact de la semelle de contact ou du capteur par rapport à la tête de l'utilisateur permet de limiter les bruits de frottement des cheveux sur les capteurs pour les raisons décrites précédemment. Une isolation des bruits propagés par voie aérienne par variation de la pression de l'air est obtenue de manière efficace grâce à l'utilisation de la structure support ou moyen de protection précédemment décrite présentant une configuration en anneau permettant de définir un volume mort défini notamment par le ou les sillons 210 dans lequel la propagation précitée est fortement atténuée. Le traitement électronique du signal de détection à l'aide des filtres précédemment décrits permet le filtrage des signaux indésirables et par la mise en forme du signal utile ou signal traité une restitution convenable des informations à transmettre. L'utilisation d'une structure de capteur 1 à large surface de contact minimise également les risques de traumatisme crânien en cas de choc vertical violent par absorption élastique des moyens de protection précédemment décrits.In addition, an optimization of the contact surface of the contact sole or of the sensor with respect to the head of the user makes it possible to limit the noises of friction of the hair on the sensors for the reasons described above. Isolation of the noises propagated by air by variation of the air pressure is obtained in an effective way thanks to the use of the support structure or means of protection previously described presenting a configuration in ring making it possible to define a dead volume defined in particular by the groove or grooves 210 in which the aforementioned propagation is greatly attenuated. The electronic processing of the detection signal using the filters described above allows the filtering of undesirable signals and by the shaping of the useful signal or processed signal a suitable reproduction of the information to be transmitted. The use of a sensor structure 1 with a large contact surface also minimizes the risk of head trauma in the event of a violent vertical impact by elastic absorption of the protection means described above.
La réalisation du capteur acoustique objet de l'invention précédemment décrite permet la définition d'un ensemble compact et cohérent parfaitement étanche et mécaniquement résistant autorisant les applications les plus diverses. Il est notamment possible de disposer et d'utiliser différents systèmes de fixation du capteur conjointement à l'utilisation ou non d'un casque de protection. The realization of the acoustic sensor object of the invention described above allows the definition of a compact and coherent unit perfectly sealed and mechanically resistant allowing the most diverse applications. It is in particular possible to have and use different sensor attachment systems together with the use or not of a protective helmet.
Enfin il est également possible d'associer au capteur acoustique objet de l'invention d'autres éléments acoustiques sans sortir du cadre de celle-ci. Finally, it is also possible to associate the acoustic sensor object of the invention with other acoustic elements without departing from the scope thereof.
Claims (16)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8605720A FR2597693B1 (en) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | ACOUSTIC SENSOR, IN PARTICULAR OSTEO-MICROPHONE AND ITS USE IN CONJUNCTION WITH A PROTECTIVE HELMET. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8605720A FR2597693B1 (en) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | ACOUSTIC SENSOR, IN PARTICULAR OSTEO-MICROPHONE AND ITS USE IN CONJUNCTION WITH A PROTECTIVE HELMET. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2597693A1 true FR2597693A1 (en) | 1987-10-23 |
| FR2597693B1 FR2597693B1 (en) | 1989-06-30 |
Family
ID=9334439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8605720A Expired FR2597693B1 (en) | 1986-04-21 | 1986-04-21 | ACOUSTIC SENSOR, IN PARTICULAR OSTEO-MICROPHONE AND ITS USE IN CONJUNCTION WITH A PROTECTIVE HELMET. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2597693B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2255816A1 (en) * | 2004-06-25 | 2006-07-01 | Laureano Suarez Garcia | Protector helmet for accident prevention system has impact sensor and other types of sensors for enabling control of helmet state from central receiver |
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-
1986
- 1986-04-21 FR FR8605720A patent/FR2597693B1/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2597693B1 (en) | 1989-06-30 |
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